- Que é MIMO?
Nesta era de interconexión, os teléfonos móbiles, como xanela para comunicarnos co mundo exterior, parecen converterse nunha parte dos nosos corpos.
Pero o teléfono móbil non pode navegar por internet por si só, a rede de comunicación de teléfonos móbiles converteuse na mesma importancia que a auga e a electricidade para os seres humanos.Cando navegas por internet, non sentes a importancia destes heroes detrás das cámaras.Unha vez que marchas, sentes que xa non podes vivir.
Houbo un tempo, a internet dos teléfonos móbiles foi cargada polo tráfico, a renda media da persoa é duns centos de moedas, pero 1MHz necesita gastar unha moeda.Entón, cando vexas wifi, sentiráste seguro.
Vexamos como é un enrutador sen fíos.
8 antenas, parecen arañas.
Pode o sinal atravesar dúas ou máis paredes?Ou duplicarase a velocidade de internet?
Estes efectos pódense conseguir mediante un router, e conséguese con moitas antenas, a famosa tecnoloxía MIMO.
MIMO, que é Multi-input Multi-output.
É difícil imaxinar iso, non?Que é Multi-entrada Multi-saída, como poden as antenas conseguir todos os efectos?Cando navegas por internet a través dun cable de rede, a conexión entre o ordenador e internet é un cable físico, obviamente.Agora imaxinemos cando usamos antenas para enviar sinais polo aire mediante ondas electromagnéticas.O aire actúa como un fío pero é virtual, unha canle para transmitir sinais chamada canle sen fíos.
Entón, como podes facer que Internet sexa máis rápido?
Si estás no certo!Pódese resolver con algunhas antenas máis, algúns cables virtuais máis xuntos para enviar e recibir datos.MIMO está deseñado para a canle sen fíos.
O mesmo que os enrutadores sen fíos, a estación base 4G e o teu teléfono móbil están a facer o mesmo.
Grazas á tecnoloxía MIMO, que está estreitamente integrada con 4G, podemos experimentar a velocidade máis rápida de Internet.Ao mesmo tempo, o custo dos operadores de telefonía móbil reduciuse significativamente;podemos gastar menos para experimentar unha velocidade de internet máis rápida e ilimitada.Agora por fin podemos desfacernos da nosa dependencia da wifi e navegar por internet todo o tempo.
Agora, déixeme presentar o que é MIMO?
2.Clasificación MIMO
En primeiro lugar, o MIMO que mencionamos anteriormente refírese ao aumento significativo da velocidade da rede na descarga.Isto débese a que, polo de agora, temos unha demanda moito máis forte de descargas.Pense niso, pode descargar decenas de vídeos en GHz, pero cargar sobre todo uns poucos MHz.
Dado que MIMO chámase entrada múltiple e saídas múltiples, múltiples vías de transmisión son creadas por varias antenas.Por suposto, non só a estación base admite a transmisión de múltiples antenas, senón que o teléfono móbil tamén debe satisfacer a recepción de múltiples antenas.
Comprobemos o seguinte debuxo sinxelo: (De feito, a antena da estación base é enorme e a antena do teléfono móbil é pequena e escondida. Pero mesmo con capacidades diferentes, están nas mesmas posicións de comunicación).
Segundo o número de antenas da estación base e dos teléfonos móbiles, pódese dividir en catro tipos: SISO, SIMO, MISO e MIMO.
SISO: entrada única e saída única
SIMO: entrada única e saída múltiple
MISO: entrada múltiple e saída única
MIMO: saída múltiple e saída múltiple
Comecemos co SISO:
A forma máis sinxela pódese definir en termos MIMO como SISO - Single Input Single Output.Este transmisor funciona cunha antena como receptor.Non hai diversidade nin se require ningún procesamento adicional.
Hai unha antena para a estación base e outra para o teléfono móbil;non interfiren entre si; a vía de transmisión entre elas é a única conexión.
Non hai dúbida de que tal sistema é moi fráxil, é unha estrada pequena.Calquera situación inesperada suporá directamente unha ameaza para as comunicacións.
SIMO é mellor porque a recepción do teléfono é mellorada.
Como podes ver, o teléfono móbil non pode cambiar o ambiente sen fíos, polo que cambia por si mesmo: o teléfono móbil engade unha antena a si mesmo.
Deste xeito, a mensaxe enviada desde a estación base pode chegar ao teléfono móbil de dúas maneiras!É só que ambos proveñen da mesma antena na estación base e só poden enviar os mesmos datos.
Como resultado, non importa se perdes algúns datos en cada ruta.Mentres o teléfono poida recibir unha copia desde calquera ruta, aínda que a capacidade máxima siga sendo a mesma en cada ruta, a probabilidade de recibir datos con éxito duplícase.Isto tamén se chama recibir diversidade.
Que é MISO?
Noutras palabras, o teléfono móbil aínda ten unha antena e o número de antenas na estación base aumenta a dúas.Neste caso, os mesmos datos transmítense desde as dúas antenas transmisoras.E a antena do receptor é entón capaz de recibir o sinal óptimo e os datos exactos.
A vantaxe de usar MISO é que as múltiples antenas e os datos móvense desde o receptor ao transmisor.A estación base aínda pode enviar os mesmos datos de dúas formas;non importa se perdes algúns datos;a comunicación pode proceder con normalidade.
Aínda que a capacidade máxima segue sendo a mesma, a taxa de éxito da comunicación duplicouse.Este método tamén se denomina transmitir diversidade.
Para rematar, imos falar de MIMO.
Hai máis dunha antena en cada extremo da ligazón de radio, e isto denomínase MIMO -Multiple Input Multiple Output.Pódese usar MIMO para proporcionar melloras tanto na robustez da canle como no rendemento da canle.Tanto a estación base como o lado móbil poden usar dúas antenas para enviar e recibir de forma independente, e isto significa que a velocidade se duplica?
Deste xeito, hai catro vías de transmisión entre a estación base e o teléfono móbil, o que parece ser moito máis complicado.Pero, por certo, porque a estación base e o lado do teléfono móbil teñen dúas antenas, pode enviar e recibir dous datos ao mesmo tempo.Entón, canto aumenta a capacidade máxima do MIMO en comparación cunha ruta?Da análise previa de SIMO e MISO, parece que a capacidade máxima depende do número de antenas a ambos os dous lados.
Os sistemas MIMO son xeralmente como A*B MIMO;A significa o número de antenas da estación base, B significa o número de antenas de teléfono móbil.Pense en 4*4 MIMO e 4*2 MIMO.Que pensas que capacidade é maior?
4*4 MIMO pode enviar e recibir 4 canles simultaneamente, e a súa capacidade máxima pode alcanzar 4 veces a do sistema SISO.4*2 MIMO só pode alcanzar 2 veces o sistema SISO.
Esta utilización de múltiples antenas e diferentes camiños de transmisión no espazo de multiplexación para enviar varias copias de datos diferentes en paralelo para aumentar a capacidade chámase múltiplex de división espacial.
Entón, pode a máxima capacidade de transmisión no sistema MIMO?Imos á proba.
Seguimos tomando como exemplo a estación base e o teléfono móbil con 2 antenas.Cal sería a vía de transmisión entre eles?
Como podes ver, os catro camiños pasan polo mesmo esvaecemento e interferencia, e cando os datos chegan ao teléfono móbil xa non poden distinguirse entre si.Non é o mesmo que un camiño?Neste momento, o sistema 2*2 MIMO non é o mesmo que o sistema SISO?
Do mesmo xeito, o sistema 2*2 MIMO pode dexenerar en SIMO, MISO e outros sistemas, o que significa que o múltiplex de división espacial redúcese á diversidade de transmisión ou á diversidade de recepción. garantindo a taxa de éxito de recepción.
E como se estudan os sistemas MIMO usando símbolos matemáticos?
3.O segredo da canle MIMO
Os enxeñeiros adoran usar símbolos matemáticos.
Os enxeñeiros marcaron os datos das dúas antenas da estación base como X1 e X2, os datos das antenas de teléfonos móbiles como Y1 e Y2, os catro camiños de transmisión foron marcados como H11, H12, H21, H22.
É fácil calcular Y1 e Y2 deste xeito.Pero ás veces, a capacidade de 2 * 2 MIMO pode chegar ao dobre de SISO, ás veces non pode, ás veces ata converterse no mesmo que SISO.Como o explicas?
Este problema pódese explicar pola correlación de canles que acabamos de mencionar: canto maior sexa a correlación, máis difícil é distinguir cada camiño de transmisión no lado móbil.Se a canle é a mesma, as dúas ecuacións fanse unha, polo que só hai un xeito de transmitilo.
Obviamente, o segredo da canle MIMO reside no xuízo da independencia da vía de transmisión.É dicir, o segredo reside en H11, H12, H21 e H22.Os enxeñeiros simplifican a ecuación do seguinte xeito:
Os enxeñeiros intentaron simplificar a ecuación H1, H12, H21 e H22 mediante algúns cambios complexos e, finalmente, convertéronse na fórmula.
Dúas entradas X'1 e X'2, multiplica λ1 e λ2, podes obter Y'1 e Y'2.Que significan os valores de λ1 e λ2?
Hai unha nova matriz.Unha matriz con datos só nunha diagonal chámase matriz diagonal.O número de datos distintos de cero na diagonal chámase rango da matriz.En 2*2 MIMO, refírese aos valores distintos de cero de λ1 e λ2.
Se o rango é 1, significa que o sistema MIMO 2*2 está altamente correlacionado no espazo de transmisión, o que significa que MIMO dexenera a SISO ou SIMO e só pode recibir e transmitir todos os datos ao mesmo tempo.
Se o rango é 2, entón o sistema ten dúas canles espaciais relativamente independentes.Pode enviar e recibir datos ao mesmo tempo.
Entón, se o rango é 2, a capacidade destas dúas canles de transmisión é o dobre da dunha?A resposta reside na proporción de λ1 e λ2, que tamén se chama número condicional.
Se o número condicional é 1, significa que λ1 e λ2 son iguais;teñen unha gran independencia.A capacidade do sistema 2*2 MIMO pode alcanzar o máximo.
Se o número condicional é maior que 1, significa que λ1 e λ2 son diferentes.Non obstante, hai dúas canles espaciais e a calidade é diferente, entón o sistema colocará os principais recursos na canle con mellor calidade.Deste xeito, a capacidade do sistema 2*2 MIMO é 1 ou 2 veces o sistema SISO.
Non obstante, a información xérase durante a transmisión espacial despois de que a estación base envíe os datos.Como sabe a estación base cando enviar unha ou dúas canles?
Non o esquezas, e non hai segredos entre eles.O teléfono móbil enviará o seu estado de canle medido, o rango da matriz de transmisión e suxestións de precodificación á estación base como referencia.
Neste punto, creo que podemos ver que MIMO resulta ser tal.
Hora de publicación: 20-Abr-2021