Multiple input multiple output (MIMO) hija sistema ta 'antenna li tuża antenni multipli kemm fit-tarf li jittrasmetti kif ukoll fit-tarf li jirċievi biex jiffurmaw kanali multipli bejn it-truf li jittrasmettu u li jirċievi sabiex iżżid ħafna l-kapaċità tal-kanal.
Multiple-input multiple-output hija teknika ta 'diversità ta' l-antenna pjuttost ikkumplikata. L-effetti multipath se jaffettwaw il-kwalità tas-sinjal, għalhekk is-sistemi tradizzjonali tal-antenna għandhom jużaw il-moħħ tagħhom dwar kif jeliminaw l-effetti multipath. Is-sistemi MIMO, min-naħa l-oħra, jużaw effetti multipath biex itejbu l-kwalità tal-komunikazzjoni. Fis-sistema MIMO, il-partijiet li jittrasmettu u li jirċievu jużaw antenni multipli li jistgħu jaħdmu fl-istess ħin biex jikkomunikaw. Is-sistemi MIMO tipikament jimpjegaw tekniki kumplessi ta 'pproċessar tas-sinjali biex itejbu b'mod sinifikanti l-affidabbiltà, il-firxa u l-fluss. Bl-użu ta 'dawn it-tekniki, it-trasmettitur jibgħat sinjali multipli ta' frekwenza tar-radju simultanjament, u r-riċevitur jirkupra d-dejta minn dawn is-sinjali. Is-sistema ta 'komunikazzjoni mingħajr fili MIMO hija waħda mit-teknoloġiji ewlenin tas-sistemi futuri ta' komunikazzjoni mobbli u mingħajr fili. Karatteristika ovvja tas-sistema MIMO hija li għandha effiċjenza estremament għolja fl-użu tal-ispettru. Fuq il-bażi tal-użu sħiħ tar-riżorsi eżistenti tal-ispettru, ir-riżorsi spazjali jintużaw biex jiksbu gwadann fl-affidabbiltà u l-effettività. Tmiem il-kumplessità tal-ipproċessar.
modulu ewlieni
1. Immudellar tal-mudell tal-kanal tas-sistema MIMO
Il-prestazzjoni ta 'sistema MIMO tiddependi ħafna fuq il-mudell tal-kanal. Għalkemm diġà hemm mudelli ta 'propagazzjoni mingħajr fili standardizzati u bosta mudelli ta' kanali MIMO ġew ipprovduti fuq il-bażi ta 'numru kbir ta' kejl attwali u xogħol ta 'riċerka teoretika, għadhom ma ġewx rikonoxxuti mill-ITU. Mudell tal-kanal MIMO standardizzat rikonoxxut (3GPP ifformula standards tal-mudell tal-kanal għal MIMO). Għalhekk, il-fehim u l-ħakma tal-karatteristiċi tal-kanali MIMO mingħajr fili f'ambjenti ta 'ġewwa u ta' barra, li jiġu stabbiliti mudelli statiċi u mudelli dinamiċi speċifiċi ta 'kanali MIMO, huwa essenzjali għall-għażla ta' strutturi ta 'sistema xierqa u t-tfassil ta' algoritmi eċċellenti għall-ipproċessar tas-sinjali biex jiġu realizzati l-kanali enormi potenzjali tas-sistemi MIMO. Il-kapaċità, il-kisba tal-prestazzjoni mistennija hija kritika.
2. Kapaċità tas-sistema MIMO
Meta mqabbla mas-sistema tradizzjonali ta 'antenna waħda, is-sistema MIMO tjiebet ħafna kemm f'termini ta' prestazzjoni kif ukoll rata ta 'trażmissjoni tad-dejta. L-ewwel, Telestar u Foschini wettqu analiżi fil-fond tal-kapaċità tal-kanali tas-sistema MIMO. Huma analizzaw rispettivament il-ħoss Gaussian Ir-riċerka dwar il-kapaċità tas-sistema MIMO taħt il-kundizzjonijiet li ġejjin turi li, taħt is-suppożizzjoni li l-antenni huma indipendenti minn xulxin, is-sistema multi-antenna titjieb b'mod sinifikanti meta mqabbla mas-sistema b'antenna waħda. Fil-każ li jkunu jafu l-karatteristiċi tat-trażmissjoni tal-kanal, ir-riċerka ta 'Foschini turi li: meta M=N, il-kapaċità tal-kanal miksuba tiżdied proporzjonalment għal N. Taħt l-istess qawwa ta 'trażmissjoni u bandwidth ta' trasmissjoni, il-kapaċità tal-kanal tas-sistema hija madwar 40 darba ogħla minn dik tas-sistema single-input single-out (SISO).
3. Disinn ta 'firxa ta' antenna MIMO
B'mod ġenerali, l-antenni tal-istazzjon bażi huma mwaqqfa għolja, u t-tifrix tal-kamp qrib madwar il-firxa tal-antenna hija relattivament dgħajfa. Għalhekk, sabiex jinkisbu sinjali mhux korrelatati fuq elementi ta 'array differenti, ħafna drabi huwa meħtieġ li jinżamm mill-inqas 10 darbiet l-ispazjar tal-wavelength bejn l-elementi tal-firxa. Meta n-numru ta 'antenni huwa kbir, jista' jkun hemm ostakli biex jitwaħħlu arrays tal-linji tal-istazzjon bażi. Għat-terminals mobbli, minħabba l-dispersturi abbundanti tal-kamp qrib, ġeneralment huwa maħsub li d-distanza bejn l-elementi tal-antenna hija aktar minn 1/2 wavelength biex il-korrelazzjoni tas-sinjal tkun dgħajfa biżżejjed. Il-firxa tal-antenna polarizzata tista 'tuża stati ta' polarizzazzjoni reċiprokament ortogonali fl-istess pożizzjoni spazjali biex tirrealizza l-irrilevanza apparenti tal-elementi tal-firxa, sabiex id-daqs tal-firxa tal-antenna jista 'jitnaqqas relattivament.
4. Ipproċessar tas-sinjal tas-sistema MIMO
Sistema ta 'komunikazzjoni ta' antenna ta 'firxa f'ambjent ta' fading tiffaċċja interferenza ko-kanal u interferenza inter-simbolu. Sabiex tersaq lejn il-kapaċità ta 'sistema multi-antenna, huma meħtieġa tekniki tajbin ta' pproċessar tas-sinjali. Metodi ta 'skoperta tas-sinjali ta' prestazzjoni għolja u ta 'kumplessità baxxa jew metodi ta' sejbien konġunti dejjem kienu suġġett jaħraq għar-riċerkaturi.
5. Il-problema tal-kumplessità tas-sistema MIMO
Peress li s-sinjal fis-sistema MIMO huwa estiż għall-ispazju-ħin bidimensjonali, meta mqabbel mas-sistema ta 'antenna waħda, il-kumplessità tal-istima tal-kanal, l-ekwalizzazzjoni tal-kanal, id-dekodifikazzjoni u r-rabtiet ta' skoperta se tiżdied man-numru ta 'antenni jew il- żieda fl-ordni tal-modulazzjoni tas-sinjal. L-ammont tal-kalkolu tal-algoritmu jaffettwa direttament id-dewmien tal-ipproċessar, il-konsum tal-enerġija tal-apparat u l-ħin ta 'standby. Fl-istess ħin, f'applikazzjonijiet prattiċi, fattur ewlieni li jillimita s-sistemi MIMO huwa l-ispiża għolja miġjuba minn rabtiet multipli ta 'frekwenza tar-radju. Biex titnaqqas il-kumplessità komputazzjonali ta '"software", ipprovdi metodi ta' pproċessar tas-sinjali aktar sempliċi u effettivi u diversi skemi ta 'kodifikazzjoni u dekodifikazzjoni tal-ispazju-ħin għal sistemi MIMO. Għat-tnaqqis tal-ispiża tal-"hardware", l-għażla tal-antenna hija teknoloġija kritika ħafna, li tista 'tnaqqas ħafna l-kumplessità tal-ipproċessar u l-ispiża tal-hardware filwaqt li żżomm il-vantaġġi tat-teknoloġija MIMO, u hija fokus ta' riċerka biex tippromwovi l-applikazzjoni prattika tas-sistemi MIMO.
6. Diversità u multiplexing tas-sistemi MIMO
L-essenza tas-sistema MIMO hija li tipprovdi gwadann ta 'diversità u qligħ ta' multiplexing. L-ewwel jiggarantixxi l-affidabilità tat-trażmissjoni tas-sistema, u l-aħħar itejjeb ir-rata ta 'trażmissjoni tas-sistema. Il-biċċa l-kbira tal-letteratura bikrija ffukat fuq l-użu tad-diversità tat-trażmissjoni u l-multiplexing spazjali waħdu jew flimkien mal-kodifikazzjoni. Studji wrew li sistemi multi-antenna jistgħu jipprovdu diversità u multiplexing spazjali fl-istess ħin, u hemm kompromess bejn it-tnejn. Ta 'min jesplora l-massimizzazzjoni tal-gwadann tas-sistema billi tuża b'mod razzjonali ż-żewġ modi ta' diversità u multiplexing fis-sistemi MIMO.
7. (Multi-cell) Sistema MIMO b'ħafna utenti
Teoretikament, id-dominju tal-kapaċità tas-sistema MIMO b'ħafna utenti ġie solvut, iżda kif id-dominju tal-kapaċità jilħaq ir-rekwiżiti tar-rata ta 'trażmissjoni ta' diversi utenti għadu mhux solvut tajjeb. Barra minn hekk, fil-kanal tax-xandir, minħabba l-interferenza inter-antenna u inter-utent fis-sistema MIMO, kif tiddisinja l-vettur tat-trasmissjoni biex telimina l-interferenza tal-ko-kanal bejn l-utenti, kif tagħmel il-kapaċità tas-sistema u l-kontroll tal-qawwa ta ' il-QoS speċifiku ta 'kull utent meta l-qawwa hija limitata Il-problema ta' ottimizzazzjoni u teknoloġiji relatati fil-preżenza ta 'sistemi b'ħafna ċelloli b'ħafna utenti għadhom il-fokus tar-riċerka.
Prinċipji Bażiċi tat-Teknoloġija MIMO
It-teknoloġija MIMO tirreferi għall-użu ta 'antenni multipli li jittrasmettu u antenni li jirċievu fit-tarf li jittrasmetti u li jirċievi, rispettivament, sabiex is-sinjali jiġu trażmessi u riċevuti permezz ta' antenni multipli fit-tarf li jittrasmetti u li jirċievi, u b'hekk tittejjeb il-kwalità tal-komunikazzjoni. Jista 'jagħmel użu sħiħ mir-riżorsi spazjali, jirrealizza trażmissjonijiet multipli u riċevimenti multipli permezz ta' antenni multipli, u jista 'jirdoppja l-kapaċità tal-kanal tas-sistema mingħajr ma jżid ir-riżorsi tal-ispettru u l-qawwa tat-trażmissjoni tal-antenna, li juri vantaġġi ovvji, u huwa meqjus bħala l-ġenerazzjoni li jmiss ta' mobbli Il-qalba teknoloġija tal-komunikazzjoni. L-essenza tat-teknoloġija MIMO hija li tipprovdi qligħ tad-diversità tal-ispazju u qligħ tal-multiplexing tal-ispazju għas-sistema.
It-tarf li jittrasmetti jimmappa s-sinjal tad-dejta li għandu jintbagħat lil antenni multipli permezz ta 'mapping ta' spazju-ħin, u t-tarf li jirċievi jwettaq dekodifikazzjoni ta 'spazju-ħin fuq is-sinjali riċevuti minn kull antenna biex jirkupra s-sinjal tad-dejta mibgħut mit-tarf li jittrasmetti. Skont metodi differenti ta 'mapping tal-ispazju-ħin, it-teknoloġija MIMO tista' tinqasam bejn wieħed u ieħor f'żewġ kategoriji: diversità tal-ispazju u multiplexing tal-ispazju. Id-diversità spazjali tirreferi għall-użu ta 'antenni tat-trażmissjoni multipli biex jibagħtu sinjali bl-istess informazzjoni permezz ta' mogħdijiet differenti, u fl-istess ħin jiksbu sinjali multipli ta 'fading indipendenti tal-istess simbolu tad-data fir-riċevitur, sabiex tinkiseb l-affidabilità tar-riċeviment imtejba minn diversità. Pereżempju, f'kanal ta 'fading Rayleigh bil-mod, bl-użu ta' antenna waħda ta 'trasmissjoni u n antenni ta' riċeviment, is-sinjal trażmess jgħaddi minn n mogħdijiet differenti. Jekk il-fading bejn l-antenni huwa indipendenti, il-qligħ massimu tad-diversità jista 'jinkiseb bħala n. Għat-trasmissjoni tat-teknoloġija tad-diversità, huwa wkoll li tuża l-qligħ ta 'mogħdijiet multipli biex ittejjeb l-affidabilità tas-sistema. F'sistema b'm antenni li jittrasmettu u n antenni li jirċievu, jekk il-qligħ tal-mogħdija bejn pari ta 'antenni huma indipendenti u mqassma b'mod uniformi Rayleigh fading, il-qligħ massimu ta' diversità li jista 'jinkiseb huwa mn. Fil-preżent, it-teknoloġiji tad-diversità spazjali li jintużaw b'mod komuni fis-sistemi MIMO jinkludu prinċipalment il-Kodiċi tal-Blokk tal-Ħin Spazjali (Kodiċi tal-Blokk tal-Ħin Spazjali, STBC) u t-teknoloġiji tal-formazzjoni tar-raġġi. STBC hija forma ta 'kodifikazzjoni importanti bbażata fuq id-diversità tat-trażmissjoni, li l-aktar bażika tagħha hija l-iskema Alamouti ddisinjata għal żewġ antenni.
L-iktar parti importanti tal-metodu STBC hija li l-vettori tas-sinjali jiġu trażmessi fuq antenni multipli ortogonali għal xulxin. L-użu tat-teknoloġija STBC jista 'jikseb l-effett ta' diversità sħiħa, jiġifieri, meta t-teknoloġija STBC tintuża f'sistema b'antenni li jittrasmettu M u antenni li jirċievu N, il-qligħ massimu tad-diversità huwa MN. It-teknoloġija ta 'beamforming hija li tibgħat l-istess data permezz ta' antenni ta 'trasmissjoni differenti biex tifforma raġġi ffurmati diretti lejn ċerti utenti, u b'hekk ittejjeb b'mod effettiv il-gwadann tal-antenna. Sabiex timmassimizza s-saħħa tas-sinjal tar-raġġ dirett lejn l-utent, it-teknoloġija tal-beamforming normalment teħtieġ tikkalkula l-fażi u l-qawwa tad-dejta mibgħuta fuq kull antenna tat-trasmissjoni, li tissejjaħ ukoll il-vettur beamforming. Metodi komuni ta' kalkolu tal-vettur ta' beamforming jinkludu vettur ta' valur proprju massimu, algoritmu tal-MUŻIKA, eċċ. Il-gwadann massimu tad-diversità tat-trażmissjoni li jista' jinkiseb bl-użu tat-teknoloġija tal-beamforming għall-antenni tat-trażmissjoni M hija M. It-teknoloġija tal-multiplexing spazjali hija li taqsam id-dejta li għandha tiġi trażmessa f'diversi dejta. flussi, u mbagħad jittrasmettihom fuq antenni differenti, u b'hekk tiżdied ir-rata ta 'trażmissjoni tas-sistema. Il-metodu ta 'multiplexing spazjali użat komunement huwa l-kodiċi tal-ispazju-ħin b'saffi vertikali propost minn Bell Laboratories, jiġifieri, teknoloġija V-BLAST.
