Çfarë është MIMO?

1.   Çfarë është MIMO?

Në këtë epokë të ndërlidhjes, telefonat celularë, si dritarja për të komunikuar me botën e jashtme, duket se janë bërë pjesë e trupit tonë.

Por telefoni celular nuk mund të shfletojë vetë në internet, rrjeti i komunikimit të telefonisë celulare është bërë po aq i rëndësishëm sa uji dhe energjia elektrike për qeniet njerëzore.Kur lundron në internet, nuk e ndjen rëndësinë e këtyre heronjve të prapaskenave.Sapo të largohesh, ndihesh sikur nuk mund të jetosh më.

Kishte një kohë, interneti i celularëve ngarkohej nga trafiku, të ardhurat mesatare të një personi janë disa qindra monedha, por 1MHz duhet të shpenzojë një monedhë.Pra, kur të shihni Wi-Fi, do të ndiheni të sigurt.

Le të shohim se si duket një ruter me valë.

8 antena, duket si merimangat.

A mund të kalojë sinjali nëpër dy ose më shumë mure?Apo do të dyfishohet shpejtësia e internetit?

Këto efekte mund të arrihen nga një ruter, dhe kjo arrihet me shumë antena, teknologjia e famshme MIMO.

MIMO, i cili është dalje me shumë hyrje.

Është e vështirë të imagjinohet kjo, apo jo?Çfarë është Multi-input Multi-output, si mund të arrijnë antenat të gjitha efektet?Kur shfletoni në internet nëpërmjet një kabllo rrjeti, lidhja midis kompjuterit dhe internetit është padyshim një kabllo fizike.Tani le të imagjinojmë kur përdorim antena për të dërguar sinjale përmes ajrit duke përdorur valë elektromagnetike.Ajri vepron si një tel, por është virtual, një kanal për transmetimin e sinjaleve i quajtur kanal wireless.

Pra, si mund ta bëni internetin më të shpejtë?

Po, ke te drejte!Mund të zgjidhet nga disa antena të tjera, disa tela virtualë së bashku për të dërguar dhe marrë të dhëna.MIMO është projektuar për kanalin me valë.

Njësoj si ruterat me valë, stacioni bazë 4G dhe telefoni juaj celular po bëjnë të njëjtën gjë.

Falë teknologjisë MIMO, e cila është e integruar ngushtë me 4G, ne mund të përjetojmë shpejtësinë më të shpejtë të internetit.Njëkohësisht, kostoja e operatorëve të telefonisë celulare është ulur ndjeshëm;ne mund të shpenzojmë më pak për të provuar shpejtësinë më të shpejtë dhe të pakufizuar të internetit.Tani më në fund mund të heqim qafe varësinë tonë nga Wi-Fi dhe të shfletojmë në internet gjatë gjithë kohës.

Tani, më lejoni të prezantoj se çfarë është MIMO?

2.Klasifikimi MIMO

Para së gjithash, MIMO që përmendëm më parë i referohet rritjes së ndjeshme të shpejtësisë së rrjetit në shkarkim.Kjo sepse, për momentin, ne kemi një kërkesë shumë më të madhe për shkarkime.Mendoni për këtë, ju mund të shkarkoni dhjetëra video GHz, por të ngarkoni kryesisht vetëm disa MHz.

Meqenëse MIMO quhet hyrje dhe dalje të shumëfishta, shtigje të shumta transmetimi krijohen nga antena të shumta.Natyrisht, jo vetëm që stacioni bazë mbështet transmetimin e shumëfishtë antenash, por telefoni celular gjithashtu duhet të takohet me marrjen me shumë antena.

Le të kontrollojmë vizatimin e thjeshtë vijues: (Në fakt, antena e stacionit bazë është e madhe, dhe antena e telefonit celular është e vogël dhe e fshehur. Por edhe me aftësi të ndryshme, ato janë në të njëjtat pozicione komunikimi.)

Sipas numrit të antenave të stacionit bazë dhe telefonave celularë, ai mund të ndahet në katër lloje: SISO, SIMO, MISO dhe MIMO.

SISO: Single Input dhe Single Output

SIMO: Hyrje e vetme dhe dalje e shumëfishtë

MISO: Hyrje të shumëfishtë dhe dalje të vetme

MIMO: Dalje e shumëfishtë dhe dalje e shumëfishtë

Le të fillojmë me SISO:

Forma më e thjeshtë mund të përkufizohet në terma MIMO si SISO – Single Input Single Output.Ky transmetues funksionon me një antenë si marrës.Nuk ka diversitet dhe nuk kërkohet përpunim shtesë.

Ka një antenë për stacionin bazë dhe një për celularin;ato nuk ndërhyjnë me njëra-tjetrën - rruga e transmetimit ndërmjet tyre është e vetmja lidhje.

Nuk ka dyshim se një sistem i tillë është shumë i brishtë, është një rrugë e vogël.Çdo situatë e papritur do të përbëjë drejtpërdrejt një kërcënim për komunikimet.

SIMO është më i mirë sepse marrja e telefonit është përmirësuar.

Siç mund ta shihni, telefoni celular nuk mund të ndryshojë mjedisin me valë, kështu që ai ndryshon vetë – telefoni celular i shton vetes një antenë.

Në këtë mënyrë, mesazhi i dërguar nga stacioni bazë mund të arrijë në celular në dy mënyra!Vetëm se ata të dy vijnë nga e njëjta antenë në stacionin bazë dhe mund të dërgojnë vetëm të njëjtat të dhëna.

Si rezultat, nuk ka rëndësi nëse humbisni disa të dhëna në secilën rrugë.Për sa kohë që telefoni mund të marrë një kopje nga çdo rrugë, edhe pse kapaciteti maksimal mbetet i njëjtë në secilën rrugë, probabiliteti për të marrë të dhëna me sukses dyfishohet.Kjo quhet edhe marrë diversitet.

Çfarë është MISO?

Me fjalë të tjera, telefoni celular ka ende një antenë, dhe numri i antenave në stacionin bazë është rritur në dy.Në këtë rast, të njëjtat të dhëna transmetohen nga dy antenat transmetuese.Dhe antena e marrësit është më pas në gjendje të marrë sinjalin optimal dhe të dhënat e sakta.

Avantazhi i përdorimit të MISO është se antenat e shumta dhe të dhënat zhvendosen nga marrësi në transmetues.Stacioni bazë mund të dërgojë ende të njëjtat të dhëna në dy mënyra;nuk ka rëndësi nëse humbisni disa të dhëna;komunikimi mund të vazhdojë normalisht.

Megjithëse kapaciteti maksimal mbetet i njëjtë, shkalla e suksesit të komunikimit është dyfishuar.Kjo metodë quhet edhe diversiteti i transmetimit.

Së fundi, le të flasim për MIMO.

Ka më shumë se një antenë në të dy skajet e lidhjes së radios, dhe kjo quhet MIMO – Multiple Input Multiple Output.MIMO mund të përdoret për të ofruar përmirësime si në qëndrueshmërinë e kanalit ashtu edhe në xhiron e kanalit.Stacioni bazë dhe pala celulare mund të përdorin dy antena për të dërguar dhe marrë në mënyrë të pavarur, dhe kjo do të thotë se shpejtësia është dyfishuar?

Në këtë mënyrë, ekzistojnë katër rrugë transmetimi midis stacionit bazë dhe telefonit celular, gjë që duket të jetë shumë më e ndërlikuar.Por për të qenë të sigurt, për shkak se stacioni bazë dhe ana e telefonit celular kanë të dyja 2 antena, ai mund të dërgojë dhe të marrë dy të dhëna njëkohësisht.Pra, sa rritet kapaciteti maksimal i MIMO në krahasim me një shteg?Nga analizat e mëparshme të SIMO dhe MISO, duket se kapaciteti maksimal varet nga numri i antenave në të dyja anët.

Sistemet MIMO janë përgjithësisht si A*B MIMO;A nënkupton numrin e antenave të stacionit bazë, B nënkupton numrin e antenave të telefonit celular.Mendoni për 4*4 MIMO dhe 4*2 MIMO.Çfarë mendoni se cili kapacitet është më i madh?

4*4 MIMO mund të dërgojë dhe të marrë 4 kanale njëkohësisht, dhe kapaciteti i tij maksimal mund të arrijë 4 herë më shumë se ai i sistemit SISO.4*2 MIMO mund të arrijë vetëm 2 herë më shumë se sistemi SISO.

Kjo duke përdorur antena të shumta dhe shtigje të ndryshme transmetimi në hapësirën e multipleksimit për të dërguar kopje të shumta të të dhënave të ndryshme paralelisht për të rritur kapacitetin quhet multiplex i ndarjes së hapësirës.

Pra, a mundet kapaciteti maksimal i transmetimit në sistemin MIMO?Le të vijmë në provë.

Ende marrim si shembull stacionin bazë dhe celularin me 2 antena.Cila do të ishte rruga e transmetimit mes tyre?

Siç mund ta shihni, të katër shtigjet kalojnë përmes të njëjtit zbehje dhe ndërhyrje, dhe kur të dhënat arrijnë në celularin, ato nuk mund të dallojnë më njëra-tjetrën.A nuk është kjo njësoj si një rrugë?Në këtë kohë, sistemi MIMO 2*2 nuk është i njëjtë me sistemin SISO?

Në të njëjtën mënyrë, sistemi MIMO 2*2 mund të degjenerojë në SIMO, MISO dhe sisteme të tjera, që do të thotë se multipleksi i ndarjes së hapësirës reduktohet në diversitetin e transmetimit ose diversitetin e marrjes, pritshmëria e stacionit bazë gjithashtu ka degjeneruar nga ndjekja e shpejtësisë së lartë në duke siguruar shkallën e suksesit të pranimit.

Dhe si studiohen sistemet MIMO duke përdorur simbolet matematikore?

3.Sekreti i kanalit MIMO

Inxhinierëve u pëlqen të përdorin simbolet e matematikës.

Inxhinierët shënuan të dhënat nga dy antenat në stacionin bazë si X1 dhe X2, të dhënat nga antenat e telefonit celular si Y1 dhe Y2, katër rrugët e transmetimit u shënuan si H11, H12, H21, H22.

Është e lehtë për të llogaritur Y1 dhe Y2 në këtë mënyrë.Por ndonjëherë, kapaciteti 2*2 MIMO mund të arrijë dyfishin e SISO, ndonjëherë jo, ndonjëherë edhe të bëhet i njëjtë me SISO.Si e shpjegoni?

Ky problem mund të shpjegohet nga korrelacioni i kanalit që sapo përmendëm - sa më i lartë të jetë korrelacioni, aq më e vështirë është të dallosh çdo rrugë transmetimi në anën e lëvizshme.Nëse kanali është i njëjtë, atëherë të dy ekuacionet bëhen një, kështu që ka vetëm një mënyrë për ta transmetuar atë.

Natyrisht, sekreti i kanalit MIMO qëndron në gjykimin e pavarësisë së rrugës së transmetimit.Domethënë, sekreti qëndron në H11, H12, H21 dhe H22.Inxhinierët thjeshtojnë ekuacionin si më poshtë:

Inxhinierët u përpoqën të thjeshtonin H1, H12, H21 dhe H22, përmes disa ndryshimeve komplekse, ekuacionin dhe përfundimisht u kthyen në formulë.

Dy hyrje X'1 dhe X'2, shumëzoni λ1 dhe λ2, mund të merrni Y'1 dhe Y'2.Çfarë nënkuptojnë vlerat e λ1 dhe λ2?

Ka një matricë të re.Një matricë me të dhëna vetëm në një diagonale quhet matricë diagonale.Numri i të dhënave jo zero në diagonale quhet rang i matricës.Në MIMO 2*2, i referohet vlerave jozero të λ1 dhe λ2.

Nëse renditja është 1, do të thotë se sistemi MIMO 2*2 është shumë i lidhur në hapësirën e transmetimit, që do të thotë se MIMO degjeneron në SISO ose SIMO dhe mund të marrë dhe transmetojë vetëm të gjitha të dhënat në të njëjtën kohë.

Nëse renditja është 2, atëherë sistemi ka dy kanale hapësinore relativisht të pavarura.Mund të dërgojë dhe të marrë të dhëna në të njëjtën kohë.

Pra, nëse renditja është 2, a është kapaciteti i këtyre dy kanaleve të transmetimit dyfishi i njërit?Përgjigja qëndron në raportin λ1 dhe λ2, i cili quhet edhe numër i kushtëzuar.

Nëse numri i kushtëzuar është 1, do të thotë λ1 dhe λ2 janë të njëjta;kanë pavarësi të lartë.Kapaciteti i sistemit MIMO 2*2 mund të arrijë maksimumin.

Nëse numri i kushtëzuar është më i madh se 1, do të thotë që λ1 dhe λ2 janë të ndryshëm.Megjithatë, ka dy kanale hapësinore, dhe cilësia është e ndryshme, atëherë sistemi do të vendosë burimet kryesore në kanal me cilësi më të mirë.Në këtë mënyrë, kapaciteti i sistemit MIMO 2*2 është 1 ose 2 herë më i madh se sistemi SISO.

Megjithatë, informacioni gjenerohet gjatë transmetimit në hapësirë ​​pasi stacioni bazë dërgon të dhënat.Si e di stacioni bazë kur duhet të dërgojë një kanal ose dy kanale?

Mos harroni, dhe mes tyre nuk ka asnjë sekret.Telefoni celular do të dërgojë në stacionin bazë gjendjen e matur të kanalit, rangun e matricës së transmetimit dhe sugjerimet për parakodim.

Në këtë pikë, mendoj se mund të shohim që MIMO rezulton të jetë një gjë e tillë.