Kas ir MIMO?

1.   Kas ir MIMO?

Šķiet, ka šajā savstarpējās saiknes laikmetā mobilie tālruņi kā logs saziņai ar ārpasauli ir kļuvuši par mūsu ķermeņa daļu.

Taču mobilais tālrunis nevar pats par sevi sērfot internetā, mobilo tālruņu sakaru tīkls cilvēkiem ir kļuvis tikpat svarīgs kā ūdens un elektrība.Sērfojot internetā, jūs nejūtat šo aizkulišu varoņu nozīmi.Kad aizbrauc, jūties, ka vairs nevari dzīvot.

Bija laiks, Mobilo tālruņu internetu iekasēja trafika, vidējais cilvēka ienākumi ir daži simti monētu, bet 1MHz vajag iztērēt monētu.Tātad, kad redzat Wi-Fi, jūs jutīsities droši.

Apskatīsim, kā izskatās bezvadu maršrutētājs.

8 antenas, izskatās pēc zirnekļiem.

Vai signāls var iziet cauri divām vai vairākām sienām?Vai arī interneta ātrums dubultosies?

Šos efektus var panākt ar maršrutētāju, un tas tiek panākts ar daudzām antenām, slaveno MIMO tehnoloģiju.

MIMO, kas ir vairāku ieeju vairāku izeju.

Grūti to iedomāties, vai ne?Kas ir vairāku ieeju vairāku izeju, kā antenas var sasniegt visus efektus?Sērfojot internetā, izmantojot tīkla kabeli, savienojums starp datoru un internetu, protams, ir fizisks kabelis.Tagad iedomāsimies, kad mēs izmantojam antenas signālu sūtīšanai pa gaisu, izmantojot elektromagnētiskos viļņus.Gaiss darbojas kā vads, bet ir virtuāls, signālu pārraidīšanas kanāls, ko sauc par bezvadu kanālu.

Tātad, kā jūs varat padarīt internetu ātrāku?

Jā tev ir taisnība!To var atrisināt ar vēl dažām antenām, vēl dažiem virtuālajiem vadiem kopā, lai nosūtītu un saņemtu datus.MIMO ir paredzēts bezvadu kanālam.

Tāpat kā bezvadu maršrutētāji, 4G bāzes stacija un jūsu mobilais tālrunis dara to pašu.

Pateicoties MIMO tehnoloģijai, kas ir cieši integrēta ar 4G, mēs varam izjust ātrāku interneta ātrumu.Vienlaikus mobilo telefonu operatoru izmaksas ir ievērojami samazinājušās;mēs varam tērēt mazāk, lai izjustu ātrāku un neierobežotu interneta ātrumu.Tagad mēs beidzot varam atbrīvoties no atkarības no Wi-Fi un visu laiku sērfot internetā.

Tagad ļaujiet man iepazīstināt, kas ir MIMO?

2.MIMO klasifikācija

Pirmkārt, iepriekš pieminētā MIMO attiecas uz ievērojamu tīkla ātruma palielināšanos lejupielādes laikā.Tas ir tāpēc, ka šobrīd mums ir daudz lielāks pieprasījums pēc lejupielādes.Padomājiet par to, jūs varat lejupielādēt desmitiem GHz video, bet augšupielādēt galvenokārt tikai dažus MHz.

Tā kā MIMO sauc par vairākām ieejām un vairākām izejām, vairākas antenas rada vairākus pārraides ceļus.Protams, ne tikai bāzes stacija atbalsta vairāku antenu pārraidi, bet arī mobilajam tālrunim ir jāsatiekas ar vairāku antenu uztveršanu.

Pārbaudīsim šādu vienkāršo zīmējumu: (Patiesībā bāzes stacijas antena ir milzīga, un mobilā tālruņa antena ir niecīga un slēpta. Bet pat ar dažādām iespējām tie atrodas vienādos sakaru pozīcijās.)

Pēc bāzes stacijas un mobilo tālruņu antenu skaita to var iedalīt četros veidos: SISO, SIMO, MISO un MIMO.

SISO: viena ieeja un viena izeja

SIMO: viena ieeja un vairākas izejas

MISO: vairākas ieejas un viena izeja

MIMO: vairākas izejas un vairākas izejas

Sāksim ar SISO:

Vienkāršāko formu MIMO terminos var definēt kā SISO — Single Input Single Output.Šis raidītājs darbojas ar vienu antenu kā uztvērēju.Nav daudzveidības, un nav nepieciešama papildu apstrāde.

Ir viena antena bāzes stacijai un viena mobilajam tālrunim;tie netraucē viens otram — pārraides ceļš starp tiem ir vienīgais savienojums.

Nav šaubu, ka šāda sistēma ir ļoti trausla, ir mazs ceļš.Jebkuras neparedzētas situācijas tieši apdraudēs saziņu.

SIMO ir labāks, jo ir uzlabota tālruņa uztveršana.

Kā redzams, mobilais tālrunis nevar mainīt bezvadu vidi, tāpēc tas mainās pats – mobilais tālrunis pievieno sev antenu.

Tādā veidā no bāzes stacijas nosūtītā ziņa var sasniegt mobilo tālruni divos veidos!Vienkārši tie abi nāk no vienas bāzes stacijas antenas un var nosūtīt tikai tos pašus datus.

Rezultātā nav svarīgi, vai pazaudējat dažus datus katrā maršrutā.Kamēr tālrunis var saņemt kopiju no jebkura ceļa, lai gan maksimālā jauda paliek nemainīga katrā maršrutā, datu saņemšanas iespējamība dubultojas.To sauc arī par saņemšanas dažādību.

Kas ir MISO?

Citiem vārdiem sakot, mobilajam tālrunim joprojām ir viena antena, un antenu skaits bāzes stacijā ir palielināts līdz divām.Šajā gadījumā no divām raidītāja antenām tiek pārraidīti tie paši dati.Un uztvērēja antena pēc tam spēj uztvert optimālo signālu un precīzus datus.

MISO izmantošanas priekšrocība ir tā, ka vairākas antenas un dati tiek pārvietoti no uztvērēja uz raidītāju.Bāzes stacija joprojām var nosūtīt tos pašus datus divos veidos;nav svarīgi, ja pazaudējat dažus datus;saziņa var noritēt normāli.

Lai gan maksimālā jauda paliek nemainīga, komunikācijas panākumu līmenis ir dubultojies.Šo metodi sauc arī par pārraides dažādību.

Visbeidzot, parunāsim par MIMO.

Abos radiosaites galos ir vairāk nekā viena antena, un to sauc par MIMO — vairāku ieeju vairāku izeju.MIMO var izmantot, lai uzlabotu gan kanālu noturību, gan kanālu caurlaidspēju.Bāzes stacija un mobilā puse var izmantot divas antenas, lai neatkarīgi nosūtītu un saņemtu, un tas nozīmē, ka ātrums ir dubultojies?

Tādā veidā starp bāzes staciju un mobilo tālruni ir četri pārraides ceļi, kas, šķiet, ir daudz sarežģītāk.Taču, lai pārliecinātos, ka bāzes stacijai un mobilā tālruņa pusei ir 2 antenas, tā var nosūtīt un saņemt divus datus vienlaicīgi.Tātad, cik daudz MIMO maksimālās jaudas palielināšanās salīdzinājumā ar vienu ceļu?No iepriekšējās SIMO un MISO analīzes šķiet, ka maksimālā jauda ir atkarīga no antenu skaita abās pusēs.

MIMO sistēmas parasti ir A*B MIMO;A apzīmē bāzes stacijas antenu skaitu, B apzīmē mobilo tālruņu antenu skaitu.Padomājiet par 4 * 4 MIMO un 4 * 2 MIMO.Kā jūs domājat, kura jauda ir lielāka?

4 * 4 MIMO var vienlaikus nosūtīt un saņemt 4 kanālus, un tā maksimālā jauda var sasniegt 4 reizes vairāk nekā SISO sistēma.4 * 2 MIMO var sasniegt tikai 2 reizes SISO sistēmu.

To, izmantojot vairākas antenas un dažādus pārraides ceļus multipleksēšanas telpā, lai paralēli nosūtītu vairākas dažādu datu kopijas, lai palielinātu jaudu, sauc par telpas dalīšanas multipleksu.

Tātad, vai MIMO sistēmā var sasniegt maksimālo pārraides jaudu?Nāksim uz pārbaudi.

Joprojām par piemēru ņemam bāzes staciju un mobilo telefonu ar 2 antenām.Kāds būtu pārraides ceļš starp tiem?

Kā redzat, četri ceļi iet cauri vienai un tai pašai izbalēšanai un traucējumiem, un, kad dati sasniedz mobilo tālruni, tie vairs nevar atšķirt viens otru.Vai tas nav tas pats, kas viens ceļš?Šobrīd 2*2 MIMO sistēma nav tāda pati kā SISO sistēma?

Tādā pašā veidā 2 * 2 MIMO sistēma var deģenerēties par SIMO, MISO un citām sistēmām, kas nozīmē, ka telpas dalīšanas multiplekss tiek samazināts līdz pārraides dažādībai vai uztveršanas dažādībai, arī bāzes stacijas cerības ir deģenerētas no liela ātruma sasniegšanas. saņemšanas panākumu līmeņa nodrošināšana.

Un kā tiek pētītas MIMO sistēmas, izmantojot matemātiskos simbolus?

3.MIMO kanāla noslēpums

Inženieri mīl izmantot matemātikas simbolus.

Inženieri atzīmēja datus no divām bāzes stacijas antenām kā X1 un X2, datus no mobilā tālruņa antenām kā Y1 un Y2, četri pārraides ceļi tika atzīmēti kā H11, H12, H21, H22.

Šādā veidā ir viegli aprēķināt Y1 un Y2.Bet dažreiz 2 * 2 MIMO jauda var sasniegt divreiz lielāku SISO, dažreiz nevar, dažreiz pat kļūst tāda pati kā SISO.Kā jūs to izskaidrojat?

Šo problēmu var izskaidrot ar tikko pieminēto kanālu korelāciju — jo augstāka ir korelācija, jo grūtāk ir atšķirt katru pārraides ceļu mobilajā pusē.Ja kanāls ir vienāds, tad abi vienādojumi kļūst par vienu, tāpēc ir tikai viens veids, kā to pārraidīt.

Acīmredzot MIMO kanāla noslēpums slēpjas pārraides ceļa neatkarības spriedumā.Tas ir, noslēpums slēpjas H11, H12, H21 un H22.Inženieri vienkāršo vienādojumu šādi:

Inženieri mēģināja vienkāršot H1, H12, H21 un H22, veicot dažas kompleksas izmaiņas, vienādojumu un galu galā pārvēršot formulā.

Divas ieejas X'1 un X'2, reizinot λ1 un λ2, varat iegūt Y'1 un Y'2.Ko nozīmē vērtības λ1 un λ2?

Ir jauna matrica.Matricu ar datiem tikai vienā diagonālē sauc par diagonālo matricu.Datu, kas nav nulles, skaitu diagonālē sauc par matricas rangu.2*2 MIMO tas attiecas uz vērtībām, kas nav nulles λ1 un λ2.

Ja rangs ir 1, tas nozīmē, ka 2 * 2 MIMO sistēma ir ļoti korelēta pārraides telpā, kas nozīmē, ka MIMO deģenerējas līdz SISO vai SIMO un var tikai saņemt un nosūtīt visus datus vienlaikus.

Ja rangs ir 2, tad sistēmai ir divi relatīvi neatkarīgi telpiskie kanāli.Tas var vienlaikus nosūtīt un saņemt datus.

Tātad, ja rangs ir 2, vai šo divu pārraides kanālu jauda ir divreiz lielāka nekā viena?Atbilde slēpjas attiecībās λ1 un λ2, ko sauc arī par nosacīto skaitli.

Ja nosacījuma skaitlis ir 1, tas nozīmē, ka λ1 un λ2 ir vienādi;viņiem ir augsta neatkarība.2*2 MIMO sistēmas jauda var sasniegt maksimumu.

Ja nosacītais skaitlis ir lielāks par 1, tas nozīmē, ka λ1 un λ2 atšķiras.Tomēr ir divi telpiskie kanāli, un kvalitāte ir atšķirīga, tad sistēma galvenos resursus ievietos kanālā ar labāku kvalitāti.Tādā veidā 2*2 MIMO sistēmas jauda ir 1 vai 2 reizes lielāka par SISO sistēmu.

Tomēr informācija tiek ģenerēta kosmosa pārraides laikā pēc tam, kad bāzes stacija nosūta datus.Kā bāzes stacija zina, kad jānosūta viens kanāls vai divi kanāli?

Neaizmirstiet, un starp viņiem nav noslēpumu.Mobilais tālrunis atsauces nolūkā nosūtīs bāzes stacijai izmērīto kanāla stāvokli, pārraides matricas rangu un priekškodēšanas ieteikumus.

Šobrīd es domāju, ka mēs varam redzēt, ka MIMO izrādās tāda lieta.