Domov › Telefon › Co je podpora mimo v routeru. Co je Mimo ve wifi

Co je podpora mimo v routeru. Co je Mimo ve wifi

Mobilní data LTE odkazuje na generaci 4G . S jeho pomocí se rychlost a efektivita přenosu dat zvyšuje asi 10krát, ve srovnání s 3G síť. Často se však stává, že rychlost příjmu a vysílání, a to i nové generace, ponechává mnoho přání. To přímo závisí na kvalitě signálu přicházejícího ze základnové stanice. Chcete-li tento problém vyřešit, použijte externí antény.

svým designem, LTE antény mohou být: konvenční a MIMO ( dvojnásobek) . S konvenčním systémem můžete dosáhnout rychlosti až 50 Mbit/s. MIMO Tuto rychlost však může zdvojnásobit. To se provádí instalací dvou antén do jednoho systému (krabice), umístěných v krátké vzdálenosti od sebe. Současně přijímají a vysílají signál dvěma samostatnými kabely do přijímače. Díky tomu dochází k takovému zvýšení rychlosti.

MIMO (Vícenásobný vstup Vícenásobný výstup -více vstupů více výstupů) je technologie používaná v bezdrátových komunikačních systémech (WIFI, WI-MAX, celulární komunikační sítě), což umožňuje výrazně zlepšit spektrální účinnost systému, maximální rychlost přenosu dat a kapacitu sítě. Hlavním způsobem, jak dosáhnout výše uvedených výhod, je přenášet data ze zdroje do cíle prostřednictvím více rádiových spojení, což je místo, kde tato technologie získala své jméno.

Vlastnosti šíření rádiových vln

Vlny vysílané různými bezdrátovými rádiovými systémy v rozsahu nad 100 MHz se v mnoha ohledech chovají jako světelné paprsky. Když se rádiové vlny během šíření setkají s jakýmkoli povrchem, v závislosti na materiálu a velikosti překážky se část energie pohltí, část projde a zbytek se odrazí. Navíc odražená a procházející energie signálu může změnit směr svého dalšího šíření a samotný signál je rozdělen do několika vln. Každá z vln dopadajících na přijímač tvoří tzv. cestu šíření signálu. Navíc, vzhledem k tomu, že různé vlny se odrážejí od různého počtu překážek a cestují na různé vzdálenosti, mají různé cesty různý čas zpoždění .

Distribuce energie signálu při interakci s překážkou

V hustých městských podmínkách, kvůli velkému množství překážek, jako jsou budovy, stromy, auta atd., velmi často nastává situace, kdy mezi účastníky zařízení (PANÍ)a antény základnové stanice (BTS) není přímá viditelnost. V tomto případě je jedinou možností, jak se signál dostat k přijímači, přes odražené vlny. Jak je však uvedeno výše, opakovaně odražený signál již nemá původní energii a může dorazit pozdě. Obzvláště obtížné je také to, že předměty nezůstávají vždy nehybné a situace se může v průběhu času výrazně změnit. To vyvolává problém multipathrozdělení signál - jeden z nejvýznamnějších problémů v bezdrátových komunikačních systémech.

Pro boj s vícecestným šířením signálů se používá Receive Diversity - diverzita příjem .

Jeho podstata spočívá v tom, že k příjmu signálu neslouží jedna, ale obvykle dvě antény umístěné ve vzájemné vzdálenosti. Příjemce tak nemá jednu, ale dvě kopie přenášeného signálu, které dorazily různými cestami. To umožňuje shromáždit více energie z původního signálu, protože vlny přijímané jednou anténou nemusí být přijímány druhou anténou a naopak. Toto uspořádání rádiového rozhraní lze nazvat Single Input Multiple Output (SIMO). Lze použít i obrácený přístup: když se několik antén používá pro vysílání a jedna pro příjem, toto schéma se nazývá Multiple Input Single Output (MISO).

V důsledku toho se dostáváme ke schématu MIMO (Multiple Input Multiple Output). V tomto případě je instalováno několik antén pro vysílání a příjem. Na rozdíl od výše uvedených schémat však toto schéma diverzity umožňuje nejen bojovat proti vícecestnému šíření signálu, ale také díky použití několika antén pro vysílání a příjem může být každý pár vysílacích/přijímacích antén spojen se samostatnou cestou pro přenos informací. . V důsledku toho je teoreticky možné zvýšit rychlost přenosu dat tolikrát, kolikrát se použijí další antény.

Jak MIMO funguje

Jak je uvedeno výše, pro organizaci technologie MIMO je nutné nainstalovat několik antén na vysílací a přijímací straně. Obvykle je na vstupu a výstupu systému instalován stejný počet antén, protože v tomto případě je dosaženo maximální rychlosti přenosu dat. Zobrazení počtu antén při příjmu a vysílání spolu s názvem technologie "MIMO"obvykle označované jako "AxB"kde A je počet antén na vstupu systému a B je na výstupu.

Technologie MIMO vyžaduje ve srovnání s konvenčními systémy určité změny ve struktuře vysílače. V první řadě je potřeba na vysílací straně dělič toku, který rozdělí data určená k přenosu do více nízkorychlostních dílčích toků, jejichž počet závisí na počtu antén. Například pro MIMO 2x2 a vstupní datovou rychlost 100 Mbit/s vytvoří dělič 2 toky po 50 Mbit/s. Dále musí být každý z těchto proudů vysílán prostřednictvím vlastní antény. V jednom z možných způsobů organizace MIMO technologie je signál přenášen z každé antény s jinou polarizací, což umožňuje jeho identifikaci při příjmu.

Na přijímací straně přijímá signál z rádiového vzduchu několik antén. Antény na přijímací straně jsou navíc instalovány s určitou prostorovou diverzitou, čímž je zajištěn diverzitní příjem. Přijímané signály přicházejí do přijímačů, jejichž počet odpovídá počtu antén a přenosových cest. Navíc každý z přijímačů přijímá signály ze všech antén systému. Každá z těchto sčítaček extrahuje z celkového toku energii signálu pouze cesty, za kterou je odpovědná. V závislosti na principu činnosti systému může být přenášený signál po určité době opakován, nebo přenášen s mírným zpožděním přes další antény.

Princip organizace rádiové komunikace diskutovaný výše se týká tzv. Single user MIMO (SU-MIMO), kde existuje pouze jeden vysílač a přijímač informací. V tomto případě může vysílač i přijímač pouze jasně koordinovat své akce. Toto schéma je vhodné například pro organizaci komunikace v domácí kanceláři mezi dvěma zařízeními. Většina systémů, jako jsou WI-FI, WIMAX, mobilní komunikační systémy jsou zase víceuživatelské, tzn. v nich je jediné centrum a několik vzdálených objektů, s každým z nich je nutné zorganizovat rádiové spojení. V tomto případě jsou vyřešeny dva problémy: na jedné straně základní stanice vysílá signál mnoha účastníkům prostřednictvím stejného anténního systému (MIMO vysílání) a současně přijímá signál přes stejné antény od několika účastníků (MIMO MAC – vícenásobné přístupové kanály).

Princip organizace technologie MIMO

Aplikace MIMO

V posledním desetiletí byla technologie MIMO jedním z nejdůležitějších způsobů, jak zvýšit propustnost a kapacitu bezdrátových komunikačních systémů. Podívejme se na některé příklady použití MIMO v různých komunikačních systémech.

Standard WiFi 802.11n je jedním z nejvýraznějších příkladů využití technologie MIMO. Podle ní umožňuje udržovat rychlost až 300 Mbit/s. Navíc předchozí standard 802.11g umožňoval pouze 50 Mbit/s. Kromě zvýšení rychlosti přenosu dat umožňuje nový standard díky MIMO také lepší kvalitu služeb v oblastech s nízkou silou signálu.

Standard WiMAX má také dvě verze, které uživatelům zavádějí nové možnosti využívající technologii MIMO. První - 802.16e - poskytuje služby mobilního širokopásmového přístupu. Umožňuje přenášet informace rychlostí až 40 Mbit/s ve směru od základnové stanice k účastnickému zařízení. MIMO v 802.16e se však považuje za možnost a používá se v nejjednodušší konfiguraci - 2x2. V příštím vydání je 802.16m MIMO považováno za povinnou technologii s možnou konfigurací 4x4. V tomto případě lze WiMAX již klasifikovat jako celulární komunikační systém, konkrétně jeho čtvrtou generaci (kvůli vysoké rychlosti přenosu dat). V případě mobilního použití lze teoreticky dosáhnout rychlosti 100 Mbit/s. V pevné verzi může rychlost dosáhnout 1 Gbit/s.

Největší zájem je o použití technologie MIMO v celulárních komunikačních systémech. Tato technologie se používá od třetí generace mobilních komunikačních systémů. Například ve standardu UMTS v Rel. 6 se používá ve spojení s technologií HSPA podporující rychlosti až 20 Mbit/s a v Rel. 7 - s HSPA+, kde rychlosti přenosu dat dosahují 40 Mbit/s. MIMO však zatím nenašlo široké uplatnění v systémech 3G.

4G systémy, konkrétně LTE, také umožňují použití MIMO v konfiguracích až 8x8. To teoreticky umožňuje přenášet data ze základnové stanice k účastníkovi přes 300 Mbit/s. Dalším důležitým pozitivním bodem je stabilní kvalita spojení i na okraji buňky. V tomto případě bude i ve značné vzdálenosti od základnové stanice nebo při umístění ve vzdálené místnosti pozorován pouze mírný pokles rychlosti přenosu dat.

Technologie MIMO tak nachází uplatnění téměř ve všech systémech bezdrátového přenosu dat. Navíc jeho potenciál nebyl vyčerpán. Nové možnosti konfigurace antény jsou již vyvíjeny, až do 64x64 MIMO. To nám v budoucnu umožní dosáhnout ještě vyšších datových rychlostí, kapacity sítě a spektrální účinnosti.

Jedním z přístupů ke zvýšení datových rychlostí pro 802.11 WiFi a 802.16 WiMAX je použití bezdrátových systémů, které používají více antén pro vysílač i přijímač. Tento přístup se nazývá MIMO (doslovný překlad - „multiple input multiple output“) nebo „inteligentní anténní systémy“. Technologie MIMO hraje důležitou roli při implementaci standardu WiFi 802.11n.

Technologie MIMO využívá více antén různých typů naladěných na stejný kanál. Každá anténa vysílá signál s různými prostorovými charakteristikami. Technologie MIMO tedy využívá spektrum rádiových vln efektivněji a bez kompromisů ve spolehlivosti. Každý přijímač Wi-Fi „naslouchá“ všem signálům z každého vysílače Wi-Fi, což umožňuje, aby byly cesty přenosu dat rozmanitější. Tímto způsobem lze rekombinovat více cest, což vede k zesílení požadovaných signálů v bezdrátových sítích.

Další výhodou technologie MIMO je, že tato technologie poskytuje multiplexování s prostorovým dělením (SDM). SDM prostorově multiplexuje více nezávislých datových toků současně (většinou virtuální kanály) v rámci spektrální šířky jednoho kanálu. V podstatě více antén přenáší různé datové toky s individuálním kódováním signálu (prostorové toky). Tyto proudy, pohybující se paralelně vzduchem, „tlačí“ více dat podél daného kanálu. Na přijímači každá anténa vidí jinou kombinaci toků signálu a přijímač tyto toky „demultiplexuje“, aby je mohl použít. MIMO SDM může výrazně zvýšit datovou propustnost, pokud se zvýší počet toků prostorových dat. Každý prostorový tok vyžaduje vlastní vysílací/přijímací (TX/RX) anténní páry na každém vysílacím konci. Činnost systému je znázorněna na obr. 1

Je také nutné pochopit, že technologie MIMO vyžaduje samostatný RF obvod a analogově-digitální převodník (ADC) pro každou anténu. Implementace vyžadující více než dvě antény v řetězci musí být pečlivě navrženy, aby se zabránilo zvyšování nákladů při zachování vhodné úrovně účinnosti.

Důležitým nástrojem pro zvýšení fyzické rychlosti přenosu dat v bezdrátových sítích je rozšiřování šířky pásma spektrálních kanálů. Použitím širší šířky pásma kanálu s ortogonálním frekvenčně děleným multiplexováním (OFDM) je přenos dat prováděn s maximálním výkonem. OFDM je digitální modulace, která se osvědčila jako nástroj pro implementaci obousměrného vysokorychlostního bezdrátového přenosu dat v sítích WiMAX / WiFi. Metoda rozšíření kapacity kanálu je nákladově efektivní a poměrně snadno implementovatelná s mírným zvýšením digitálního zpracování signálu (DSP). Při správné implementaci je možné zdvojnásobit šířku pásma standardu Wi-Fi 802.11 z kanálu 20 MHz na kanál 40 MHz a může poskytnout více než dvojnásobnou šířku pásma oproti aktuálně používaným kanálům. Díky kombinaci architektury MIMO s vyšší šířkou pásma kanálu je výsledkem velmi výkonný a nákladově efektivní přístup ke zvýšení fyzických přenosových rychlostí.

Technologie MIMO s 20 MHz kanály je drahá pro splnění požadavků IEEE 802.11n WiFi (propustnost 100 Mbps na MAC SAP). Ke splnění těchto požadavků při použití kanálu 20 MHz budete také potřebovat alespoň tři antény, a to jak na vysílači, tak na přijímači. Ale zároveň provoz na 20 MHz kanálu zajišťuje spolehlivý provoz s aplikacemi, které vyžadují vysokou propustnost v reálném uživatelském prostředí.

Kombinované použití technologií MIMO a rozšiřování kanálů splňuje všechny požadavky uživatelů a je poměrně spolehlivým tandemem. To platí také při současném používání několika síťových aplikací náročných na zdroje. Kombinace MIMO a rozšíření kanálu 40 MHz mu umožní splnit složitější požadavky, jako je Mooreův zákon a CMOS implementace pokročilé DSP technologie.

Při použití rozšířeného kanálu 40 MHz v pásmu 2,4 GHz byly zpočátku potíže s kompatibilitou se zařízeními založenými na standardech WiFi 802.11a/b/g a také se zařízeními využívajícími technologii Bluetooth pro přenos dat.

K vyřešení tohoto problému nabízí standard Wi-Fi 802.11n řadu řešení. Jedním z takových mechanismů, speciálně navržených pro ochranu sítí, je takzvaný redundantní režim s nízkou propustností (non-HT). Před použitím datového protokolu WiFi 802.11n tento mechanismus odešle jeden paket do každé poloviny 40 MHz kanálu, aby propagoval síťový distribuční vektor (NAV). Po režimu non-HT redundantních zpráv NAV lze protokol přenosu dat 802.11n používat po dobu uvedenou ve zprávě, aniž by došlo k porušení dědictví (integrity) sítě.

Dalším mechanismem je druh signalizace, která brání bezdrátovým sítím rozšířit kanál nad 40 MHz. Například notebook má nainstalované moduly 802.11n a Bluetooth, tento mechanismus ví o možnosti potenciálního rušení, když tyto dva moduly pracují současně, a zakáže přenos přes 40 MHz kanál jednoho z modulů.

Tyto mechanismy zajišťují, že WiFi 802.11n bude fungovat se staršími sítěmi 802.11 bez nutnosti migrace celé sítě na zařízení 802.11n.

Příklad použití systému MIMO můžete vidět na obr. 2

Pokud budete mít po přečtení nějaké dotazy, můžete je položit prostřednictvím formuláře pro zasílání zpráv v sekci

Na prstech o MIMO.

Představme si, že informace jsou lidé a modem a základnová stanice operátora jsou dvě města, mezi kterými je jedna cesta a anténa je vlaková stanice. Převezeme lidi ve vlaku, který například nepřeveze více než sto lidí. Kapacita mezi takovými městy bude omezená, protože... vlak může přepravovat pouze sto lidí najednou.

Aby mohlo do jiného města přijet 200 lidí současně, je mezi městy postavena druhá kolej a druhý vlak je spuštěn současně s prvním, čímž se proud lidí zdvojnásobí. Technologie MIMO funguje v podstatě úplně stejně, jednoduše zdvojnásobíme počet streamů. Počet toků je určen standardem MIMO, dva toky - MIMO 2x2, čtyři toky - MIMO 4x4 atd. Pro přenos dat přes internet, ať už je to dnes 4G LTE nebo WiFi, se zpravidla používá standard MIMO 2x2. Pro příjem dvojitého streamu současně budete potřebovat dvě klasické antény nebo analogicky dvě stanice, nebo pro úsporu peněz jednu MIMO anténu, jako by to byla jedna stanice se dvěma platformami. To znamená, že MIMO anténa jsou dvě antény uvnitř jedné.

Panelová MIMO anténa může mít doslova dvě sady vyzařovacích prvků ( "náplasti") v jedné budově ( například čtyři patche pracují ve vertikální polarizaci, další čtyři v horizontální polarizaci, celkem osm patchů). Každá sada je připojena k vlastní zásuvce.

Nebo může mít jednu sadu patchů, ale s dvouportovým (ortogonálním) napájením, takže prvky antény jsou napájeny s fázovým posunem 90 stupňů, a pak bude každý patch pracovat ve vertikální a horizontální polarizaci současně.

V tomto případě bude jedna sada patchů připojena ke dvěma zásuvkám najednou; jedná se o MIMO antény, které se prodávají v našem internetovém obchodě.

Další podrobnosti

Mobilní vysílání digitálního streamu LTE přímo souvisí s novým vývojem 4G. Při analýze sítě 3G zjistíte, že její rychlost přenosu dat je 11krát nižší než rychlost 4G. Rychlost příjmu i vysílání LTE dat je ale často nekvalitní. To je způsobeno nedostatkem energie nebo úrovně signálu, který modem 4G LTE přijímá ze stanice. Pro výrazné zlepšení kvality šíření informací se zavádějí 4G MIMO antény.

Upravené antény mají oproti běžným datovým distribučním systémům jiný obvod vysílače. Například digitální dělič toku je potřeba pro distribuci informací do nízkorychlostních toků, jejichž počet souvisí s počtem antén. Pokud je rychlost příchozího toku přibližně 200 megabitů za sekundu, vytvoří se dva toky – oba 100 megabitů za sekundu. Každý stream musí být vysílán prostřednictvím samostatné antény. Polarizace rádiových vln vysílaných z každé ze dvou antén bude odlišná, aby bylo možné dešifrovat data během příjmu. Aby byla zachována rychlost přenosu dat, musí mít přijímací zařízení také dvě přijímací antény v různých polarizacích.

Výhody MIMO

MIMO je distribuce několika toků informací najednou přes jeden kanál, po kterém následuje jejich průchod párem nebo více anténami, než se dostanou do nezávislých přijímacích zařízení pro vysílání rádiových vln. To vám umožní výrazně zlepšit propustnost signálu, aniž byste se museli uchýlit k rozšíření šířky pásma.

Při vysílání rádiových vln digitální tok v rádiovém kanálu selektivně slábne. Toho si můžete všimnout, pokud jste obklopeni městskými výškovými budovami, jedete vysokou rychlostí nebo se vzdalujete od oblasti, kterou mohou dosáhnout rádiové vlny. Abychom se tohoto problému zbavili, byla vytvořena MIMO anténa, která je schopna vysílat informace přes několik kanálů s mírným zpožděním. Informace jsou předem zakódovány a poté obnoveny na přijímací straně. Díky tomu se zvyšuje nejen rychlost distribuce dat, ale výrazně se zlepšuje i kvalita signálu.

Podle konstrukčních vlastností se LTE antény dělí na běžné a na ty, které se skládají ze dvou transceiverů (MIMO). Konvenční systém distribuce signálu umožňuje dosáhnout rychlosti nepřesahující 50 megabitů za sekundu. MIMO dává šanci zvýšit rychlost přenosu signálu více než dvakrát. Toho je dosaženo instalací několika antén do krabice najednou, které jsou umístěny v malé vzdálenosti od sebe.

Současný příjem a distribuce digitálního proudu anténami k příjemci probíhá prostřednictvím dvou nezávislých kabelů. To umožňuje výrazně zvýšit rychlostní parametry. MIMO se úspěšně používá v bezdrátových systémech, jako je WiFi, stejně jako v celulárních sítích a WiMAX. Použití této technologie, která má obvykle dva vstupy a dva výstupy, umožňuje zlepšit spektrální kvality WiFi, WiMAX, 4G/LTE a dalších systémů, zvýšit rychlost přenosu informací a kapacitu datového toku. Uvedené výhody jsou dosažitelné přenosem dat z 4G MIMO antény k příjemci prostřednictvím více bezdrátových připojení. Odtud pochází název této technologie (Multiple Input Multiple Output - vícenásobný vstup a vícenásobný výstup).

. Kde se používá MIMO?

MIMO si rychle získalo popularitu zvýšením kapacity a propustnosti protokolů přenosu dat, jako je WiFi. Jako nejoblíbenější případ použití pro MIMO můžeme považovat standard WiFi 802.11n. Díky komunikační technologii MIMO dosahuje tento WiFi protokol rychlosti více než 300 megabitů za sekundu.

Kromě zrychlení přenosu toku informací získala bezdrátová síť díky MIMO vylepšené vlastnosti z hlediska kvality přenosu dat, a to i v místech, kde je úroveň přijímaného signálu dosti nízká. WiMAX má díky nové technologii schopnost vysílat data rychlostí až 40 megabitů za sekundu.

Standard 4G (LTE) může využívat MIMO s konfigurací až 8x8. Teoreticky to umožní vysílat digitální stream z hlavní stanice k příjemci rychlostí více než 300 megabitů za sekundu. Dalším atraktivním aspektem použití nového systému je kvalitní a stabilní spojení, dodržené i na hranici buňky.

To znamená, že i ve značné vzdálenosti od stanice, stejně jako při umístění v místnosti se silnými zdmi, bude zaznamenán pouze mírný pokles rychlostních charakteristik. MIMO lze použít téměř v každém bezdrátovém komunikačním systému. Nutno podotknout, že potenciál tohoto systému je nevyčerpatelný.

Neustále hledají způsoby, jak vyvinout nové konfigurace MIMO antény, například až 64x64. V blízké budoucnosti to umožní další zlepšení účinnosti spektrálních ukazatelů, zvýšení kapacity sítí a rychlosti přenosu informací.

před 2 lety

Jak zvýšit rychlost přenosu dat pro Wi-Fi standard 802.11 a pro WiMAX standard 802.16? Používejte bezdrátové systémy využívající více antén pro vysílač i přijímač. Jedná se o technologii MIMO neboli Multiple-Input Multiple-Output.

Pokud je to doslovně přeloženo do ruštiny, znamená to „vícenásobný vstup více výstup“. Říká se mu také „smart antenna system“ nebo anglicky – smart antenna systems.

Technologie hraje důležitou roli při implementaci standardu Wi-Fi 802.11n. Technologie MIMO zahrnuje použití více vysílačů a přijímačů za účelem současného přenosu velkého množství dat.

Technologie MIMO využívá efekt přenosu rádiových vln nazývaný vícecestné šíření. Jde o to, že přenášené informace se pak odrážejí od stěn, stropů a dalších předmětů. A přijímací anténa vnímá signály z různých úhlů a v různých časech.

Technologie MIMO umožňuje využít výhody vícecestného šíření ke kombinaci informací z více signálů. Zlepšuje rychlost a integritu dat.

Dnes existuje mnoho zařízení používajících standard 802.11n. Nejjednodušší z nich může být rádiový systém s více samostatnými přenosovými a přijímacími cestami. MIMO systémy využívají určitý počet vysílačů a přijímačů. Standard 802.11n definuje sadu možných kombinací od 1x1 do 4x4.

Upozorňujeme, že ne všichni klienti Wi-Fi a přístupové body jsou z hlediska MIMO stejné.

Existují klienti 1x1, 2x1, 3x3 atd. Řekněme, že mobilní zařízení, jako jsou smartphony, podporují hlavně MIMO 1x1, příležitostně 1x2. S tím jsou spojeny dva klíčové problémy. Tedy s nutností zajistit nízkou spotřebu energie a dlouhou výdrž baterie, stejně jako s obtížným umístěním více antén do malého pouzdra s odpovídajícími rozestupy. To platí i pro ostatní mobilní zařízení, například tablety, PDA atd.

Špičkové notebooky nyní ve většině případů podporují MIMO až 3x3. Podmínky vícenásobného šíření se neustále mění, protože zařízení Wi-Fi se často pohybují. Chytrý telefon s Wi-Fi může být v rukou uživatele a kolem se pohybují různé předměty. Řekněme auta. A pokud signály přicházejí v různých časech a pod různými úhly, je možné zkreslení a útlum signálu.

Technologie MIMO se stále více používá ve všech systémech bezdrátového přenosu dat. Jeho potenciál roste. Vyvíjejí se nové možnosti konfigurace antény až do 64x64 MIMO. Existují vyhlídky na dosažení ještě vyšších datových rychlostí, kapacity sítě a spektrální účinnosti.

Požadavky na šířku pásma mobilní sítě jsou velmi vysoké a zároveň neustále rostou. Zjevné možnosti zvýšení propustnosti – zvětšení šířky kanálu a použití modulací vyšších řádů – zcela neřeší problém zajištění vysoké propustnosti. Frekvenční rozsah je stále omezený. A použití modulace vyššího řádu implikuje zvýšení SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio), které má také svůj limit. Dalším způsobem, jak zvýšit propustnost bezdrátových systémů, je použití více vysílacích a přijímacích antén ( MIMO - Multiple Input Multiple Output) a v tomto případě speciální zpracování signálu. Následuje klasifikace možností MIMO a jejich stručný popis.

Klasický systém (SISO - Single Input Single Output)

Nejprve se podívejme na možnosti MIMO, které lze použít k přenosu dat jednomu uživateli. První klasická a nejjednodušší možnost použití jedné vysílací a jedné přijímací antény je na obrázku níže. Z hlediska terminologie MIMO se takový systém nazývá SISO - Single Input Single Output.

Kapacita takového systému lze vypočítat pomocí Shannonova vzorce:

C = B log 2 (1 + S/N), kde

C B- šířka kanálu; S/N- poměr signál/šum.

Diverzitní příjem (Rx Diversity, SIMO - Single Input Multiple Output)

Rx rozmanitost- jedná se o případ použití více antén na přijímací straně než na vysílací straně. Z pohledu MIMO se takový systém nazývá SIMO - Single Input Multiple Output. Nejjednodušší případ takového systému, kdy je jedna vysílací anténa a dvě přijímací antény, je znázorněn na obrázku níže a nazývá se SIMO 1x2.

Prezentovaná možnost nevyžaduje speciální přípravu signálu během přenosu, takže je v praxi docela jednoduchá. Při použití diverzního příjmu nedochází ke zvýšení propustnosti. Zvyšuje se však spolehlivost přenosu. V případě systému na obrázku výše budou na přijímací straně dva signály a existují různé způsoby, jak je zpracovat. Například může být vybrán signál s nejlepším odstupem signálu od šumu. Tato metoda se nazývá přepínaná diverzita. Nebo lze signály přidat, což umožňuje vyšší odstup signálu od šumu. A tato metoda se nazývá MRC – Maximum Ratio Combining.

Diversity přenos (Tx Diversity, MISO - Multiple Input Single Output)

Rozmanitost Tx je případ použití více antén na vysílací straně než na přijímací straně. Z pohledu MIMO se takový systém nazývá MISO - Multiple Input Single Output. Nejjednodušší případ takového systému, kdy jsou dvě vysílací a jedna přijímací anténa, je znázorněn na obrázku níže a nazývá se MISO 2x1.

Stejně jako SIMO ani MISO nezvyšuje kapacitu kanálu, ale zvyšuje spolehlivost přenosu. Využití MISO zároveň umožňuje přenést potřebné dodatečné zpracování signálu z přijímací strany (mobilní stanice) na vysílací stranu (základnová stanice). Pro generování spolehlivého signálu se používá časoprostorové kódování. V tomto případě je kopie signálu přenášena nejen z jiné antény, ale i v jiném čase. Může být také použito prostorové frekvenční kódování.

Prostorové multiplexování (MIMO - Multiple Input Multiple Output)

Prostorové multiplexování- To je případ použití více antén na vysílací straně a více antén na přijímací straně. Na rozdíl od předchozích možností - MISO a SIMO, popsaných výše, není tato možnost zaměřena na zvýšení spolehlivosti přenosu, ale na zvýšení přenosové rychlosti. Proto se MIMO používá k přenosu dat do mobilních stanic, které jsou v dobrých rádiových podmínkách. Zatímco varianty MISO a SIMO slouží k přenosu dat do mobilních stanic, které jsou v horších rádiových podmínkách. Aby se zvýšila rychlost přenosu dat v případě MIMO, je vstupní datový tok rozdělen do několika toků, z nichž každý je nezávisle vysílán ze samostatné antény. Obrázek níže ukazuje obecné schéma systému MIMO s m vysílací antény a n přijímací antény.

Vzhledem k tomu, že je použit společný kanál, přijímá každá anténa na přijímači signál nejen pro ni určený (na obrázku plné čáry), ale i všechny signály určené pro jiné antény (na obrázku přerušované čáry). Pokud je známa přenosová matice, lze vypočítat a minimalizovat vliv signálů určených pro jiné antény.

Počet nezávislých datových toků, které lze současně přenášet, závisí na počtu použitých antén. Pokud je počet vysílacích a přijímacích antén stejný, pak je počet nezávislých datových toků roven nebo menší než počet antén. Například v případě MIMO 4x4 může být počet nezávislých datových toků 4 nebo méně. Pokud počet vysílacích a přijímacích antén není stejný, pak se počet nezávislých datových toků rovná minimálnímu počtu antén nebo méně. Například v případě MIMO 4x2 může být počet nezávislých datových toků 2 nebo méně.

Chcete-li vypočítat maximální propustnost při použití MIMO, použijte následující vzorec:

C = M B log 2 (1 + S/N), kde

C- kapacita kanálu; M- počet nezávislých datových toků; B- šířka kanálu; S/N- poměr signál/šum.

V závislosti na počtu uživatelů, kterým jsou data současně přenášena, lze rozlišit následující možnosti. MIMO pro jednoho uživatele (SU-MIMO)- když se technologie MIMO používá k přenosu dat jednomu uživateli, to znamená, že všechny datové toky jsou adresovány stejnému uživateli. A MIMO pro více uživatelů (MU-MIMO)- když se technologie MIMO používá k přenosu dat několika uživatelům současně ve stejných zdrojových blocích, to znamená, když jsou nezávislé datové toky adresovány různým uživatelům.