- Ce este MIMO?
În această eră a interconectarii, telefoanele mobile, ca fereastră pentru a comunica cu lumea exterioară, par să fi devenit o parte a corpului nostru.
Dar telefonul mobil nu poate naviga pe internet de unul singur, rețeaua de comunicații prin telefon mobil a devenit la fel de importantă ca apa și electricitatea pentru ființe umane.Când navighezi pe internet, nu simți importanța acestor eroi din culise.Odată ce pleci, simți că nu mai poți trăi.
A fost o vreme, internetul telefoanelor mobile era taxat de trafic, venitul mediu al unei persoane este de câteva sute de monede, dar 1MHz trebuie să cheltuiască o monedă.Deci, când vezi Wi-Fi, te vei simți în siguranță.
Să vedem cum arată un router wireless.
8 antene, seamănă cu păianjeni.
Semnalul poate trece prin doi sau mai mulți pereți?Sau viteza internetului se va dubla?
Aceste efecte pot fi realizate de un router, și se realizează cu multe antene, celebra tehnologie MIMO.
MIMO, care este Multi-input Multi-output.
Este greu de imaginat asta, nu?Ce este Multi-input Multi-output, cum pot antenele să obțină toate efectele?Când navighezi pe internet printr-un cablu de rețea, conexiunea dintre computer și internet este un cablu fizic, evident.Acum să ne imaginăm când folosim antene pentru a trimite semnale prin aer folosind unde electromagnetice.Aerul acționează ca un fir, dar este virtual, un canal pentru transmiterea semnalelor numit canal fără fir.
Deci, cum poți face internetul mai rapid?
Da ai dreptate!Se poate rezolva prin mai multe antene, câteva fire virtuale împreună pentru a trimite și a primi date.MIMO este proiectat pentru canalul wireless.
La fel ca routerele wireless, stația de bază 4G și telefonul mobil fac același lucru.
Datorită tehnologiei MIMO, care este strâns integrată cu 4G, putem experimenta viteza mai mare a internetului.În același timp, costul operatorilor de telefonie mobilă s-a redus semnificativ;putem cheltui mai puțin pentru a experimenta o viteză a internetului mai rapidă și nelimitată.Acum putem, în sfârșit, să scăpăm de dependența noastră de Wi-Fi și să navigăm pe internet tot timpul.
Acum, permiteți-mi să vă prezint ce este MIMO?
2.Clasificarea MIMO
În primul rând, MIMO-ul pe care l-am menționat mai devreme se referă la creșterea semnificativă a vitezei rețelei în descărcare.Asta pentru că, deocamdată, avem o cerere mult mai puternică pentru descărcări.Gândiți-vă, puteți descărca zeci de videoclipuri în GHz, dar încărcați în mare parte doar câțiva MHz.
Deoarece MIMO se numește intrări multiple și ieșiri multiple, mai multe căi de transmisie sunt create de mai multe antene.Desigur, nu numai că stația de bază acceptă transmisia cu mai multe antene, dar și telefonul mobil trebuie să îndeplinească recepția cu mai multe antene.
Să verificăm următorul desen simplu: (De fapt, antena stației de bază este uriașă, iar antena telefonului mobil este mică și ascunsă. Dar chiar și cu capacități diferite, acestea se află în aceleași poziții de comunicare.)
În funcție de numărul de antene ale stației de bază și ale telefoanelor mobile, acesta poate fi împărțit în patru tipuri: SISO, SIMO, MISO și MIMO.
SISO: o singură intrare și o singură ieșire
SIMO: o singură intrare și ieșire multiplă
MISO: Intrări multiple și ieșire unică
MIMO: ieșire multiplă și ieșire multiplă
Să începem cu SISO:
Cea mai simplă formă poate fi definită în termeni MIMO ca SISO – Single Input Single Output.Acest transmițător funcționează cu o antenă ca și receptor.Nu există diversitate și nu este necesară nicio prelucrare suplimentară.
Există o antenă pentru stația de bază și una pentru telefonul mobil;nu interferează între ele — calea de transmisie dintre ele este singura conexiune.
Nu există nicio îndoială că un astfel de sistem este foarte fragil, este un drum mic.Orice situație neașteptată va reprezenta în mod direct o amenințare pentru comunicații.
SIMO este mai bun deoarece recepția telefonului este îmbunătățită.
După cum puteți vedea, telefonul mobil nu poate schimba mediul wireless, așa că se schimbă singur – telefonul mobil își adaugă o antenă.
În acest fel, mesajul trimis de la stația de bază poate ajunge la telefonul mobil în două moduri!Doar că ambii provin de la aceeași antenă la stația de bază și pot trimite doar aceleași date.
Drept urmare, nu contează dacă pierzi unele date pe fiecare rută.Atâta timp cât telefonul poate primi o copie de pe orice cale, chiar dacă capacitatea maximă rămâne aceeași pe fiecare rută, probabilitatea de a primi date cu succes se dublează.Aceasta se mai numește și primește diversitate.
Ce este MISO?
Cu alte cuvinte, telefonul mobil mai are o antenă, iar numărul de antene din stația de bază crește la două.În acest caz, aceleași date sunt transmise de la cele două antene transmițătoare.Și antena receptorului este apoi capabilă să primească semnalul optim și datele exacte.
Avantajul utilizării MISO este că antenele multiple și datele sunt mutate de la receptor la transmițător.Stația de bază poate trimite în continuare aceleași date în două moduri;nu contează dacă pierzi unele date;comunicarea poate decurge normal.
Deși capacitatea maximă rămâne aceeași, rata de succes a comunicării s-a dublat.Această metodă se mai numește și transmite diversitatea.
În sfârșit, să vorbim despre MIMO.
Există mai mult de o antenă la fiecare capăt al conexiunii radio, iar aceasta este denumită MIMO – Multiple Input Multiple Output.MIMO poate fi folosit pentru a oferi îmbunătățiri atât în ceea ce privește robustețea canalului, cât și în ceea ce privește debitul canalului.Stația de bază și partea mobilă pot folosi ambele două antene pentru a trimite și a primi independent și înseamnă că viteza este dublată?
În acest fel, există patru rute de transmisie între stația de bază și telefonul mobil, ceea ce pare a fi mult mai complicat.Dar pentru a fi sigur, deoarece stația de bază și partea de telefon mobil au ambele 2 antene, poate trimite și primi două date simultan.Deci, cât de mult crește capacitatea maximă MIMO în comparație cu o cale?Din analiza anterioară a SIMO și MISO, se pare că capacitatea maximă depinde de numărul de antene pe ambele părți.
Sistemele MIMO sunt în general ca A*B MIMO;A înseamnă numărul de antene ale stației de bază, B înseamnă numărul de antene pentru telefoane mobile.Gândiți-vă la 4*4 MIMO și 4*2 MIMO.Ce crezi ce capacitate este mai mare?
4*4 MIMO poate trimite și primi 4 canale simultan, iar capacitatea sa maximă poate ajunge de 4 ori mai mare decât a sistemului SISO.4*2 MIMO poate atinge doar de 2 ori sistemul SISO.
Această utilizare a mai multor antene și diferite căi de transmisie în spațiul de multiplexare pentru a trimite mai multe copii ale diferitelor date în paralel pentru a crește capacitatea se numește multiplex de diviziune spațială.
Deci, poate capacitatea maximă de transmisie în sistemul MIMO?Să venim la test.
Mai luăm ca exemplu stația de bază și telefonul mobil cu 2 antene.Care ar fi calea de transmisie între ei?
După cum puteți vedea, cele patru căi trec prin aceeași decolorare și interferență, iar atunci când datele ajung la telefonul mobil, nu se mai pot distinge între ele.Nu este aceasta la fel cu o singură cale?În acest moment, sistemul 2*2 MIMO nu este același cu sistemul SISO?
În același mod, sistemul 2*2 MIMO poate degenera în SIMO, MISO și alte sisteme, ceea ce înseamnă că multiplexul de diviziune spațială este redus la diversitatea de transmisie sau diversitatea de recepție, așteptările stației de bază au degenerat, de asemenea, de la urmărirea vitezei mari la asigurarea ratei de succes la primire.
Și cum sunt studiate sistemele MIMO folosind simboluri matematice?
3.Secretul canalului MIMO
Inginerilor le place să folosească simboluri matematice.
Inginerii au marcat datele de la cele două antene de pe stația de bază ca X1 și X2, datele de la antenele de telefonie mobilă ca Y1 și Y2, cele patru căi de transmisie au fost marcate ca H11, H12, H21, H22.
Este ușor să calculați Y1 și Y2 în acest fel.Dar uneori, capacitatea de 2*2 MIMO poate ajunge la dublu față de SISO, uneori nu poate, uneori chiar devine la fel ca SISO.Cum explici?
Această problemă poate fi explicată prin corelația canalului pe care tocmai am menționat-o - cu cât este mai mare corelația, cu atât este mai dificil să distingem fiecare cale de transmisie pe partea mobilă.Dacă canalul este același, atunci cele două ecuații devin una, așa că există o singură modalitate de a-l transmite.
Evident, secretul canalului MIMO constă în judecata independenței căii de transmisie.Adică, secretul constă în H11, H12, H21 și H22.Inginerii simplifică ecuația după cum urmează:
Inginerii au încercat să simplifice ecuația H1, H12, H21 și H22, prin unele modificări de complexare, și în cele din urmă au transformat la formulă.
Două intrări X'1 și X'2, înmulțiți λ1 și λ2, puteți obține Y'1 și Y'2.Ce înseamnă valorile lui λ1 și λ2?
Există o nouă matrice.O matrice cu date pe o singură diagonală se numește matrice diagonală.Numărul de date nenule de pe diagonală se numește rangul matricei.În 2*2 MIMO, se referă la valorile non-zero ale λ1 și λ2.
Dacă rangul este 1, înseamnă că sistemul 2*2 MIMO este foarte corelat în spațiul de transmisie, ceea ce înseamnă că MIMO degenerează la SISO sau SIMO și poate primi și transmite numai toate datele în același timp.
Dacă rangul este 2, atunci sistemul are două canale spațiale relativ independente.Poate trimite și primi date în același timp.
Deci, dacă rangul este 2, capacitatea acestor două canale de transmisie este dubla față de cea a unuia?Răspunsul constă în raportul dintre λ1 și λ2, care se mai numește și număr condiționat.
Dacă numărul condiționat este 1, înseamnă că λ1 și λ2 sunt la fel;au o independență ridicată.Capacitatea sistemului 2*2 MIMO poate atinge maximul.
Dacă numărul condiționat este mai mare decât 1, înseamnă că λ1 și λ2 sunt diferite.Cu toate acestea, există două canale spațiale, iar calitatea este diferită, atunci sistemul va pune principalele resurse pe canal cu o calitate mai bună.În acest fel, capacitatea sistemului 2*2 MIMO este de 1 sau 2 ori mai mare decât sistemul SISO.
Cu toate acestea, informația este generată în timpul transmisiei în spațiu după ce stația de bază trimite datele.Cum știe stația de bază când să trimită un canal sau două canale?
Nu uita, și nu există secrete între ei.Telefonul mobil va trimite starea canalului măsurat, rangul matricei de transmisie și sugestii pentru precodificare către stația de bază pentru referință.
În acest moment, cred că putem vedea că MIMO se dovedește a fi așa ceva.
Ora postării: 20-apr-2021