MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) yra technologija, kuri naudoja kelias antenas signalams siųsti ir priimti belaidžio ryšio srityje. MIMO technologija daugiausia naudojama Wi-Fi (WiFi) ir mobiliojo ryšio srityje, kuri gali efektyviai pagerinti sistemos pajėgumą, aprėptį ir signalo ir triukšmo santykį. Paprastai tariant, M × N MIMO reiškia, kad siuntimo gale yra M antenų, o priėmimo gale - N antenų.
Nuo SISO iki MIMO
SISO (vienos įvesties vienos išvesties)
Prieš pristatydami MIMO, turime paaiškinti, kas yra SISO. SISO yra vieno siuntimo ir priėmimo sistema, yra vienos įvesties ir vienos išvesties sistema, kelias tarp siuntimo ir priėmimo antenos yra unikalus, o perdavimas yra 1 signalas. Belaidėse sistemose kiekvieną signalą apibrėžiame kaip erdvinį srautą.
Kadangi kelias tarp siunčiančios ir priimančios antenos yra unikalus, tokia perdavimo sistema yra nepatikima, o perdavimo sparta ribota.
SIMO (vienos įvesties kelių išėjimų)
Siekiant pakeisti SISO nepatikimumą ir ribotą situaciją, prie terminalo pridedama antena, kad priėmimo galas vienu metu galėtų priimti du signalus, tai yra vieną kartą siųsti ir priimti daugiau. Tokia perdavimo sistema yra vieno įvesties kelių išėjimų, tai yra, SIMO.
Nors yra du signalai, du signalai siunčiami iš tos pačios siuntimo antenos, todėl siunčiami duomenys yra vienodi, o perdavimas vis tiek yra tik vienas signalas. Tokiu būdu nėra svarbu, kad dalis vieno signalo būtų prarasta, jei tik terminalas gali priimti visus duomenis iš kito signalo. Nors maksimali talpa vis dar yra vienas kelias, patikimumas padvigubėja. Šis metodas vadinamas priėmimo įvairove.
MISO (kelių įėjimų vienos išvesties)
Jei pakeistume požiūrį į tai, kas atsitiktų, jei padidintume siunčiančių antenų skaičių iki dviejų ir išlaikytume priėmimo antenų skaičių iki vienos?
Kadangi yra tik viena priėmimo antena, abu keliai galiausiai turi būti sujungti į vieną, todėl siunčianti antena gali siųsti tik tuos pačius duomenis, o perdavimas vis tiek yra tik vienas signalas. Tai iš tikrųjų gali pasiekti tokį patį efektą kaip SIMO, perdavimo sistema vadinama kelių įvesties vienu išėjimu arba MISO. Šis metodas dar vadinamas emisijos įvairove.
MIMO (kelių įėjimų, kelių išėjimų)
Jei siųstuvo-imtuvo antena vienu metu padidinama iki dviejų, ar galima savarankiškai siųsti du signalus ir padvigubinti greitį? Atsakymas yra taip, nes iš ankstesnės SIMO ir MISO analizės perdavimo pajėgumas priklauso nuo antenų skaičiaus abiejose pusėse. Ir ši kelių imtuvų kelių perdavimo sistema yra MIMO.
MIMO technologija leidžia kelioms antenoms siųsti ir priimti kelis signalus vienu metu ir atskirti signalus, siunčiamus į skirtingas erdvines orientacijas arba iš jų. Taikant erdvės padalijimo tankinimo ir erdvės įvairovės technologiją, sistemos pajėgumas, aprėptis ir signalo ir triukšmo santykis gali būti pagerintas nepadidinant pralaidumo sąnaudų.
Kokie yra MIMO tipai?
MIMO yra technologija, kuri naudoja kelias antenas signalams siųsti ir priimti, iš pradžių naudota duomenims perduoti vienam vartotojui. Tačiau plėtojant kelių vartotojų perdavimo technologiją, MIMO pagrindu atsirado įvairių kelių vartotojų MIMO technologijų. Siekiant palengvinti diferencijavimą, vieno vartotojo MIMO vadinamas SU-MIMO (vieno vartotojo MIMO). Daugelio vartotojų MIMO technologija daugiausia apima šiuos tipus.
MU-MIMO (daugelio vartotojų MIMO): Leidžia siųstuvui perduoti duomenis keliems vartotojams vienu metu. „Wi-Fi 5“ standartas pradėjo palaikyti MU-MIMO 4 vartotojams, o „Wi-Fi 6“ standartas padidino vartotojų skaičių iki 8.
CO-MIMO (bendradarbiavimo MIMO): Keli belaidžiai įrenginiai suformuojami į virtualią kelių antenų sistemą, kad būtų galima vienu metu perduoti duomenis tarp gretimų siuntimo įrenginių ir kelių vartotojų.
Masyvi MIMO: Didelio masto antenų technologija labai pagerina antenų skaičių, tradicinis MIMO paprastai naudoja nuo 2 iki 8 antenų, o Massive MIMO gali pasiekti 64/128/256 antenas. Tai gali labai pagerinti sistemos pajėgumą ir perdavimo efektyvumą ir yra pagrindinė 5G mobiliojo ryšio technologija.
Apskritai, kelių vartotojų MIMO technologija gali būti klasifikuojama kaip MIMO technologija, tačiau kai kalbame apie MIMO, paprastai nurodome tradicinę MIMO koncepciją, būtent SU-MIMO.
Kaip MIMO veikia „Wi-Fi“?
„Wi-Fi“ srityje buvo įdiegta MIMO technologija, pradedant nuo „Wi-Fi 4“ (802.11n) standarto. MIMO daugiausia naudoja dvi pagrindines technologijas: erdvės įvairovę ir erdvės padalijimą. Nesvarbu, ar tai įvairovės technologija, ar tankinimo technologija, tai technologija, paverčianti vienus duomenis į kelis duomenis, kurie gali būti klasifikuojami kaip erdvės ir laiko kodavimo technologija.
Erdvės įvairovė
Erdvinės įvairovės technologijos idėja yra sukurti skirtingas to paties duomenų srauto versijas, užkoduoti ir moduliuoti jas skirtingose antenose, o tada perduoti. Šis duomenų srautas gali būti pradinis siunčiamas duomenų srautas arba naujas duomenų srautas, suformuotas po tam tikros matematinės pirminio duomenų srauto transformacijos. Imtuvas naudoja erdvės ekvalaizerį, kad atskirtų gautą signalą, tada demoduliuotų ir dekoduotų bei sujungtų skirtingus to paties duomenų srauto priimtus signalus, kad atkurtų pradinį signalą. Erdvinės įvairovės technologija leidžia patikimiau perduoti duomenis.
Erdvinė įvairovė efektyviai pagerina duomenų perdavimo patikimumą ir taikoma tais atvejais, kai perdavimo atstumas yra didelis, o greitis nėra didelis.
Erdvės padalijimo tankinimas
Erdvės padalijimo tankinimo technologija reiškia, kad perduodami duomenys yra suskirstomi į kelis duomenų srautus, kurie yra užkoduojami ir moduliuojami skirtingomis antenomis, o vėliau perduodami, kad būtų pagerintas sistemos perdavimo greitis. Antenos yra nepriklausomos viena nuo kitos, antena prilygsta nepriklausomam kanalui, imtuvas naudoja erdvės ekvalaizerį, kad atskirtų gautą signalą, o tada demoduliuojami, dekoduojami, sujungiami keli duomenų srautai, kad būtų atkurtas pradinis signalas.
Erdvės padalijimo tankinimas efektyviai pagerina duomenų perdavimo spartą ir tinka scenarijams, kai perdavimo atstumai yra trumpi ir reikalavimai dideliam greičiui.
Kas yra M × N MIMO?
WLAN produktų specifikacijose dažniausiai matote indikatorių M×N MIMO, taip pat parašyta MTNR, kokia šio rodiklio reikšmė? Tiesą sakant, jis naudojamas MIMO antenų skaičiui pavaizduoti, M reiškia antenų skaičių siunčiančioje pusėje, N reiškia antenų skaičių priimančiojoje pusėje. Pavyzdžiui, 4 × 3 MIMO reiškia keturias antenas siunčia ir tris antenas priima.
Dauguma rinkoje esančių namų belaidžių maršruto parinktuvų gali matyti kelias antenas, viena antena dažnai gali palaikyti priėmimą ir siuntimą, todėl galite tiesiog spręsti pagal antenų skaičių, antenų skaičius yra M ir N reikšmės. belaidis maršrutizatorius su 4 antenomis gali būti laikomas 4x4 MIMO, žinoma, vyrauja konkrečios gaminio specifikacijos. Kuo daugiau antenų, tuo didesnis našumas, tuo brangesnė kaina.
MIMO sistemoje, jei priėmimo ir priėmimo antenų skaičius nėra lygus, erdvinių srautų, kuriuos galima perduoti, skaičius yra mažesnis arba lygus mažesnių antenų skaičiui priėmimo / siuntimo gale. Pavyzdžiui, 4 × 4 (4T4R) MIMO sistema gali perduoti keturis ar mažiau erdvinių srautų, o 3 × 2 (3T2R) MIMO sistema gali perduoti du arba vieną erdvinį srautą.
Praktikoje aps paprastai turi daugiau antenų – nuo 4 antenų iki 16 antenų, tačiau terminalai (pvz., mobilieji telefonai) paprastai turi tik 1-2 antenas. Net jei antenos technologija nuolat tobulėja, tačiau ją riboja galinio produkto dydis, net jei joje gali tilpti 1-2 antenos, tai yra daug mažiau nei AP antenų, o tai reiškia, kad erdvinių srautus, kuriuos galima perduoti, riboja terminalas, todėl negalima visiškai mėgautis erdvinių srautų skaičiaus didėjimo greičiu, todėl antenos ištekliai eikvojami AP. Laimei, atsirado kelių vartotojų MIMO technologija ir išsprendė šią problemą, pvz., MU-MIMO, leidžianti AP perduoti signalus su keliais terminalais vienu metu, o bendras kelių terminalų antenų skaičius yra lygus AP antenos, kad būtų galima visiškai atkurti AP galimybes.
