MIMO деген эмне?

1.   MIMO деген эмне?

Бул өз ара байланыш доорунда уюлдук телефондор тышкы дүйнө менен байланышуу үчүн терезе катары денебиздин бир бөлүгүнө айланып калгандай.

Бирок уюлдук телефон өз алдынча интернетте жүрө албайт, уюлдук байланыш тармагы адам баласы үчүн суу жана электр энергиясы сыяктуу эле маанилүү болуп калды.Интернетти кыдырып, сиз бул көшөгө артындагы каармандардын маанилүүлүгүн сезбейсиз.Кеткенден кийин жашай албай калгандай болосуң.

Уюлдук телефондордун интернети трафиктин эсебинен төлөнүп калган учур болгон, орточо адамдын кирешеси бир нече жүз тыйынды түзөт, бирок 1МГц бир тыйын коротуш керек.Ошентип, Wi-Fi көргөндө, өзүңүздү коопсуз сезесиз.

Келгиле, зымсыз роутер кандай болорун карап көрөлү.

8 антенна, ал жөргөмүшкө окшош.

Сигнал эки же андан көп дубал аркылуу өтө алабы?Же интернет ылдамдыгы эки эсе болобу?

Бул эффекттерге роутер аркылуу жетүүгө болот жана ал көптөгөн антенналар, атактуу MIMO технологиясы менен жетишилет.

MIMO, бул Multi-input Multi output.

Муну элестетүү кыйын, туурабы?Multi-input Multi-output деген эмне, антенналар бардык эффекттерге кантип жетише алат?Тармак кабели аркылуу интернетте жүргөндө, компьютер менен интернеттин ортосундагы байланыш физикалык кабель болуп саналат.Эми электромагниттик толкундардын жардамы менен аба аркылуу сигналдарды жөнөтүү үчүн антенналарды колдонгонубузду элестетип көрөлү.Аба зым сыяктуу иштейт, бирок виртуалдык, зымсыз канал деп аталган сигналдарды өткөрүү каналы.

Ошентип, кантип интернетти тездете аласыз?

Ооба, туура айтасың!Аны дагы бир нече антенналар, маалыматтарды жөнөтүү жана кабыл алуу үчүн бир нече виртуалдык зымдар менен чечсе болот.MIMO зымсыз канал үчүн иштелип чыккан.

Зымсыз роутерлер, 4G базалык станциясы жана уюлдук телефонуңуз бир эле нерсени кылып жатат.

4G менен тыгыз интеграцияланган MIMO Технологиясынын аркасында биз интернеттин ылдамдыгын сезе алабыз.Ошол эле учурда уюлдук байланыш операторлорунун наркы да кыйла төмөндөдү;биз тезирээк жана чексиз интернет ылдамдыгын сезүү үчүн азыраак сарптай алабыз.Эми биз акыры Wi-Fiга болгон көз карандылыктан арыла алабыз жана ар дайым интернетте жүрө алабыз.

Эми MIMO деген эмне экенин тааныштырайынчы?

2.MIMO классификациясы

Биринчиден, биз жогоруда айткан MIMO жүктөөдө тармактын ылдамдыгынын олуттуу өсүшүн билдирет.Себеби, азыр бизде жүктөөлөргө суроо-талап бир топ күчтүү.Ойлонуп көрүңүз, сиз ондогон ГГц видеолорду жүктөй аласыз, бирок көбүнчө бир нече МГц жүктөй аласыз.

MIMO бир нече киргизүү жана бир нече чыгуу деп аталгандыктан, бир нече берүү жолдору бир нече антенналар тарабынан түзүлөт.Албетте, базалык станция бир нече антенналарды берүүнү гана колдобостон, уюлдук телефон да бир нече антеннаны кабыл алуу менен жооп бериши керек.

Төмөнкү жөнөкөй чиймени текшерип көрөлү: (Чындыгында, базалык станциянын антеннасы чоң, ал эми уюлдук телефондун антеннасы кичинекей жана жашыруун. Бирок ар кандай мүмкүнчүлүктөргө карабастан, алар бирдей байланыш позицияларында турушат.)

Базалык станциянын жана уюлдук телефондордун антенналарынын саны боюнча аны төрт түргө бөлүүгө болот: SISO, SIMO, MISO жана MIMO.

SISO: Бир киргизүү жана бир чыгуу

SIMO: бир киргизүү жана бир нече чыгаруу

MISO: Бир нече киргизүү жана бир чыгуу

MIMO: Көп чыгаруу жана бир нече чыгаруу

SISO менен баштайлы:

Эң жөнөкөй форманы MIMO терминдеринде SISO – Single Input Single Output катары аныктоого болот.Бул өткөргүч кабыл алгыч катары бир антенна менен иштейт.Эч кандай көп түрдүүлүк жок жана кошумча иштетүү талап кылынбайт.

Базалык станция үчүн бир антенна жана уюлдук телефон үчүн бир антенна бар;алар бири-бирине тоскоол болбойт — алардын ортосундагы берүү жолу жалгыз байланыш болуп саналат.

Мындай система өтө морт, кичинекей жол экени талашсыз.Ар кандай күтүлбөгөн жагдайлар түздөн-түз байланыш үчүн коркунуч туудурат.

SIMO жакшыраак, анткени телефонду кабыл алуу жакшыртылды.

Көрүнүп тургандай, уюлдук телефон зымсыз чөйрөнү өзгөртө албайт, ошондуктан ал өзүн өзгөртөт – уюлдук телефон өзүнө антенна кошот.

Ошентип, базалык станциядан жөнөтүлгөн билдирүү уюлдук телефонго эки жол менен жете алат!Болгону, экөө тең базалык станциядагы бир антеннадан келип, бир эле маалыматты гана жөнөтө алышат.

Натыйжада, ар бир каттам боюнча кээ бир маалыматтарды жоготуп алсаңыз маанилүү эмес.Телефон каалаган жолдон көчүрмөнү ала турганча, максималдуу сыйымдуулук ар бир каттамда бирдей бойдон калса да, маалыматтарды ийгиликтүү алуу ыктымалдыгы эки эсеге көбөйөт.Бул ар түрдүүлүктү алуу деп да аталат.

MISO деген эмне?

Башкача айтканда, уюлдук телефондо мурдагыдай эле бир антенна бар, ал эми базалык станциядагы антенналардын саны экиге чейин көбөйгөн.Бул учурда, ошол эле маалыматтар эки өткөргүч антеннадан берилет.Ошондо кабыл алуучу антенна оптималдуу сигналды жана так маалыматтарды ала алат.

MISO колдонуунун артыкчылыгы - бир нече антенналар жана маалыматтар кабыл алгычтан өткөргүчкө жылдырылат.Базалык станция дагы эле эки жол менен бир эле маалыматтарды жөнөтө алат;кээ бир маалыматтарды жоготуп алсаңыз маанилүү эмес;байланыш кадимкидей улана алат.

Максималдуу кубаттуулук ошол эле бойдон калса да, байланыштын ийгилиги эки эсеге өстү.Бул ыкма, ошондой эле ар түрдүүлүктү берүү деп аталат.

Акыр-аягы, MIMO жөнүндө сүйлөшөлү.

Радио байланыштын эки четинде бирден ашык антенна бар жана бул MIMO -Бир нече киргизүү бир нече чыгуу деп аталат.MIMO каналдын бекемдигин, ошондой эле каналдын өткөрүү жөндөмдүүлүгүн жакшыртуу үчүн колдонсо болот.Базалык станция жана мобилдик тарап эки антеннаны өз алдынча жөнөтүү жана кабыл алуу үчүн колдоно алат жана бул ылдамдык эки эсеге көбөйдү дегенди билдирет?

Ушундай жол менен, базалык станция менен уюлдук телефондун ортосунда төрт берүү жолу бар, бул бир топ татаалыраак көрүнөт.Бирок, анык болуш үчүн, базалык станция менен уюлдук телефондун тарабында экөө тең 2 антеннага ээ болгондуктан, ал бир эле учурда эки маалыматты жөнөтүп жана кабыл ала алат.Ошентип, MIMO максималдуу кубаттуулугу бир жолго салыштырмалуу канчага өсөт?SIMO жана MISO мурунку талдоосунан, максималдуу кубаттуулук эки тараптын антенналарынын санына жараша болот окшойт.

MIMO системалары жалпысынан A*B MIMO;A базалык станциянын антенналарынын санын, Б мобилдик телефон антенналарынын санын билдирет.4*4 MIMO жана 4*2 MIMO жөнүндө ойлонуп көрүңүз.Кайсы кубаттуулугу чоңураак деп ойлойсуз?

4*4 MIMO бир эле учурда 4 каналды жөнөтүп жана кабыл ала алат жана анын максималдуу кубаттуулугу SISO системасынан 4 эсеге жетет.4*2 MIMO SISO системасынан 2 эсеге гана жете алат.

Мультиплексирлөө мейкиндигинде бир нече антенналарды жана ар кандай берүү жолдорун колдонуу менен кубаттуулукту жогорулатуу үчүн параллелдүү ар кандай маалыматтардын бир нече көчүрмөсүн жөнөтүү мейкиндикти бөлүү мультиплекси деп аталат.

Ошентип, MIMO системасында максималдуу өткөрүү жөндөмдүүлүгү мүмкүнбү?Келгиле тестке.

Биз дагы эле мисал катары базалык станцияны жана 2 антеннасы бар уюлдук телефонду алабыз.Алардын ортосундагы берүү жолу кандай болмок?

Көрүнүп тургандай, төрт жол бирдей өчүп, интерференциядан өтүп, маалыматтар уюлдук телефонго жеткенде алар бири-бирин айырмалай албай калышат.Бул бир жол менен бирдей эмеспи?Бул учурда, 2*2 MIMO системасы SISO системасы менен бирдей эмеспи?

Ошол сыяктуу эле, 2 * 2 MIMO системасы SIMO, MISO жана башка системаларга бузулушу мүмкүн, бул космостук бөлүштүрүү мультиплексинин берүүлөрдүн көп түрдүүлүгүнө же кабыл алуунун көп түрдүүлүгүнө кыскарганын билдирет, базалык станциянын күтүүсү да жогорку ылдамдыкка умтулуудан начарлады. кабыл алуу ийгилигин камсыз кылуу.

Ал эми MIMO системалары математикалык символдор менен кантип изилденет?

3.MIMO каналынын сыры

Инженерлер математика символдорун колдонгонду жакшы көрүшөт.

Инженерлер базалык станциядагы эки антеннадан алынган маалыматтарды X1 жана X2, уюлдук телефон антенналарынан алынган маалыматтарды Y1 жана Y2 деп белгилешти, төрт берүү жолу H11, H12, H21, H22 деп белгиленди.

Ушундай жол менен Y1 жана Y2ди эсептөө оңой.Бирок кээде 2*2 MIMO сыйымдуулугу SISO эки эсеге жетиши мүмкүн, кээде жетишпейт, кээде SISO менен бирдей болуп калат.Муну кантип түшүндүрөсүз?

Бул көйгөйдү биз айтып өткөн каналдын корреляциясы менен түшүндүрүүгө болот — корреляция канчалык жогору болсо, мобилдик тараптын ар бир берүү жолун айырмалоо ошончолук кыйын болот.Эгерде канал бирдей болсо, анда эки теңдеме бир болуп калат, андыктан аны өткөрүүнүн бир гана жолу бар.

Албетте, MIMO каналынын сыры берүү жолунун көз карандысыздыгын баалоодо.Башкача айтканда, сыр H11, H12, H21 жана H22де жатат.Инженерлер теңдемени төмөнкүдөй жөнөкөйлөштүрүшөт:

Инженерлер H1, H12, H21 жана H22ди жөнөкөйлөтүү үчүн аракет кылышкан, кээ бир комплекстүү өзгөртүүлөр, теңдемелерди жана акыры формулага айландырышкан.

Эки X'1 жана X'2 киргизүү, λ1 жана λ2ди көбөйтсөңүз, Y'1 жана Y'2 ала аласыз.λ1 жана λ2 маанилери эмнени билдирет?

Жаңы матрица бар.Бир гана диагонал боюнча маалыматтар камтылган матрица диагоналдык матрица деп аталат.Диагоналдагы нөл эмес маалыматтардын саны матрицанын рангы деп аталат.2*2 MIMOдо ал λ1 жана λ2нин нөл эмес маанилерин билдирет.

Эгерде ранг 1 болсо, бул 2*2 MIMO тутуму өткөрүү мейкиндигинде жогорку корреляцияны билдирет, демек MIMO SISO же SIMO болуп бузулат жана бир эле убакта бардык маалыматтарды кабыл алып жана өткөрө алат.

Эгерде ранг 2 болсо, анда система эки салыштырмалуу көз карандысыз мейкиндик каналына ээ.Ал бир эле учурда маалыматтарды жөнөтүп жана кабыл алат.

Демек, даража 2 болсо, бул эки берүү каналынын сыйымдуулугу бирдиктен эки эсе болобу?Жооп λ1 жана λ2 катышында, ал шарттуу сан деп да аталат.

Эгерде шарттуу сан 1 болсо, анда λ1 жана λ2 бирдей дегенди билдирет;алар жогорку кез каранды эместикке ээ.2*2 MIMO системасынын кубаттуулугу максимумга жетиши мүмкүн.

Эгерде шарттуу сан 1ден жогору болсо, анда λ1 жана λ2 айырмаланат.Бирок, эки мейкиндик каналы бар, сапаты башка болсо, система негизги ресурстарды жакшыраак сапатта каналга салат.Ошентип, 2 * 2 MIMO тутумунун кубаттуулугу SISO тутумунан 1 же 2 эсе көп.

Бирок маалымат базалык станция маалыматтарды жөнөткөндөн кийин космостук берүү учурунда түзүлөт.Бир каналды же эки каналды качан жөнөтүүнү базалык станция кайдан билет?

Унутпа, алардын ортосунда эч кандай сыр жок.Мобилдик телефон өзүнүн өлчөнгөн каналынын абалын, берүү матрицанын даражасын жана алдын ала коддоо боюнча сунуштарды маалымат үчүн базалык станцияга жөнөтөт.

Бул учурда, биз MIMO ушундай нерсе болуп чыкканын көрө алабыз деп ойлойм.