Το MIMO συντομογραφείται ως πολλαπλή έξοδος πολλαπλών εισόδων. Πρόκειται για μια ασύρματη ραδιοεπικοινωνία και τεχνολογία πολλαπλών διαδρομών που αναφέρεται και χρησιμοποιείται σε πολλές νέες τεχνολογίες αυτές τις μέρες. Αυτή η τεχνική αναπτύχθηκε για τη βελτίωση του ασύρματου συστήματος επικοινωνίας χρησιμοποιώντας πολλαπλές κεραίες στον πομπό, το δέκτη ή και τα δύο. Οι Vo-LTE, LTE (Long Term Evolution), Wi-Max, Wi-Fi και πολλές άλλες ραδιοφωνικές, ασύρματες και RF τεχνολογίες χρησιμοποιούν τη νέα ασύρματη τεχνολογία MIMO για να παρέχουν διευρυμένη χωρητικότητα ζεύξης και φασματική απόδοση σε συνδυασμό με βελτιωμένη αξιοπιστία ζεύξης.
MIMO - Πολλαπλά βασικά στοιχεία πολλαπλών εξόδων
Η επικοινωνία Multiple-In, Multiple-Out (MIMO) στέλνει τις ίδιες πληροφορίες με πολλά σήματα ταυτόχρονα μέσω πολλαπλών κεραιών, χρησιμοποιώντας ένα μόνο ραδιοφωνικό κανάλι.
Σύστημα MIMO
Χρησιμοποιεί πολλαπλές κεραίες για να βελτιώσει την ποιότητα σήματος και την ισχύ ενός καναλιού σύνδεσης RF σε μια μορφή ποικιλίας κεραίας. Τα δεδομένα χωρίζονται σε πολλαπλές ροές δεδομένων στο σημείο μετάδοσης και αναδιατάσσονται στην πλευρά λήψης από μια άλλη διαμόρφωση ραδιοφώνου MIMO με τον ίδιο αριθμό κεραιών.
Βασικά, ένα μέσο επικοινωνίας μπορεί να επηρεαστεί από το ξεθώριασμα του σήματος και αυτό θα επηρεάσει την αναλογία σήματος προς θόρυβο. Εάν αυτά μπορούν να επηρεαστούν με διαφορετικούς τρόπους από τη διαδρομή σήματος, η πιθανότητα να επηρεαστούν όλα ταυτόχρονα μειώνεται σημαντικά. Κατά συνέπεια, η ποικιλομορφία βοηθά στη σταθεροποίηση ενός συνδέσμου και βελτιώνει την απόδοση, μειώνοντας τα ποσοστά σφάλματος.
Η χωρική πολυπλεξία και η χωρική ποικιλομορφία δύο μεθοδολογίες χρησιμοποιούνται για την παροχή βελτιώσεων στην αναλογία σήματος προς θόρυβο (SNR) και χαρακτηρίζονται από τη βελτίωση της αξιοπιστίας του συστήματος σε σχέση με τις διάφορες μορφές εξασθένισης.
Η έννοια της χωρικής ποικιλομορφίας
Η αρχή της διαφορετικότητας είναι να παρέχει στον δέκτη πολλαπλές εκδόσεις του ίδιου σήματος. Στα περισσότερα περιβάλλοντα όπου λειτουργούν ασύρματα συστήματα επικοινωνίας, η ισχύς του λαμβανόμενου σήματος ποικίλλει ανάλογα με το χρόνο, το οποίο ονομάζεται Fading.
Το ξεθώριασμα υποβαθμίζει σημαντικά την απόδοση των επικοινωνιών προκαλώντας την αύξηση της πιθανότητας σφάλματος bit σε σύγκριση με το τι θα ήταν αν υπήρχε μόνο λευκός θόρυβος.
Το παρακάτω σχήμα δείχνει την πιθανότητα σφάλματος bit ως συνάρτηση της φασματικής πυκνότητας ενέργειας bit έως θορύβου, Eb / N0. Η δεύτερη παρατήρηση είναι ότι για την εξασθένιση του Rayleigh, που είναι ο τύπος εξασθένισης που υποτίθεται σε αυτό το σχήμα και που συμβαίνει συχνά στην πράξη, η πιθανότητα σφάλματος μειώνεται γραμμικά όταν σχεδιάζεται σε λογαριθμική κλίμακα έναντι του Eb / N0 που απεικονίζεται στο dB.
Μια λογαριθμική κλίμακα κατά του Eb / N0 σχεδιάστηκε σε dB
Η έννοια της χωρικής πολυπλεξίας
Η χωρική πολυπλεξία αναφέρεται στη μετάδοση πολλαπλών ροών δεδομένων μέσω ενός καναλιού πολλαπλών διαδρομών με την εκμετάλλευση πολλαπλών διαδρομών. Με αυτόν τον τρόπο, πολλαπλά κανάλια δεδομένων μπορούν να μεταδοθούν ταυτόχρονα μέσω της ίδιας ζώνης συχνοτήτων, επιτρέποντας τη μετάδοση δυνητικά μεγάλου αριθμού bits ανά δευτερόλεπτο ανά hertz φάσματος.
Η χωρική πολυπλεξία είναι ανάλογη με άλλους συνηθέστερους τύπους σχήματα πολυπλεξίας όπως η πολυπλεξία διαίρεσης συχνότητας (FDM), η πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου (TDM).
Ενιαίος χρήστης και MIMO πολλαπλών χρηστών
Ένας χρήστης MIMO αναφέρεται σε ένα συμβατικό MIMO όπου μόνο ένας κόμβος μετάδοσης και ένας κόμβος λήψης και ο κόμβος πομπού έχει πολλαπλές κεραίες. Στο πολυχρηστικό MIMO, οι χρήστες κινητών κυψελοειδών, ο καθένας με μία κεραία, μεταδίδουν σε σταθμό βάσης και ο σταθμός βάσης επεξεργάζεται τα σήματα από καθένα από τα μεμονωμένα κινητά σαν να προέρχονται από κεραίες πολλαπλών εκπομπών σε έναν μόνο κόμβο.
Σε αυτήν την περίπτωση, ο σταθμός βάσης εκτελεί την ίδια λειτουργία με τον δέκτη. Έτσι, πολλοί χρήστες κινητών μπορούν να μεταδίδουν τα δεδομένα στο ίδιο εύρος ζώνης και ο σταθμός βάσης μπορεί να αποσυνδέσει τις μεμονωμένες ροές δεδομένων χρησιμοποιώντας τεχνικές χωρικής κωδικοποίησης.
Στο multiuser, το MIMO επιτρέπει σε περισσότερους κυψελοειδείς χρήστες να μεταδίδουν ταυτόχρονα στη διαδρομή ανερχόμενης ζεύξης στο ίδιο εύρος ζώνης από ό, τι θα ήταν διαφορετικά.
Βασικό διάγραμμα μπλοκ του συστήματος MIMO
Το παρακάτω σχήμα δείχνει το βασικό διάγραμμα μπλοκ των συστημάτων MIMO. Τα bit πληροφοριών προς μετάδοση κωδικοποιούνται χρησιμοποιώντας έναν συμβατικό κωδικοποιητή. Και αυτό πρέπει να παρεμβληθεί. Η αλληλοεπλεγμένη κωδική λέξη χαρτογραφείται σε σύμβολα δεδομένων (σύμβολα διαμόρφωσης πλάτους τετραγώνου) χρησιμοποιώντας ένα σύμβολο χαρτογράφησης.
Βασικό διάγραμμα μπλοκ του συστήματος MIMO
Αυτά τα σύμβολα δεδομένων εισάγονται σε έναν κωδικοποιητή χωροχρόνου που εξάγει, μία ή περισσότερες ροές χωρικών δεδομένων. Οι ροές χωρικών δεδομένων χαρτογραφούνται στις κεραίες εκπομπής με μπλοκ προ-κωδικοποίησης χωροχρόνου.
Τα σήματα που εκπέμπονται από τις κεραίες εκπομπής διαδίδονται μέσω του καναλιού και φτάνουν στη σειρά κεραιών λήψης. Ο δέκτης συλλέγει τα σήματα στην έξοδο κάθε στοιχείου κεραίας λήψης και αντιστρέφει τις λειτουργίες του πομπού προκειμένου να αποκωδικοποιήσει τα δεδομένα: λήψη επεξεργασίας χωροχρόνου, ακολουθούμενη από αποκωδικοποίηση χωροχρόνου, αντιστοίχιση συμβόλου, αποσυμπίεση και αποκωδικοποίηση.
Πλεονεκτήματα του MIMO
- Multiple-in Το Multiple-out εκμεταλλεύεται τη χωρική πολυπλεξία για την αύξηση του ασύρματου εύρους ζώνης και εύρους.
- Οι αλγόριθμοι MIMO αποστέλλουν πληροφορίες σε δύο ή περισσότερες κεραίες και οι πληροφορίες λαμβάνονται μέσω πολλαπλών κεραιών.
- Τα συστήματα MIMO παρέχουν ένα ακριβές κέρδος χωρητικότητας έναντι των συμβατικών συστημάτων RF απλής κεραίας, μαζί με πιο αξιόπιστη επικοινωνία.
Μειονεκτήματα
Το κύριο μειονέκτημα είναι μόνο η πολυπλοκότητά του. Εκτός από αυτό, θα παρέχει ακριβή έξοδο.
Επιπλέον, για οποιεσδήποτε πληροφορίες σχετικά με αυτό το άρθρο ή για την εφαρμογή οποιουδήποτε Έργα μηχανικής ασύρματης τεχνολογίας παρακαλώ σχολιάστε στην ενότητα σχολίων που δίνεται παρακάτω.
