- Mi az a MIMO?
Az összekapcsolódásnak ebben a korszakában a mobiltelefonok, mint a külvilággal való kommunikáció ablaka, úgy tűnik, testünk részévé váltak.
De a mobiltelefon önmagában nem tud internetezni, a mobiltelefonos kommunikációs hálózat ugyanolyan fontossá vált az ember számára, mint a víz és az elektromosság.Amikor az interneten szörföl, nem érzi ezeknek a színfalak mögötti hősöknek a fontosságát.Ha elmegy, úgy érzi, nem tud tovább élni.
Volt idő, a mobiltelefonok internetet a forgalom terhelte, az átlagember bevétele néhány száz érme, de 1 MHz-re kell költeni egy érmét.Tehát, ha látja a Wi-Fi-t, biztonságban érzi magát.
Nézzük meg, hogyan néz ki egy vezeték nélküli útválasztó.
8 antenna, úgy néz ki, mint a pókok.
A jel átjuthat két vagy több falon?Vagy megduplázódik az internet sebessége?
Ezeket az effektusokat routerrel érhetjük el, és ezt számos antennával, a híres MIMO technológiával érhetjük el.
MIMO, amely több bemenetű több kimenet.
Nehéz ezt elképzelni, igaz?Mi az a Multi-input Multi-output, hogyan érik el az antennák az összes hatást?Ha hálózati kábelen keresztül szörföl az interneten, a számítógép és az internet közötti kapcsolat nyilvánvalóan fizikai kábel.Most képzeljük el, amikor antennákat használunk jelek küldésére a levegőben elektromágneses hullámok segítségével.A levegő vezetékként működik, de virtuális, egy vezeték nélküli csatornának nevezett jelátviteli csatorna.
Szóval, hogyan teheted gyorsabbá az internetet?
Igen, igazad van!Megoldható még néhány antenna, még néhány virtuális vezeték együtt adatküldés és -vétel.A MIMO vezeték nélküli csatornához készült.
Ugyanaz, mint a vezeték nélküli útválasztók, a 4G bázisállomás és a mobiltelefon ugyanazt csinálja.
A 4G-vel szorosan integrált MIMO Technology-nak köszönhetően megtapasztalhatjuk az internet gyorsabb sebességét.Ezzel párhuzamosan a mobiltelefon-szolgáltatók költségei jelentősen csökkentek;kevesebbet költhetünk a gyorsabb és korlátlan internetsebesség megtapasztalására.Most végre megszabadulhatunk Wi-Fi-függőségünktől, és állandóan internetezhetünk.
Most pedig hadd mutassam be, mi az a MIMO?
2.MIMO osztályozás
Először is, a korábban említett MIMO a hálózati sebesség jelentős növekedésére utal a letöltésben.Ennek az az oka, hogy jelenleg sokkal nagyobb az igény a letöltésekre.Gondoljon bele, letölthet több tucat GHz-es videót, de többnyire csak néhány MHz-es videót tölthet fel.
Mivel a MIMO-t több bemenetnek és több kimenetnek nevezik, több antenna több átviteli útvonalat hoz létre.Természetesen nem csak a bázisállomás támogatja a többantennás adást, hanem a mobiltelefonnak is meg kell felelnie többantennás vételnek.
Ellenőrizzük a következő egyszerű rajzot: (Valójában a bázisállomás antennája hatalmas, a mobiltelefon antennája pedig apró, rejtett. De még eltérő képességekkel is azonos kommunikációs pozícióban vannak.)
A bázisállomások és a mobiltelefonok antennáinak száma szerint négy típusra osztható: SISO, SIMO, MISO és MIMO.
SISO: Egyetlen bemenet és egy kimenet
SIMO: Egy bemenet és több kimenet
MISO: Több bemenet és egyetlen kimenet
MIMO: Több kimenet és több kimenet
Kezdjük a SISO-val:
A legegyszerűbb formát MIMO kifejezéssel SISO – Single Input Single Output néven határozhatjuk meg.Ez az adó egy antennával működik vevőként.Nincs sokféleség, és nincs szükség további feldolgozásra.
Egy antenna van a bázisállomáshoz és egy a mobiltelefonhoz;nem zavarják egymást – a köztük lévő átviteli út az egyetlen kapcsolat.
Nem kétséges, hogy egy ilyen rendszer nagyon törékeny, egy kis út.Bármilyen váratlan helyzet közvetlenül veszélyezteti a kommunikációt.
A SIMO jobb, mert a telefon vétele jobb.
Mint látható, a mobiltelefon nem tudja megváltoztatni a vezeték nélküli környezetet, tehát önmagát változtatja – a mobiltelefon antennát ad hozzá.
Ily módon a bázisállomásról küldött üzenet kétféleképpen juthat el a mobiltelefonhoz!Mindketten ugyanarról az antennáról származnak a bázisállomáson, és csak ugyanazt az adatot tudják küldeni.
Ennek eredményeként nem számít, ha elveszik néhány adat az egyes útvonalakon.Amíg a telefon bármely útvonalról képes másolatot fogadni, annak ellenére, hogy a maximális kapacitás változatlan marad minden útvonalon, a sikeres adatfogadás valószínűsége megduplázódik.Ezt fogadási sokféleségnek is nevezik.
Mi az a MISO?
Vagyis a mobiltelefonnak továbbra is egy antennája van, és a bázisállomás antennáinak száma kettőre nő.Ebben az esetben ugyanazt az adatot továbbítják a két adóantennáról.A vevőantenna pedig képes az optimális jel és pontos adatok vételére.
A MISO használatának előnye, hogy a több antenna és az adatok a vevőből az adóba kerülnek.A bázisállomás továbbra is kétféleképpen küldheti el ugyanazokat az adatokat;nem számít, ha elveszít néhány adatot;a kommunikáció normálisan folytatódhat.
Bár a maximális kapacitás változatlan marad, a kommunikáció sikeressége megduplázódott.Ezt a módszert átviteli diverzitásnak is nevezik.
Végül beszéljünk a MIMO-ról.
A rádiókapcsolat mindkét végén egynél több antenna található, és ezt MIMO – Multiple Input Multiple Output néven hívják.A MIMO használható mind a csatorna robusztusságának, mind a csatorna átviteli sebességének javítására.A bázisállomás és a mobiloldal is két antennát használhat egymástól függetlenül küldésre és fogadásra, és ez azt jelenti, hogy a sebesség megduplázódik?
Ily módon négy átviteli útvonal van a bázisállomás és a mobiltelefon között, ami sokkal bonyolultabbnak tűnik.De az biztos, hogy a bázisállomás és a mobiltelefon oldala is 2 antennával rendelkezik, így egyszerre két adatot tud küldeni és fogadni.Tehát mennyivel nő a MIMO maximális kapacitása egy útvonalhoz képest?A SIMO és a MISO korábbi elemzéséből úgy tűnik, hogy a maximális kapacitás mindkét oldalon az antennák számától függ.
A MIMO rendszerek általában A*B MIMO-k;A a bázisállomás antennáinak számát jelenti, B a mobiltelefon antennáinak számát.Gondoljon a 4*4 MIMO-ra és a 4*2 MIMO-ra.Szerintetek melyik a nagyobb kapacitás?
A 4*4 MIMO 4 csatornát tud egyszerre küldeni és fogadni, maximális kapacitása pedig elérheti a SISO rendszerének 4-szeresét.A 4*2 MIMO csak a SISO rendszer kétszeresét tudja elérni.
Ezt több antenna és különböző átviteli útvonalak felhasználásával a multiplexelési térben különböző adatok több másolatának párhuzamos küldésére a kapacitás növelése érdekében térosztásos multiplexnek nevezzük.
Tehát a maximális átviteli kapacitás a MIMO rendszerben?Jöjjön a teszt.
Példaként továbbra is a bázisállomást és a 2 antennás mobiltelefont vesszük.Mi lenne az átviteli út köztük?
Mint látható, a négy út ugyanazon a fadingon és interferencián halad át, és amikor az adatok eljutnak a mobiltelefonhoz, már nem tudják megkülönböztetni egymást.Ez nem ugyanaz, mint egy út?Jelenleg a 2*2-es MIMO rendszer nem ugyanaz, mint a SISO rendszer?
Ugyanígy a 2*2-es MIMO rendszer SIMO-, MISO- és más rendszerekké degenerálódhat, ami azt jelenti, hogy a térosztásos multiplex az átviteli vagy a vételi diverzitásra redukálódik, a bázisállomás elvárásai szintén elfajultak a nagy sebesség elérésétől. a fogadási siker arányának biztosítása.
És hogyan tanulmányozzák a MIMO-rendszereket matematikai szimbólumok használatával?
3.A MIMO csatorna titka
A mérnökök előszeretettel használnak matematikai szimbólumokat.
A mérnökök a bázisállomás két antennájának adatait X1-nek és X2-nek, a mobiltelefon-antennák adatait Y1-nek és Y2-nek, a négy átviteli útvonalat pedig H11-nek, H12-nek, H21-nek, H22-nek jelölték.
Így könnyen kiszámítható Y1 és Y2.De néha a 2*2 MIMO kapacitása elérheti a SISO dupláját, néha nem, néha akár megegyezik a SISO-val.Hogyan magyarázod?
Ez a probléma az imént említett csatornakorrelációval magyarázható – minél magasabb a korreláció, annál nehezebb megkülönböztetni az egyes átviteli útvonalakat a mobil oldalon.Ha a csatorna ugyanaz, akkor a két egyenlet eggyé válik, így csak egyféleképpen továbbítható.
Nyilvánvalóan a MIMO csatorna titka az átviteli útvonal függetlenségének megítélésében rejlik.Vagyis a titok a H11-ben, H12-ben, H21-ben és H22-ben rejlik.A mérnökök a következőképpen egyszerűsítik az egyenletet:
A mérnökök megpróbálták egyszerűsíteni a H1-et, H12-t, H21-et és H22-t, néhány komplex változtatással az egyenletet, és végül átalakították a képletre.
Két bemenet X'1 és X'2, szorozd meg a λ1-et és λ2-t, megkaphatod Y'1-et és Y'2-t.Mit jelentenek a λ1 és λ2 értékei?
Van egy új mátrix.Átlómátrixnak nevezzük azt a mátrixot, amelynek adatai csak egy átlón vannak.Az átlón lévő nullától eltérő adatok számát a mátrix rangjának nevezzük.A 2*2 MIMO-ban a λ1 és λ2 nem nulla értékeire utal.
Ha a rang 1, az azt jelenti, hogy a 2*2 MIMO rendszer erősen korrelál az átviteli térben, ami azt jelenti, hogy a MIMO SISO-ra vagy SIMO-ra degenerálódik, és csak egyszerre tud fogadni és továbbítani minden adatot.
Ha a rang 2, akkor a rendszernek két viszonylag független térbeli csatornája van.Egyszerre képes adatokat küldeni és fogadni.
Tehát, ha a rang 2, akkor ennek a két átviteli csatornának a kapacitása a duplája az egynek?A válasz a λ1 és λ2 arányában rejlik, amelyet feltételes számnak is neveznek.
Ha a feltételes szám 1, ez azt jelenti, hogy λ1 és λ2 azonos;nagy függetlenséggel rendelkeznek.A 2*2-es MIMO rendszer kapacitása elérheti a maximumot.
Ha a feltételes szám nagyobb, mint 1, az azt jelenti, hogy a λ1 és λ2 különbözik.Azonban két térbeli csatorna van, és más a minőség, akkor a rendszer a fő erőforrásokat jobb minőségben a csatornára helyezi.Ily módon a 2*2 MIMO rendszerkapacitás 1 vagy 2-szerese a SISO rendszernek.
Az információ azonban a térbeli átvitel során keletkezik, miután a bázisállomás elküldte az adatokat.Honnan tudja a bázisállomás, hogy mikor küldjön egy vagy két csatornát?
Ne felejtsd el, és nincsenek köztük titkok.A mobiltelefon referenciaként elküldi a bázisállomásnak mért csatornaállapotát, az átviteli mátrix rangját és az előkódolási javaslatokat.
Ezen a ponton azt hiszem, láthatjuk, hogy a MIMO ilyen dolognak bizonyul.
Feladás időpontja: 2021.04.20