MIMO sa označuje skratkou Multiple-input multiple-output. Jedná sa o bezdrôtovú rádiovú komunikáciu a viaccestnú technológiu, o ktorej sa v dnešnej dobe hovorí a používa v mnohých nových technológiách. Táto technika bola vyvinutá na vylepšenie bezdrôtového komunikačného systému používaním viac antén na vysielači, prijímači alebo na oboch. Vo-LTE, LTE (Long Term Evolution), Wi-Max, Wi-Fi a mnoho ďalších rádiových, bezdrôtových a RF technológií využíva novú bezdrôtovú technológiu MIMO na zabezpečenie zväčšenej kapacity spoja a spektrálnej účinnosti v kombinácii so zvýšenou spoľahlivosťou spojenia.
MIMO - základy viacnásobného vstupu a viacerých výstupov
Komunikácia MIMO (Multiple In, Multiple-Out) odosiela rovnaké informácie ako niekoľko signálov súčasne prostredníctvom viacerých antén pomocou jedného rádiového kanálu.
Systém MIMO
Používa niekoľko antén na zlepšenie kvality signálu a sily kanálu RF spojenia vo forme diverzity antény. Dáta sú v prenosovom bode rozdelené do viacerých dátových tokov a na prijímacej strane sú usporiadané ďalšou rádiovou konfiguráciou MIMO s rovnakým počtom antén.
V zásade môže byť komunikačné médium ovplyvnené slabnutím signálu, čo ovplyvní pomer signálu k šumu. Ak je možné dosiahnuť, aby ich signálna cesta ovplyvňovala rôznymi spôsobmi, pravdepodobnosť, že budú ovplyvnené všetky súčasne, sa výrazne zníži. V súlade s tým rozmanitosť pomáha stabilizovať odkaz a zlepšuje výkon, čím znižuje chybovosť.
Na zabezpečenie zlepšenia pomeru signálu k šumu (SNR) sa používajú dve metodiky priestorového multiplexovania a priestorovej diverzity, ktoré sa vyznačujú zvýšením spoľahlivosti systému s ohľadom na rôzne formy úniku.
Koncepcia priestorovej rozmanitosti
Princíp rozmanitosti je poskytnúť prijímaču viac verzií toho istého signálu. Vo väčšine prostredí, kde bezdrôtové komunikačné systémy fungujú, sa sila prijatého signálu líši v závislosti od času, ktorý sa nazýva Fading.
Vyblednutie významne zhoršuje výkon komunikácie tým, že zvyšuje pravdepodobnosť bitovej chyby v porovnaní s tým, čo by bolo, keby bol prítomný iba biely šum.
Na nasledujúcom obrázku je znázornená pravdepodobnosť bitovej chyby ako funkcia bitovej energie na šumovú spektrálnu hustotu výkonu Eb / N0. Druhým pozorovaním je, že pri Rayleighovom vyblednutí, čo je typ vyblednutia predpokladaný na tomto obrázku a ktorý sa v praxi často vyskytuje, pravdepodobnosť chyby lineárne klesá, keď sa vynesie v logaritmickej mierke proti Eb / N0 vynesenej v dB.
Logaritmická stupnica proti Eb / N0 vynesená v dB
Koncepcia priestorového multiplexovania
Priestorové multiplexovanie označuje prenos viacerých dátových tokov cez viaccestný kanál využívaním viaccestného. Týmto spôsobom je možné prenášať viac dátových kanálov súčasne v rovnakom frekvenčnom pásme, čo umožňuje prenos potenciálne veľkého počtu bitov za sekundu na hertz spektra.
Priestorové multiplexovanie je analogické s inými bežnejšími typmi schémy multiplexovania ako je multiplexovanie s frekvenčným delením (FDM), multiplexovanie s časovým delením (TDM).
MIMO pre jedného používateľa a viacerých používateľov
MIMO pre jedného používateľa označuje bežné MIMO, kde iba jeden vysielací uzol a jeden prijímací uzol a vysielací uzol má viac antén. Vo viacužívateľskom MIMO vysielajú mobilní užívatelia, každý s jedinou anténou, do základňovej stanice a základňová stanica spracúva signály z každého z jednotlivých mobilných telefónov, akoby prichádzali z viacerých vysielacích antén v jednom uzle.
V tomto prípade základňová stanica vykonáva rovnakú operáciu ako prijímač. Viacerí používatelia mobilných zariadení teda môžu prenášať údaje v rámci rovnakej šírky pásma a základňová stanica je schopná oddeliť jednotlivé dátové toky pomocou techník priestorového kódovania.
Vo viacužívateľskom režime MIMO umožňuje viac celulárnym používateľom vysielať súčasne na uplinkovej ceste s rovnakou šírkou pásma, ako by bolo inak možné.
Základné blokové schéma systému MIMO
Na nasledujúcom obrázku je znázornená základná bloková schéma systémov MIMO. Informačné bity, ktoré sa majú prenášať, sa kódujú pomocou konvenčného kódovacieho zariadenia. A to sa musí preložiť. Vkladané kódové slovo sa mapuje na dátové symboly (symboly kvadrátovej amplitúdovej modulácie) pomocou symbolového mapovača.
Základné blokové schéma systému MIMO
Tieto dátové symboly sa vstupujú do časopriestorového kódovacieho zariadenia, ktoré vydáva jeden alebo viac tokov priestorových údajov. Toky priestorových údajov sú mapované na vysielacie antény pomocou predkódovacieho bloku časopriestoru.
Signály vysielané z vysielacích antén sa šíria cez kanál a prichádzajú do prijímacieho anténneho poľa. Prijímač zhromažďuje signály na výstupe každého prvku prijímacej antény a obracia operácie vysielača s cieľom dekódovať údaje: prijímať časopriestorové spracovanie, po ktorom nasleduje dekódovanie časopriestoru, mapovanie symbolov, rozkladanie a dekódovanie.
Výhody MIMO
- Multiple-in Multiple-out využíva výhody priestorového multiplexovania na zvýšenie šírky a dosahu bezdrôtového pásma.
- Algoritmy MIMO odosielajú informácie cez dve alebo viac antén a informácie sú prijímané tiež prostredníctvom viacerých antén.
- Systémy MIMO poskytujú presný nárast kapacity v porovnaní s konvenčnými jednofrekvenčnými RF systémami spolu so spoľahlivejšou komunikáciou.
Nevýhody
Hlavnou nevýhodou je iba jeho zložitosť. Okrem toho poskytne presný výstup.
Ďalej pre akékoľvek informácie týkajúce sa tohto článku alebo pre implementáciu akýchkoľvek bezdrôtové technológie založené na inžinierskych projektoch komentujte v sekcii komentárov uvedenej nižšie.
