- ¿Qué es MIMO?
En esta era de interconexión, los teléfonos móviles, como ventana para comunicarnos con el mundo exterior, parecen haberse convertido en parte de nuestros cuerpos.
Pero el teléfono móvil no puede navegar por Internet por sí solo, la red de comunicación del teléfono móvil se ha vuelto tan importante como el agua y la electricidad para los seres humanos.Cuando navegas por Internet, no sientes la importancia de estos héroes detrás de escena.Una vez que te vas, sientes que no puedes vivir más.
Hubo un tiempo en que Internet de los teléfonos móviles se cobraba por el tráfico, el ingreso de una persona promedio es de unos cientos de monedas, pero 1MHz necesita gastar una moneda.Entonces, cuando vea Wi-Fi, se sentirá seguro.
Veamos cómo se ve un enrutador inalámbrico.
8 antenas, parece arañas.
¿Puede la señal atravesar dos o más paredes?¿O se duplicará la velocidad de Internet?
Estos efectos se pueden lograr con un enrutador, y se logra con muchas antenas, la famosa tecnología MIMO.
MIMO, que es multientrada y multisalida.
Es difícil imaginar eso, ¿verdad?¿Qué es Multi-input Multi-output, cómo pueden las antenas lograr todos los efectos?Cuando navega por Internet a través de un cable de red, la conexión entre la computadora e Internet es un cable físico, obviamente.Ahora imaginemos cuando usamos antenas para enviar señales por el aire usando ondas electromagnéticas.El aire actúa como un cable pero es virtual, un canal para transmitir señales llamado canal inalámbrico.
Entonces, ¿cómo puedes hacer que Internet sea más rápido?
¡Sí, tiene usted razón!Se puede resolver con algunas antenas más, algunos cables virtuales más juntos para enviar y recibir datos.MIMO está diseñado para el canal inalámbrico.
Al igual que los enrutadores inalámbricos, la estación base 4G y su teléfono móvil están haciendo lo mismo.
Gracias a la tecnología MIMO, que está estrechamente integrada con 4G, podemos experimentar la mayor velocidad de Internet.Simultáneamente, el costo de los operadores de telefonía móvil se ha reducido significativamente;podemos gastar menos para experimentar una velocidad de Internet más rápida e ilimitada.Ahora finalmente podemos deshacernos de nuestra dependencia de Wi-Fi y navegar por Internet todo el tiempo.
Ahora, permítanme presentarles qué es MIMO.
2.Clasificación MIMO
En primer lugar, el MIMO que mencionamos anteriormente se refiere al aumento significativo de la velocidad de la red en la descarga.Eso es porque, por ahora, tenemos una demanda de descargas mucho más fuerte.Piénselo, puede descargar docenas de videos de GHz, pero cargar principalmente solo unos pocos MHz.
Dado que MIMO se denomina entradas múltiples y salidas múltiples, las múltiples antenas crean múltiples rutas de transmisión.Por supuesto, la estación base no solo admite la transmisión de múltiples antenas, sino que el teléfono móvil también debe cumplir con la recepción de múltiples antenas.
Veamos el siguiente dibujo simple: (De hecho, la antena de la estación base es enorme y la antena del teléfono móvil es pequeña y está oculta. Pero incluso con diferentes capacidades, están en las mismas posiciones de comunicación).
De acuerdo con la cantidad de antenas de la estación base y los teléfonos móviles, se puede dividir en cuatro tipos: SISO, SIMO, MISO y MIMO.
SISO: entrada única y salida única
SIMO: entrada única y salida múltiple
MISO: entrada múltiple y salida única
MIMO: salida múltiple y salida múltiple
Comencemos con el SISO:
La forma más simple se puede definir en términos MIMO como SISO: entrada única, salida única.Este transmisor opera con una antena como des del receptor.No hay diversidad y no se requiere procesamiento adicional.
Hay una antena para la estación base y otra para el teléfono móvil;no interfieren entre sí: la ruta de transmisión entre ellos es la única conexión.
No hay duda de que un sistema así es muy frágil, es un pequeño camino.Cualquier situación inesperada supondrá directamente una amenaza para las comunicaciones.
SIMO es mejor porque se mejora la recepción del teléfono.
Como puede ver, el teléfono móvil no puede cambiar el entorno inalámbrico, por lo que se cambia a sí mismo: el teléfono móvil se agrega una antena a sí mismo.
¡De esta manera, el mensaje enviado desde la estación base puede llegar al teléfono móvil de dos maneras!Es solo que ambos provienen de la misma antena en la estación base y solo pueden enviar los mismos datos.
Como resultado, no importa si pierde algunos datos en cada ruta.Siempre que el teléfono pueda recibir una copia desde cualquier ruta, aunque la capacidad máxima siga siendo la misma en cada ruta, la probabilidad de recibir datos con éxito se duplica.Esto también se denomina diversidad de recepción.
¿Qué es MISO?
En otras palabras, el teléfono móvil todavía tiene una antena y el número de antenas en la estación base aumenta a dos.En este caso, los mismos datos se transmiten desde las dos antenas transmisoras.Y la antena del receptor puede recibir la señal óptima y los datos exactos.
La ventaja de usar MISO es que las antenas múltiples y los datos se mueven del receptor al transmisor.La estación base aún puede enviar los mismos datos de dos maneras;no importa si pierdes algunos datos;la comunicación puede continuar normalmente.
Aunque la capacidad máxima sigue siendo la misma, la tasa de éxito de la comunicación se ha duplicado.Este método también se denomina diversidad de transmisión.
Finalmente, hablemos de MIMO.
Hay más de una antena en cada extremo del enlace de radio, y esto se denomina MIMO: entrada múltiple, salida múltiple.MIMO se puede utilizar para proporcionar mejoras tanto en la solidez del canal como en el rendimiento del canal.La estación base y el lado móvil pueden usar dos antenas para enviar y recibir de forma independiente, y eso significa que la velocidad se duplica.
De esta forma, hay cuatro rutas de transmisión entre la estación base y el teléfono móvil, lo que parece mucho más complicado.Pero para estar seguro, debido a que la estación base y el lado del teléfono móvil tienen 2 antenas, puede enviar y recibir dos datos simultáneamente.Entonces, ¿cuánto aumenta la capacidad máxima de MIMO en comparación con una ruta?Del análisis anterior de SIMO y MISO, parece que la capacidad máxima depende del número de antenas en ambos lados.
Los sistemas MIMO son generalmente como A*B MIMO;A significa el número de antenas de la estación base, B significa el número de antenas de telefonía móvil.Piense en 4*4 MIMO y 4*2 MIMO.¿Qué os parece qué capacidad es mayor?
4*4 MIMO puede enviar y recibir 4 canales simultáneamente, y su capacidad máxima puede alcanzar 4 veces la del sistema SISO.4*2 MIMO solo puede alcanzar 2 veces el sistema SISO.
Este uso de múltiples antenas y diferentes rutas de transmisión en el espacio de multiplexación para enviar múltiples copias de diferentes datos en paralelo para aumentar la capacidad se denomina multiplexación por división de espacio.
Entonces, ¿puede la capacidad máxima de transmisión en el sistema MIMO?Vamos a la prueba.
Seguimos tomando como ejemplo la estación base y el teléfono móvil con 2 antenas.¿Cuál sería la ruta de transmisión entre ellos?
Como puede ver, los cuatro caminos pasan por el mismo desvanecimiento e interferencia, y cuando los datos llegan al teléfono móvil, ya no se pueden distinguir entre sí.¿No es esto lo mismo que un camino?En este momento, ¿el sistema MIMO 2*2 no es lo mismo que el sistema SISO?
De la misma manera, el sistema MIMO 2*2 puede degenerar en SIMO, MISO y otros sistemas, lo que significa que el múltiplex de división espacial se reduce a la diversidad de transmisión o la diversidad de recepción, la expectativa de la estación base también ha degenerado de buscar alta velocidad a asegurando la tasa de éxito de recepción.
¿Y cómo se estudian los sistemas MIMO usando símbolos matemáticos?
3.El secreto del canal MIMO
A los ingenieros les encanta usar símbolos matemáticos.
Los ingenieros marcaron los datos de las dos antenas de la estación base como X1 y X2, los datos de las antenas de telefonía móvil como Y1 e Y2, las cuatro rutas de transmisión se marcaron como H11, H12, H21, H22.
Es fácil calcular Y1 e Y2 de esta manera.Pero a veces, la capacidad de 2*2 MIMO puede alcanzar el doble de SISO, a veces no puede, a veces incluso llegar a ser igual a SISO.¿Como lo explicas?
Este problema puede explicarse por la correlación de canales que acabamos de mencionar: cuanto mayor sea la correlación, más difícil será distinguir cada ruta de transmisión en el lado móvil.Si el canal es el mismo, entonces las dos ecuaciones se convierten en una, por lo que solo hay una forma de transmitirlo.
Obviamente, el secreto del canal MIMO radica en el juicio de la independencia de la ruta de transmisión.Es decir, el secreto está en H11, H12, H21 y H22.Los ingenieros simplifican la ecuación de la siguiente manera:
Los ingenieros trataron de simplificar H1, H12, H21 y H22, a través de algunos cambios complejos, la ecuación y eventualmente la convirtieron a la fórmula.
Dos entradas X'1 y X'2, multiplique λ1 y λ2, puede obtener Y'1 e Y'2.¿Qué significan los valores de λ1 y λ2?
Hay una nueva matriz.Una matriz con datos en una sola diagonal se llama matriz diagonal.El número de datos distintos de cero en la diagonal se denomina rango de la matriz.En 2*2 MIMO, se refiere a los valores distintos de cero de λ1 y λ2.
Si el rango es 1, significa que el sistema MIMO 2*2 está altamente correlacionado en el espacio de transmisión, lo que significa que MIMO degenera a SISO o SIMO y solo puede recibir y transmitir todos los datos al mismo tiempo.
Si el rango es 2, entonces el sistema tiene dos canales espaciales relativamente independientes.Puede enviar y recibir datos al mismo tiempo.
Entonces, si el rango es 2, ¿la capacidad de estos dos canales de transmisión es el doble que la de uno?La respuesta está en la razón de λ1 y λ2, que también se llama número condicional.
Si el número condicional es 1, significa que λ1 y λ2 son iguales;tienen una alta independencia.La capacidad del sistema 2*2 MIMO puede alcanzar el máximo.
Si el número condicional es mayor que 1, significa que λ1 y λ2 son diferentes.Sin embargo, hay dos canales espaciales y la calidad es diferente, entonces el sistema colocará los recursos principales en el canal con mejor calidad.De esta forma, la capacidad del sistema MIMO 2*2 es 1 o 2 veces la del sistema SISO.
Sin embargo, la información se genera durante la transmisión espacial después de que la estación base envíe los datos.¿Cómo sabe la estación base cuándo enviar un canal o dos canales?
No lo olvides, y no hay secretos entre ellos.El teléfono móvil enviará su estado de canal medido, el rango de la matriz de transmisión y sugerencias para la precodificación a la estación base como referencia.
En este punto, creo que podemos ver que MIMO resulta ser tal cosa.
Hora de publicación: 20-abr-2021