Hva er MIMO?

1.   Hva er MIMO?

I denne epoken med sammenkobling ser det ut til at mobiltelefoner, som vinduet for oss for å kommunisere med omverdenen, har blitt en del av kroppen vår.

Men mobiltelefonen kan ikke surfe på internett alene, mobiltelefonnettverket har blitt like viktig som vann og elektrisitet for mennesker.Når du surfer på internett, føler du ikke viktigheten av disse bak-kulissene heltene.Når du drar, føler du at du ikke kan leve lenger.

Det var en gang, mobiltelefoner internett ble belastet av trafikk, gjennomsnittlig persons inntekt er noen hundre mynter, men 1MHz må bruke en mynt.Så når du ser Wi-Fi, vil du føle deg trygg.

La oss se hvordan en trådløs ruter ser ut.

8 antenner, det ser ut som edderkopper.

Kan signalet gå gjennom to eller flere vegger?Eller vil internetthastigheten dobles?

Disse effektene kan oppnås med en ruter, og det oppnås med mange antenner, den berømte MIMO-teknologien.

MIMO, som er Multi-input Multi output.

Det er vanskelig å forestille seg det, ikke sant?Hva er Multi-input Multi-output, hvordan kan antenner oppnå alle effekter?Når du surfer på internett via en nettverkskabel, er forbindelsen mellom datamaskinen og internett en fysisk kabel, selvsagt.La oss nå forestille oss når vi bruker antenner til å sende signaler gjennom luften ved hjelp av elektromagnetiske bølger.Luften fungerer som en ledning, men er virtuell, en kanal for overføring av signaler som kalles en trådløs kanal.

Så hvordan kan du gjøre internett raskere?

Ja du har rett!Det kan løses med noen flere antenner, noen flere virtuelle ledninger sammen for å sende og motta data.MIMO er designet for den trådløse kanalen.

Samme som trådløse rutere, 4G-basestasjon og mobiltelefonen din gjør det samme.

Takket være MIMO Technology, som er tett integrert med 4G, kan vi oppleve den raskere hastigheten på internett.Samtidig har mobiltelefonoperatørenes kostnader betydelig redusert;vi kan bruke mindre for å oppleve raskere og ubegrenset internetthastighet.Nå kan vi endelig bli kvitt avhengigheten av Wi-Fi og surfe på internett hele tiden.

La meg nå presentere hva MIMO er?

2.MIMO-klassifisering

Først av alt refererer MIMO vi nevnte tidligere til den betydelige økningen i nettverkshastigheten i nedlastingen.Det er fordi vi foreløpig har en mye sterkere etterspørsel etter nedlastinger.Tenk på det, du kan laste ned dusinvis av GHz-videoer, men laster opp stort sett bare noen få MHz.

Siden MIMO kalles flere innganger og flere utganger, opprettes flere overføringsveier av flere antenner.Selvfølgelig støtter ikke bare basestasjonen overføring av flere antenner, men mobiltelefonen må også møte med mottak av flere antenner.

La oss sjekke følgende enkle tegning: (Faktisk er basestasjonsantennen enorm, og mobiltelefonantennen er liten og skjult. Men selv med forskjellige muligheter er de i samme kommunikasjonsposisjoner.)

I henhold til antall antenner til basestasjon og mobiltelefoner, kan den deles inn i fire typer: SISO, SIMO, MISO og MIMO.

SISO: Enkel inngang og enkel utgang

SIMO: Enkel inngang og flere utganger

MISO: Multiple Input og Single Output

MIMO: Multiple Output og Multiple Output

La oss starte med SISO:

Den enkleste formen kan defineres i MIMO-termer som SISO – Single Input Single Output.Denne senderen fungerer med én antenne som mottakeren.Det er ikke noe mangfold, og ingen ekstra behandling kreves.

Det er én antenne for basestasjonen og én for mobiltelefonen;de forstyrrer ikke hverandre – overføringsveien mellom dem er den eneste forbindelsen.

Det er ingen tvil om at et slikt system er veldig skjørt, er en liten vei.Eventuelle uventede situasjoner vil direkte utgjøre en trussel mot kommunikasjon.

SIMO er bedre fordi mottaket av telefonen er forbedret.

Som du kan se, kan ikke mobiltelefonen endre det trådløse miljøet, så den endrer seg selv – mobiltelefonen legger til en antenne til seg selv.

På denne måten kan meldingen som sendes fra basestasjonen nå mobiltelefonen på to måter!Det er bare det at de begge kommer fra samme antenne på basestasjonen og kan bare sende samme data.

Som et resultat spiller det ingen rolle om du mister noen data på hver rute.Så lenge telefonen kan motta en kopi fra en hvilken som helst bane, selv om maksimal kapasitet forblir den samme på hver rute, dobles sannsynligheten for å motta data.Dette kalles også motta mangfold.

Hva er MISO?

Mobiltelefonen har med andre ord fortsatt én antenne, og antall antenner i basestasjonen økes til to.I dette tilfellet overføres de samme dataene fra de to senderantennene.Og mottakerantennen er da i stand til å motta det optimale signalet og nøyaktige data.

Fordelen med å bruke MISO er at de flere antennene og dataene flyttes fra mottakeren til senderen.Basestasjonen kan fortsatt sende de samme dataene på to måter;det spiller ingen rolle om du mister noen data;kommunikasjonen kan foregå normalt.

Selv om maksimalkapasiteten forblir den samme, har suksessraten for kommunikasjon doblet seg.Denne metoden kalles også overføre mangfold.

Til slutt, la oss snakke om MIMO.

Det er mer enn én antenne i hver ende av radiolinken, og dette kalles MIMO – Multiple Input Multiple Output.MIMO kan brukes til å gi forbedringer i både kanal robusthet så vel som kanal gjennomstrømning.Basestasjonen og mobilsiden kan begge bruke to antenner til å sende og motta uavhengig, og det betyr at hastigheten er doblet?

På denne måten er det fire overføringsveier mellom basestasjonen og mobiltelefonen, noe som ser ut til å være mye mer komplisert.Men for å være sikker, fordi basestasjonen og mobiltelefonsiden begge har 2 antenner, kan den sende og motta to data samtidig.Så hvor mye øker MIMOs maksimale kapasitet sammenlignet med én vei?Fra forrige analyse av SIMO og MISO ser det ut til at maksimal kapasitet avhenger av antall antenner på begge sider.

MIMO-systemene er generelt som A*B MIMO;A betyr antall basestasjons antenner, B betyr antall mobiltelefonantenner.Tenk på 4*4 MIMO og 4*2 MIMO.Hva tror du hvilken kapasitet er størst?

4*4 MIMO kan sende og motta 4 kanaler samtidig, og dens maksimale kapasitet kan nå 4 ganger større enn SISO-systemet.4*2 MIMO kan bare nå 2 ganger SISO-systemet.

Dette ved å bruke flere antenner og forskjellige overføringsveier i multiplekseringsrommet for å sende flere kopier av forskjellige data parallelt for å øke kapasiteten kalles romdelingsmultipleks.

Så, kan den maksimale overføringskapasiteten i MIMO-systemet?La oss komme til testen.

Vi tar fortsatt basestasjon og mobiltelefon med 2 antenner som eksempel.Hva ville være overføringsveien mellom dem?

Som du kan se, går de fire banene gjennom den samme falmingen og forstyrrelsen, og når data når mobiltelefonen, kan de ikke lenger skille hverandre.Er ikke dette det samme som én vei?På dette tidspunktet er ikke 2*2 MIMO-systemet det samme som SISO-systemet?

På samme måte kan 2*2 MIMO-system degenerere til SIMO, MISO og andre systemer, noe som betyr at romdelingsmultipleks reduseres til overføringsdiversitet eller mottaksdiversiteten, forventningen til basestasjonen har også degenerert fra å forfølge høyhastighets til sikre mottakssuksessraten.

Og hvordan studeres MIMO-systemer ved å bruke matematiske symboler?

3.Hemmeligheten bak MIMO-kanalen

Ingeniører elsker å bruke matematiske symboler.

Ingeniører merket dataene fra de to antennene på basestasjonen som X1 og X2, dataene fra mobiltelefonantennene som Y1 og Y2, de fire overføringsveiene ble merket som H11, H12, H21, H22.

Det er enkelt å beregne Y1 og Y2 på denne måten.Men noen ganger kan kapasiteten på 2*2 MIMO nå det dobbelte av SISO, noen ganger kan det ikke, noen ganger til og med bli det samme som SISO.Hvordan forklarer du det?

Dette problemet kan forklares med kanalkorrelasjonen som vi nettopp nevnte - jo høyere korrelasjon, desto vanskeligere er det å skille hver overføringsvei på mobilsiden.Hvis kanalen er den samme, blir de to ligningene én, så det er bare én måte å overføre den på.

Åpenbart ligger hemmeligheten til MIMO-kanalen i bedømmelsen av overføringsveiens uavhengighet.Det vil si at hemmeligheten ligger i H11, H12, H21 og H22.Ingeniører forenkler ligningen som følger:

Ingeniører prøvde å forenkle H1, H12, H21 og H22, gjennom noen komplekse endringer, ligningen og til slutt konvertert til formelen.

To innganger X'1 og X'2, multipliser λ1 og λ2, du kan få Y'1 og Y'2.Hva betyr verdiene til λ1 og λ2?

Det er en ny matrise.En matrise med data på kun én diagonal kalles en diagonalmatrise.Antall data som ikke er null på diagonalen kalles rangeringen av matrisen.I 2*2 MIMO refererer det til verdiene som ikke er null for λ1 og λ2.

Hvis rangeringen er 1, betyr det at 2*2 MIMO-systemet er sterkt korrelert i overføringsområdet, noe som betyr at MIMO degenererer til SISO eller SIMO og kan bare motta og overføre alle data samtidig.

Hvis rangeringen er 2, har systemet to relativt uavhengige romlige kanaler.Den kan sende og motta data samtidig.

Så hvis rangeringen er 2, er kapasiteten til disse to overføringskanalene dobbelt så stor som én?Svaret ligger i forholdet λ1 og λ2, som også kalles det betingede tallet.

Hvis det betingede tallet er 1, betyr det at λ1 og λ2 er like;de har høy uavhengighet.Kapasiteten til 2*2 MIMO-systemet kan nå maksimalt.

Hvis det betingede tallet er høyere enn 1, betyr det at λ1 og λ2 er forskjellige.Det er imidlertid to romlige kanaler, og kvaliteten er forskjellig, da vil systemet legge hovedressursene på kanalen med bedre kvalitet.På denne måten er 2*2 MIMO-systemkapasitet 1 eller 2 ganger SISO-systemet.

Imidlertid genereres informasjonen under romoverføring etter at basestasjonen har sendt dataene.Hvordan vet basestasjonen når den skal sende én eller to kanaler?

Ikke glem, og det er ingen hemmeligheter mellom dem.Mobiltelefonen vil sende sin målte kanaltilstand, overføringsmatrisens rangering og forslag til forhåndskoding til basestasjonen for referanse.

På dette tidspunktet tror jeg vi kan se at MIMO viser seg å være noe slikt.