MIMO nima?

1.   MIMO nima?

O'zaro bog'liqlik davrida mobil telefonlar tashqi dunyo bilan muloqot qilish oynasi sifatida tanamizning bir qismiga aylanganga o'xshaydi.

Ammo mobil telefon o'z-o'zidan internetda bera olmaydi, uyali aloqa tarmog'i odamlar uchun suv va elektr energiyasi kabi muhim ahamiyatga ega bo'ldi.Internetda kezganingizda, bu sahna ortidagi qahramonlarning ahamiyatini his qilmaysiz.Ketganingizdan keyin o'zingizni boshqa yashay olmaydigandek his qilasiz.

Bir vaqtlar bor edi, mobil telefonlarning interneti trafik bilan zaryadlangan, o'rtacha odamning daromadi bir necha yuz tanga, lekin 1MHz bir tanga sarflash kerak.Shunday qilib, Wi-Fi-ni ko'rganingizda, o'zingizni xavfsiz his qilasiz.

Keling, simsiz router qanday ko'rinishini ko'rib chiqaylik.

8 ta antenna, o'rgimchaklarga o'xshaydi.

Signal ikki yoki undan ortiq devordan o'tishi mumkinmi?Yoki internet tezligi ikki baravar tezlashadimi?

Ushbu effektlarga marshrutizator orqali erishish mumkin va bunga ko'plab antennalar, mashhur MIMO texnologiyasi bilan erishiladi.

MIMO, bu ko'p kirishli ko'p chiqish.

Buni tasavvur qilish qiyin, to'g'rimi?Ko'p kirishli ko'p chiqish nima, antennalar barcha effektlarga qanday erisha oladi?Tarmoq kabeli orqali internetga kirganingizda, kompyuter va internet o'rtasidagi aloqa, shubhasiz, jismoniy kabeldir.Keling, elektromagnit to'lqinlar yordamida havo orqali signallarni yuborish uchun antennalardan qachon foydalanishimizni tasavvur qilaylik.Havo sim kabi ishlaydi, lekin virtualdir, simsiz kanal deb ataladigan signallarni uzatish kanali.

Xo'sh, qanday qilib Internetni tezroq qilish mumkin?

Ha, siz haqsiz!Buni yana bir nechta antennalar, ma'lumotlarni yuborish va qabul qilish uchun bir nechta virtual simlar bilan hal qilish mumkin.MIMO simsiz kanal uchun mo'ljallangan.

Xuddi simsiz marshrutizatorlar, 4G tayanch stansiyasi va mobil telefoningiz xuddi shu narsani qiladi.

4G bilan chambarchas integratsiyalashgan MIMO texnologiyasi tufayli biz internetning tezroq tezligini his qilishimiz mumkin.Shu bilan birga, uyali aloqa operatorlarining narxi sezilarli darajada kamaydi;biz tezroq va cheksiz internet tezligini his qilish uchun kamroq sarflashimiz mumkin.Endi biz nihoyat Wi-Fi-ga qaramligimizdan xalos bo'lishimiz va har doim internetda kezishimiz mumkin.

Keling, MIMO nima ekanligini tanishtiraman?

2.MIMO tasnifi

Avvalo, biz yuqorida aytib o'tgan MIMO yuklab olishda tarmoq tezligining sezilarli darajada oshishiga ishora qiladi.Buning sababi, hozircha bizda yuklab olish uchun talab kuchliroq.O'ylab ko'ring, siz o'nlab gigagertsli videolarni yuklab olishingiz mumkin, lekin asosan bir necha MGts ni yuklashingiz mumkin.

MIMO bir nechta kirish va bir nechta chiqish deb ataladiganligi sababli, bir nechta uzatish yo'llari bir nechta antennalar tomonidan yaratiladi.Albatta, tayanch stantsiya nafaqat bir nechta antenna uzatishni qo'llab-quvvatlamaydi, balki mobil telefon ham bir nechta antennani qabul qilish bilan uchrashishi kerak.

Keling, quyidagi oddiy chizmani tekshirib ko'ramiz: (Aslida, tayanch stansiya antennasi juda katta, mobil telefon antennasi esa kichkina va yashirin. Lekin turli xil imkoniyatlarga ega bo'lsa ham, ular bir xil aloqa pozitsiyalarida.)

Baza stansiyasi va mobil telefonlarning antennalari soniga ko'ra uni to'rt turga bo'lish mumkin: SISO, SIMO, MISO va MIMO.

SISO: bitta kirish va bitta chiqish

SIMO: bitta kirish va bir nechta chiqish

MISO: Bir nechta kirish va bitta chiqish

MIMO: bir nechta chiqish va bir nechta chiqish

SISO dan boshlaylik:

Eng oddiy shakl MIMO atamalarida SISO - Yagona kirish bitta chiqish sifatida belgilanishi mumkin.Ushbu transmitter qabul qiluvchi sifatida bitta antenna bilan ishlaydi.Hech qanday xilma-xillik yo'q va qo'shimcha ishlov berish talab qilinmaydi.

Baza stansiyasi uchun bitta antenna va mobil telefon uchun bitta antenna mavjud;ular bir-biriga xalaqit bermaydi - ular orasidagi uzatish yo'li yagona aloqadir.

Hech shubha yo'qki, bunday tizim juda nozik, kichik yo'l.Har qanday kutilmagan vaziyatlar aloqa uchun bevosita tahdid soladi.

SIMO yaxshiroq, chunki telefonni qabul qilish yaxshilangan.

Ko'rib turganingizdek, mobil telefon simsiz muhitni o'zgartira olmaydi, shuning uchun u o'zini o'zgartiradi - mobil telefon o'ziga antenna qo'shadi.

Shunday qilib, tayanch stansiyadan yuborilgan xabar mobil telefonga ikki yo'l bilan etib borishi mumkin!Ularning ikkalasi ham tayanch stantsiyadagi bir xil antennadan keladi va faqat bir xil ma'lumotlarni yuborishi mumkin.

Natijada, har bir marshrutda ba'zi ma'lumotlarni yo'qotishingiz muhim emas.Telefon istalgan yo'ldan nusxa olishi mumkin ekan, maksimal sig'im har bir marshrutda bir xil bo'lib qolsa ham, ma'lumotlarni muvaffaqiyatli qabul qilish ehtimoli ikki baravar ortadi.Buni qabul qilish xilma-xilligi ham deyiladi.

MISO nima?

Boshqacha qilib aytganda, mobil telefon hali ham bitta antennaga ega va tayanch stantsiyadagi antennalar soni ikkitaga ko'paytiriladi.Bunday holda, bir xil ma'lumotlar ikkita uzatuvchi antennadan uzatiladi.Qabul qiluvchi antenna esa optimal signal va aniq ma'lumotlarni qabul qila oladi.

MISO dan foydalanishning afzalligi shundaki, bir nechta antennalar va ma'lumotlar qabul qiluvchidan uzatuvchiga ko'chiriladi.Baza stansiyasi bir xil ma'lumotlarni ikki yo'l bilan yuborishi mumkin;ba'zi ma'lumotlarni yo'qotib qo'ysangiz muhim emas;aloqa normal davom etishi mumkin.

Maksimal sig'im bir xil bo'lib qolsa-da, aloqa muvaffaqiyat darajasi ikki baravar oshdi.Bu usul, shuningdek, uzatish xilma-xilligi deb ataladi.

Va nihoyat, MIMO haqida gapiraylik.

Radioaloqaning ikkala uchida bir nechta antennalar mavjud va bu MIMO - Ko'p kirishli bir nechta chiqish deb ataladi.MIMO ham kanal mustahkamligini, ham kanal o'tkazuvchanligini yaxshilash uchun ishlatilishi mumkin.Baza stansiyasi va mobil tomon mustaqil ravishda jo'natish va qabul qilish uchun ikkita antennadan foydalanishi mumkin va bu tezlikni ikki baravar oshirishni anglatadimi?

Shu tarzda, tayanch stantsiya va mobil telefon o'rtasida to'rtta uzatish yo'llari mavjud bo'lib, bu ancha murakkabroq ko'rinadi.Biroq, ishonch hosil qilish uchun, tayanch stantsiya va mobil telefon tomonida ikkita antenna borligi sababli, u bir vaqtning o'zida ikkita ma'lumotni yuborishi va qabul qilishi mumkin.Xo'sh, MIMO maksimal quvvati bir yo'lga nisbatan qancha oshadi?SIMO va MISO ning oldingi tahlilidan ko'rinib turibdiki, maksimal quvvat har ikki tomondagi antennalar soniga bog'liq.

MIMO tizimlari odatda A*B MIMO;A tayanch stansiya antennalari sonini, B mobil telefon antennalari sonini bildiradi.4*4 MIMO va 4*2 MIMO haqida oʻylab koʻring.Sizningcha, qaysi sig'im kattaroq?

4 * 4 MIMO bir vaqtning o'zida 4 ta kanalni yuborishi va qabul qilishi mumkin va uning maksimal sig'imi SISO tizimidan 4 baravar ko'p bo'lishi mumkin.4*2 MIMO SISO tizimidan atigi 2 baravar ko'p bo'lishi mumkin.

Imkoniyatni oshirish uchun turli xil ma'lumotlarning bir nechta nusxalarini parallel ravishda yuborish uchun multiplekslash maydonida bir nechta antennalar va turli uzatish yo'llaridan foydalanish kosmik bo'linish multipleksi deb ataladi.

Xo'sh, MIMO tizimida maksimal uzatish quvvati mumkinmi?Keling, sinovga kelaylik.

Biz hali ham tayanch stantsiyani va 2 ta antennali uyali telefonni misol qilib olamiz.Ularning orasidagi uzatish yo'li qanday bo'ladi?

Ko'rib turganingizdek, to'rtta yo'l bir xil pasayish va shovqinlardan o'tadi va ma'lumotlar mobil telefonga etib borgach, ular endi bir-birini ajrata olmaydi.Bu bitta yo'l bilan bir xil emasmi?Hozirgi vaqtda 2*2 MIMO tizimi SISO tizimi bilan bir xil emasmi?

Xuddi shu tarzda, 2 * 2 MIMO tizimi SIMO, MISO va boshqa tizimlarga tushishi mumkin, ya'ni kosmik bo'linish multipleksi uzatish xilma-xilligiga yoki qabul qilish xilma-xilligiga kamayadi, tayanch stantsiyani kutish ham yuqori tezlikni ta'qib qilishdan pasaygan. qabul qilishning muvaffaqiyat darajasini ta'minlash.

Va MIMO tizimlari matematik belgilar yordamida qanday o'rganiladi?

3.MIMO kanalining siri

Muhandislar matematik belgilardan foydalanishni yaxshi ko'radilar.

Muhandislar tayanch stantsiyadagi ikkita antennadan olingan ma'lumotlarni X1 va X2, mobil telefon antennalaridan olingan ma'lumotlarni Y1 va Y2, to'rtta uzatish yo'li H11, H12, H21, H22 sifatida belgilandi.

Y1 va Y2 ni shu tarzda hisoblash oson.Ammo ba'zida 2*2 MIMO sig'imi SISO ning ikki barobariga yetishi mumkin, ba'zan esa SISO bilan bir xil bo'lishi mumkin.Buni qanday izohlaysiz?

Bu muammoni biz yuqorida aytib o'tgan kanal korrelyatsiyasi bilan izohlash mumkin - korrelyatsiya qanchalik yuqori bo'lsa, har bir uzatish yo'lini mobil tomondan ajratish shunchalik qiyin bo'ladi.Agar kanal bir xil bo'lsa, ikkita tenglama bitta bo'ladi, shuning uchun uni uzatishning faqat bitta usuli bor.

Shubhasiz, MIMO kanalining siri uzatish yo'lining mustaqilligini baholashda yotadi.Ya'ni, sir H11, H12, H21 va H22 da yotadi.Muhandislar tenglamani quyidagicha soddalashtiradilar:

Muhandislar H1, H12, H21 va H22 ni ba'zi murakkab o'zgarishlar, tenglamalar orqali soddalashtirishga harakat qilishdi va oxir-oqibat formulaga aylantirildi.

Ikkita kirish X'1 va X'2, l1 va l2 ni ko'paytiring, siz Y'1 va Y'2 ni olishingiz mumkin.l1 va l2 qiymatlari nimani anglatadi?

Yangi matritsa mavjud.Faqat bitta diagonalda ma'lumotlar bo'lgan matritsa diagonal matritsa deyiladi.Diagonaldagi nolga teng bo'lmagan ma'lumotlar soni matritsaning darajasi deb ataladi.2*2 MIMO da u l1 va l2 ning nol bo'lmagan qiymatlariga ishora qiladi.

Agar daraja 1 bo'lsa, bu 2*2 MIMO tizimining uzatish maydonida yuqori darajada bog'liqligini anglatadi, ya'ni MIMO SISO yoki SIMO ga o'zgaradi va faqat bir vaqtning o'zida barcha ma'lumotlarni qabul qilishi va uzatishi mumkin.

Agar daraja 2 bo'lsa, u holda tizim ikkita nisbatan mustaqil fazoviy kanalga ega.U bir vaqtning o'zida ma'lumotlarni yuborishi va qabul qilishi mumkin.

Xo'sh, agar daraja 2 bo'lsa, bu ikkita uzatish kanalining sig'imi bitta kanaldan ikki barobarmi?Javob shartli son deb ham ataladigan l1 va l2 nisbatida yotadi.

Agar shartli raqam 1 bo'lsa, bu l1 va l2 bir xil degan ma'noni anglatadi;ular yuqori mustaqillikka ega.2*2 MIMO tizimining sig'imi maksimal darajaga yetishi mumkin.

Agar shartli raqam 1 dan yuqori bo'lsa, l1 va l2 farq qiladi.Biroq, ikkita fazoviy kanal mavjud va sifati boshqacha bo'lsa, tizim asosiy resurslarni yaxshiroq sifat bilan kanalga qo'yadi.Shu tarzda, 2 * 2 MIMO tizimining sig'imi SISO tizimining 1 yoki 2 barobariga teng.

Biroq, ma'lumotlar bazaviy stantsiya ma'lumotlarni yuborgandan so'ng, kosmik uzatish paytida hosil bo'ladi.Bir yoki ikkita kanalni qachon yuborish kerakligini tayanch stansiya qayerdan biladi?

Unutmang va ular orasida hech qanday sir yo'q.Mobil telefon o'lchangan kanal holatini, uzatish matritsasi darajasi va oldindan kodlash bo'yicha takliflarni ma'lumot uchun tayanch stantsiyaga yuboradi.

Shu nuqtada, menimcha, biz MIMO shunday narsaga aylanganini ko'rishimiz mumkin.