Mikä on MIMO?

1.   Mikä on MIMO?

Tällä keskinäisten yhteyksien aikakaudella matkapuhelimista, jotka ovat ikkuna, jossa voimme kommunikoida ulkomaailman kanssa, näyttävät tulleen osaksi kehoamme.

Matkapuhelin ei kuitenkaan pysty surffaamaan netissä yksinään, matkapuhelinverkosta on tullut ihmisille yhtä tärkeä kuin vesi ja sähkö.Kun surffaat Internetissä, et tunne näiden kulissien takana olevien sankarien tärkeyttä.Kun lähdet, sinusta tuntuu, ettet voi enää elää.

Oli aika, matkapuhelinten nettiä veloitettiin liikenne, keskimääräinen ihmisen tulot ovat muutama sata kolikkoa, mutta 1MHz tarvitsee käyttää kolikkoa.Joten kun näet Wi-Fi-yhteyden, tunnet olosi turvalliseksi.

Katsotaanpa, miltä langaton reititin näyttää.

8 antennia, se näyttää hämähäkiltä.

Voiko signaali mennä kahden tai useamman seinän läpi?Vai tuplaantuuko netin nopeus?

Nämä tehosteet voidaan saavuttaa reitittimellä, ja se saavutetaan monilla antenneilla, kuuluisalla MIMO-tekniikalla.

MIMO, joka on monituloinen monilähtö.

Sitä on vaikea kuvitella, eikö?Mikä on Multi-input Multi-output, miten antennit voivat saavuttaa kaikki tehosteet?Kun surffaat Internetissä verkkokaapelin kautta, yhteys tietokoneen ja Internetin välillä on luonnollisesti fyysinen kaapeli.Kuvitellaan nyt, kun käytämme antenneja signaalien lähettämiseen ilmassa sähkömagneettisten aaltojen avulla.Ilma toimii kuin lanka, mutta on virtuaalinen, signaalien siirtokanava, jota kutsutaan langattomaksi kanavaksi.

Joten kuinka voit tehdä Internetistä nopeamman?

Kyllä, olet oikeassa!Se voidaan ratkaista muutamalla lisää antennilla, muutamalla virtuaalisella johdolla yhdessä lähettämään ja vastaanottamaan dataa.MIMO on suunniteltu langattomalle kanavalle.

Sama kuin langattomat reitittimet, 4G-tukiasema ja matkapuhelimesi tekevät saman asian.

4G:hen tiiviisti integroidun MIMO Technologyn ansiosta voimme kokea Internetin nopeamman nopeuden.Samalla matkapuhelinoperaattoreiden kustannukset ovat laskeneet merkittävästi;voimme kuluttaa vähemmän kokeaksemme nopeamman ja rajoittamattoman Internet-nopeuden.Nyt voimme vihdoin päästä eroon riippuvuudestamme Wi-Fi:stä ja surffailla internetissä koko ajan.

Nyt esittelen, mikä MIMO on?

2.MIMO-luokitus

Ensinnäkin aiemmin mainitsemamme MIMO viittaa verkon nopeuden merkittävään lisääntymiseen latauksessa.Tämä johtuu siitä, että meillä on tällä hetkellä paljon suurempi kysyntä latauksille.Ajattele sitä, voit ladata kymmeniä GHz videoita, mutta ladata enimmäkseen vain muutaman MHz.

Koska MIMOa kutsutaan useiksi tuloiksi ja useiksi lähdöiksi, useat antennit luovat useita lähetyspolkuja.Tietenkään tukiasema ei tue vain usean antennin lähetystä, vaan matkapuhelimen on myös täytettävä usean antennin vastaanotto.

Tarkastellaan seuraavaa yksinkertaista piirrosta: (Itse asiassa tukiaseman antenni on valtava ja matkapuhelimen antenni on pieni ja piilossa. Mutta jopa eri ominaisuuksilla ne ovat samoissa viestintäasennossa.)

Tukiaseman ja matkapuhelimien antennien lukumäärän mukaan se voidaan jakaa neljään tyyppiin: SISO, SIMO, MISO ja MIMO.

SISO: yksi tulo ja yksi lähtö

SIMO: yksi tulo ja useita lähtöjä

MISO: Multiple Input ja Single Output

MIMO: Multiple Output ja Multiple Output

Aloitetaan SISOsta:

Yksinkertaisin muoto voidaan määritellä MIMO-termeillä SISO – Single Input Single Output.Tämä lähetin toimii yhdellä antennilla vastaanottimena.Ei ole monimuotoisuutta, eikä lisäkäsittelyä tarvita.

Yksi antenni on tukiasemalle ja yksi matkapuhelimelle;ne eivät häiritse toisiaan – niiden välinen siirtotie on ainoa yhteys.

Ei ole epäilystäkään siitä, että tällainen järjestelmä on erittäin hauras, on pieni tie.Kaikki odottamattomat tilanteet uhkaavat suoraan viestintää.

SIMO on parempi, koska puhelimen vastaanotto on parannettu.

Kuten näet, matkapuhelin ei voi muuttaa langatonta ympäristöä, joten se muuttuu itse – matkapuhelin lisää itseensä antennin.

Näin tukiasemalta lähetetty viesti pääsee matkapuhelimeen kahdella tavalla!Se on vain, että ne molemmat tulevat samasta tukiaseman antennista ja voivat lähettää vain samaa dataa.

Tämän seurauksena ei ole väliä, jos menetät tietoja kullakin reitillä.Niin kauan kuin puhelin pystyy vastaanottamaan kopion miltä tahansa polulta, vaikka enimmäiskapasiteetti pysyy samana jokaisella reitillä, tiedon vastaanottamisen todennäköisyys kaksinkertaistuu.Tätä kutsutaan myös vastaanottavan monimuotoisuudeksi.

Mikä on MISO?

Toisin sanoen matkapuhelimessa on edelleen yksi antenni ja tukiaseman antennien määrä kasvaa kahteen.Tässä tapauksessa samat tiedot lähetetään kahdesta lähetinantennista.Ja vastaanottimen antenni pystyy sitten vastaanottamaan optimaalisen signaalin ja tarkat tiedot.

MISO:n käytön etuna on, että useat antennit ja data siirretään vastaanottimesta lähettimeen.Tukiasema voi silti lähettää saman datan kahdella tavalla;sillä ei ole väliä, jos menetät tietoja;viestintä voi edetä normaalisti.

Vaikka enimmäiskapasiteetti pysyy samana, viestinnän onnistumisprosentti on kaksinkertaistunut.Tätä menetelmää kutsutaan myös lähetysdiversiteetiksi.

Lopuksi puhutaan MIMOsta.

Radiolinkin molemmissa päissä on useampi kuin yksi antenni, ja tätä kutsutaan nimellä MIMO – Multiple Input Multiple Output.MIMOa voidaan käyttää parantamaan sekä kanavan kestävyyttä että kanavan läpimenoa.Tukiasema ja mobiilipuoli voivat molemmat käyttää kahta antennia lähettämään ja vastaanottamaan itsenäisesti, mikä tarkoittaa, että nopeus kaksinkertaistuu?

Tällä tavalla tukiaseman ja matkapuhelimen välillä on neljä lähetysreittiä, mikä näyttää olevan paljon monimutkaisempi.Mutta koska tukiasemalla ja matkapuhelimen puolella on molemmilla 2 antennia, se voi lähettää ja vastaanottaa kahta dataa samanaikaisesti.Kuinka paljon MIMOn enimmäiskapasiteetti kasvaa verrattuna yhteen polkuun?Edellisen SIMOn ja MISO:n analyysin perusteella näyttää siltä, ​​että maksimikapasiteetti riippuu molemmilla puolilla olevien antennien lukumäärästä.

MIMO-järjestelmät ovat yleensä muotoa A*B MIMO;A tarkoittaa tukiaseman antennien lukumäärää, B tarkoittaa matkapuhelinten antennien lukumäärää.Ajattele 4*4 MIMOa ja 4*2 MIMOa.Mitä luulet kumpi kapasiteetti on suurempi?

4*4 MIMO voi lähettää ja vastaanottaa 4 kanavaa samanaikaisesti, ja sen maksimikapasiteetti voi olla 4 kertaa suurempi kuin SISO-järjestelmä.4*2 MIMO voi saavuttaa vain 2 kertaa SISO-järjestelmän.

Tätä useiden antennien ja eri siirtoreittien käyttämistä multipleksointitilassa useiden eri datan kopioiden lähettämiseksi rinnakkain kapasiteetin lisäämiseksi kutsutaan tilajakomultipleksiksi.

Joten, voiko MIMO-järjestelmän suurin siirtokapasiteetti?Mennään kokeeseen.

Otamme edelleen esimerkkinä tukiaseman ja matkapuhelimen, jossa on 2 antennia.Mikä olisi niiden välinen siirtotie?

Kuten näette, nämä neljä polkua kulkevat saman häipymisen ja häiriön läpi, ja kun data saapuu matkapuhelimeen, ne eivät enää erota toisiaan.Eikö tämä ole sama kuin yksi polku?Tällä hetkellä 2*2 MIMO-järjestelmä ei ole sama kuin SISO-järjestelmä?

Samalla tavalla 2*2 MIMO-järjestelmä voi rappeutua SIMO:ksi, MISO:ksi ja muiksi järjestelmiksi, mikä tarkoittaa, että avaruusjakoinen multipleksaus pelkistyy lähetysdiversiteettiin tai vastaanottodiversiteettiin, tukiaseman odotukset ovat myös rappeutuneet suuren nopeuden tavoittelusta. varmistaa vastaanottamisen onnistumisprosentti.

Ja miten MIMO-järjestelmiä tutkitaan matemaattisten symbolien avulla?

3.MIMO-kanavan salaisuus

Insinöörit rakastavat matemaattisten symbolien käyttöä.

Insinöörit merkitsivät kahden tukiaseman antennin tiedot X1 ja X2, matkapuhelinten antennien tiedot Y1 ja Y2, neljä siirtotietä merkittiin H11, H12, H21, H22.

Y1 ja Y2 on helppo laskea tällä tavalla.Mutta joskus 2*2 MIMOn kapasiteetti voi saavuttaa kaksinkertaisen SISO:n, joskus ei, joskus jopa sama kuin SISO.Miten selität sen?

Tämä ongelma voidaan selittää juuri mainitsemallamme kanavakorrelaatiolla - mitä korkeampi korrelaatio on, sitä vaikeampaa on erottaa jokainen lähetyspolku mobiilipuolella.Jos kanava on sama, kahdesta yhtälöstä tulee yksi, joten on vain yksi tapa lähettää se.

Ilmeisesti MIMO-kanavan salaisuus piilee siirtotien riippumattomuuden arvioinnissa.Eli salaisuus piilee H11:ssä, H12:ssa, H21:ssä ja H22:ssa.Insinöörit yksinkertaistavat yhtälöä seuraavasti:

Insinöörit yrittivät yksinkertaistaa H1:tä, H12:ta, H21:tä ja H22:ta tekemällä joitakin kompleksisia muutoksia yhtälöä ja lopulta muuntaa kaavaksi.

Kaksi tuloa X'1 ja X'2, kerro λ1 ja λ2, saat Y'1 ja Y'2.Mitä arvot λ1 ja λ2 tarkoittavat?

On uusi matriisi.Matriisia, jossa on tietoja vain yhdellä diagonaalilla, kutsutaan diagonaalimatriisiksi.Nollasta poikkeavien tietojen lukumäärää diagonaalissa kutsutaan matriisin arvoksi.2*2 MIMO:ssa se viittaa nollasta poikkeaviin arvoihin λ1 ja λ2.

Jos arvo on 1, se tarkoittaa, että 2*2 MIMO-järjestelmä korreloi voimakkaasti lähetysavaruudessa, mikä tarkoittaa, että MIMO degeneroituu SISO:ksi tai SIMO:ksi ja voi vain vastaanottaa ja lähettää kaiken datan samanaikaisesti.

Jos arvo on 2, järjestelmässä on kaksi suhteellisen itsenäistä spatiaalista kanavaa.Se voi lähettää ja vastaanottaa tietoja samanaikaisesti.

Joten jos sijoitus on 2, onko näiden kahden lähetyskanavan kapasiteetti kaksinkertainen yhden?Vastaus löytyy λ1:n ja λ2:n suhteesta, jota kutsutaan myös ehdolliseksi luvuksi.

Jos ehdollinen luku on 1, se tarkoittaa, että λ1 ja λ2 ovat samat;heillä on korkea itsenäisyys.2*2 MIMO-järjestelmän kapasiteetti voi saavuttaa maksiminsa.

Jos ehdollinen luku on suurempi kuin 1, se tarkoittaa, että λ1 ja λ2 ovat erilaisia.On kuitenkin olemassa kaksi spatiaalista kanavaa, ja laatu on erilainen, niin järjestelmä asettaa pääresurssit kanavalle paremmalla laadulla.Tällä tavalla 2*2 MIMO-järjestelmän kapasiteetti on 1 tai 2 kertaa SISO-järjestelmän kapasiteetti.

Tieto syntyy kuitenkin avaruuslähetyksen aikana sen jälkeen, kun tukiasema on lähettänyt tiedot.Mistä tukiasema tietää, milloin lähettää yksi kanava vai kaksi kanavaa?

Älä unohda, ja heidän välillään ei ole salaisuuksia.Matkapuhelin lähettää mitatun kanavan tilan, lähetysmatriisin arvon ja esikoodausehdotukset tukiasemalle viitteeksi.

Tässä vaiheessa mielestäni voimme nähdä, että MIMO osoittautuu sellaiseksi.