- Что такое МИМО?
В эту эпоху взаимосвязи мобильные телефоны, как окно для связи с внешним миром, похоже, стали частью нашего тела.
Но мобильный телефон не может выходить в интернет сам по себе, сеть мобильной связи стала для человека такой же важной, как вода и электричество.Когда вы бродите по интернету, вы не чувствуете значимости этих закулисных героев.Когда ты уезжаешь, ты чувствуешь, что больше не можешь жить.
Было время, Мобильный интернет платил за трафик, средний доход человека составляет несколько сотен монет, но 1МГц нужно тратить монету.Итак, когда вы видите Wi-Fi, вы будете чувствовать себя в безопасности.
Давайте посмотрим, как выглядит беспроводной маршрутизатор.
8 антенн, похоже на пауков.
Может ли сигнал пройти через две или более стены?Или скорость интернета удвоится?
Эти эффекты могут быть достигнуты с помощью маршрутизатора, и это достигается с помощью множества антенн, известной технологии MIMO.
MIMO, то есть мульти-вход, мульти-выход.
Трудно себе такое представить, правда?Что такое Multi-input Multi-output, как антенны могут достичь всех эффектов?Когда вы выходите в Интернет через сетевой кабель, соединение между компьютером и Интернетом, очевидно, является физическим кабелем.Теперь давайте представим, что мы используем антенны для отправки сигналов по воздуху с помощью электромагнитных волн.Воздух действует как провод, но является виртуальным каналом для передачи сигналов, называемым беспроводным каналом.
Итак, как сделать интернет быстрее?
Да, ты прав!Это может быть решено несколькими дополнительными антеннами, несколькими виртуальными проводами вместе для отправки и получения данных.MIMO предназначен для беспроводного канала.
Так же, как беспроводные маршрутизаторы, базовая станция 4G и ваш мобильный телефон делают то же самое.
Благодаря технологии MIMO, которая тесно интегрирована с 4G, мы можем пользоваться более высокой скоростью Интернета.В то же время значительно снизились затраты операторов мобильной связи;мы можем тратить меньше, чтобы испытать более быстрый и неограниченный интернет.Теперь мы наконец-то можем избавиться от зависимости от Wi-Fi и постоянно выходить в интернет.
Теперь позвольте мне представить, что такое MIMO?
2.Классификация MIMO
Прежде всего, MIMO, о котором мы упоминали ранее, относится к значительному увеличению скорости загрузки сети.Это потому, что на данный момент у нас гораздо более высокий спрос на загрузки.Подумайте об этом, вы можете загружать десятки видео с частотой 100 ГГц, но загружать в основном всего несколько МГц.
Поскольку MIMO называется несколькими входами и несколькими выходами, несколько путей передачи создаются несколькими антеннами.Конечно, не только базовая станция поддерживает передачу с несколькими антеннами, но и мобильный телефон также должен соответствовать приему с несколькими антеннами.
Давайте проверим следующий простой рисунок: (На самом деле антенна базовой станции огромна, а антенна мобильного телефона крошечная и скрытая. Но даже при разных возможностях они находятся в одинаковых коммуникационных позициях.)
По количеству антенн базовых станций и мобильных телефонов их можно разделить на четыре типа: SISO, SIMO, MISO и MIMO.
SISO: один вход и один выход
SIMO: один вход и несколько выходов
MISO: несколько входов и один выход
MIMO: множественный выход и множественный выход
Начнем с СИСО:
Простейшая форма может быть определена в терминах MIMO как SISO — Single Input Single Output.Этот передатчик работает с одной антенной, как и приемник.Никакого разнообразия и дополнительной обработки не требуется.
Есть одна антенна для базовой станции и одна для мобильного телефона;они не мешают друг другу — единственным соединением является путь передачи между ними.
Нет сомнений, что такая система очень хрупкая, дорога маленькая.Любые непредвиденные ситуации будут представлять прямую угрозу коммуникациям.
Симо лучше, потому что прием телефона усиливается.
Как видите, мобильный телефон не может изменить беспроводную среду, поэтому он меняет себя — мобильный телефон добавляет к себе антенну.
Таким образом, сообщение, отправленное с базовой станции, может попасть на мобильный телефон двумя путями!Просто они оба исходят от одной и той же антенны на базовой станции и могут отправлять только одни и те же данные.
В результате не имеет значения, если вы потеряете некоторые данные на каждом маршруте.Пока телефон может получать копию по любому пути, даже если максимальная пропускная способность остается неизменной на каждом маршруте, вероятность успешного получения данных удваивается.Это также называется разнесением приема.
Что такое МИСО?
Другими словами, мобильный телефон по-прежнему имеет одну антенну, а количество антенн в базовой станции увеличено до двух.В этом случае одни и те же данные передаются с двух передающих антенн.И тогда антенна приемника сможет принимать оптимальный сигнал и точные данные.
Преимущество использования MISO заключается в том, что несколько антенн и данные перемещаются от приемника к передатчику.Базовая станция по-прежнему может отправлять одни и те же данные двумя способами;не беда, если вы потеряете какие-то данные;общение может продолжаться нормально.
Хотя максимальная пропускная способность осталась прежней, вероятность успешного общения удвоилась.Этот метод также называется разнесением при передаче.
Наконец, давайте поговорим о MIMO.
На каждом конце радиоканала имеется более одной антенны, и это называется MIMO — множественный вход и множественный выход.MIMO можно использовать для улучшения как надежности канала, так и его пропускной способности.Базовая станция и мобильная сторона могут использовать две антенны для независимой отправки и приема, и это означает, что скорость удваивается?
Таким образом, между базовой станцией и мобильным телефоном существует четыре маршрута передачи, что кажется намного более сложным.Но, чтобы быть уверенным, поскольку базовая станция и сторона мобильного телефона имеют 2 антенны, они могут отправлять и получать два данных одновременно.Итак, насколько увеличивается максимальная пропускная способность MIMO по сравнению с одним путем?Из предыдущего анализа SIMO и MISO кажется, что максимальная пропускная способность зависит от количества антенн с обеих сторон.
Системы MIMO обычно представляют собой A*B MIMO;A означает количество антенн базовой станции, B означает количество антенн мобильного телефона.Подумайте о 4*4 MIMO и 4*2 MIMO.Как вы думаете, чья емкость больше?
4*4 MIMO может отправлять и получать 4 канала одновременно, а его максимальная пропускная способность может в 4 раза превышать пропускную способность системы SISO.4*2 MIMO может достигать только 2-кратного охвата системы SISO.
Это использование нескольких антенн и разных путей передачи в пространстве мультиплексирования для параллельной отправки нескольких копий разных данных для увеличения пропускной способности называется мультиплексированием с пространственным разделением.
Итак, возможна ли максимальная пропускная способность в системе MIMO?Подходим к тесту.
В качестве примера мы по-прежнему возьмем базовую станцию и мобильный телефон с 2 антеннами.Каким будет путь передачи между ними?
Как видите, четыре пути проходят через одни и те же замирания и помехи, и когда данные достигают мобильного телефона, они уже не могут различать друг друга.Разве это не то же самое, что один путь?В настоящее время система 2*2 MIMO отличается от системы SISO?
Точно так же система 2*2 MIMO может выродиться в SIMO, MISO и другие системы, что означает, что мультиплексирование с пространственным разделением сводится к разнесению передачи или разнесению приема, ожидание базовой станции также выродилось от стремления к высокой скорости к обеспечение успешности приема.
И как изучаются системы MIMO с помощью математических символов?
3.Секрет канала MIMO
Инженеры любят использовать математические символы.
Инженеры обозначили данные с двух антенн базовой станции как X1 и X2, данные с антенн мобильного телефона — как Y1 и Y2, четыре пути передачи — как H11, H12, H21, H22.
Таким образом легко вычислить Y1 и Y2.Но иногда пропускная способность 2*2 MIMO может вдвое превышать SISO, иногда нет, а иногда даже становиться такой же, как SISO.Как вы это объясните?
Эту проблему можно объяснить только что упомянутой корреляцией каналов: чем выше корреляция, тем труднее различить каждый путь передачи на мобильной стороне.Если канал один и тот же, то два уравнения становятся одним, поэтому есть только один способ передать его.
Очевидно, секрет MIMO-канала заключается в суждении о независимости пути передачи.То есть секрет кроется в H11, H12, H21 и H22.Инженеры упрощают уравнение следующим образом:
Инженеры попытались упростить H1, H12, H21 и H22 путем некоторых комплексных изменений уравнения и в конечном итоге преобразовали его в формулу.
Два входа X'1 и X'2, умножив λ1 и λ2, вы можете получить Y'1 и Y'2.Что означают значения λ1 и λ2?
Есть новая матрица.Матрица с данными только на одной диагонали называется диагональной матрицей.Количество ненулевых данных на диагонали называется рангом матрицы.В 2*2 MIMO это относится к ненулевым значениям λ1 и λ2.
Если ранг равен 1, это означает, что система MIMO 2*2 имеет высокую корреляцию в пространстве передачи, что означает, что MIMO вырождается в SISO или SIMO и может принимать и передавать все данные только в одно и то же время.
Если ранг равен 2, то система имеет два относительно независимых пространственных канала.Он может отправлять и получать данные одновременно.
Итак, если ранг равен 2, будет ли пропускная способность этих двух каналов передачи вдвое больше, чем у одного?Ответ кроется в соотношении λ1 и λ2, которое еще называют условным числом.
Если условное число равно 1, это означает, что λ1 и λ2 совпадают;они обладают высокой самостоятельностью.Пропускная способность системы 2*2 MIMO может достигать максимума.
Если условное число больше 1, значит, λ1 и λ2 разные.Однако если пространственных каналов два, а качество разное, то основные ресурсы система положит на канал с лучшим качеством.Таким образом, пропускная способность системы 2*2 MIMO в 1 или 2 раза превышает пропускную способность системы SISO.
Однако информация генерируется во время космической передачи после того, как базовая станция отправляет данные.Как базовая станция узнает, когда отправить один канал или два канала?
Не забывайте, и между ними нет секретов.Мобильный телефон отправит измеренное состояние канала, ранг матрицы передачи и предложения по предварительному кодированию на базовую станцию для справки.
На данный момент, я думаю, мы можем видеть, что MIMO оказывается такой вещью.
Время публикации: 20 апреля 2021 г.