Mimo como funciona. La tecnología MIMO (Multiple Input Multiple Output) es un método de codificación de señales espaciales.
9 de abril de 2014
Hubo un tiempo en que la conexión IR desapareció silenciosa e imperceptiblemente, luego dejaron de usar Bluetooth para el intercambio de datos. Y ahora le toca el turno al Wi-Fi...
Se ha desarrollado un sistema multiusuario con múltiples entradas y salidas, que permite que la red se comunique con más de una computadora al mismo tiempo. Los creadores afirman que cuando se utiliza el mismo rango de ondas de radio asignado para Wi-Fi, la velocidad de intercambio se puede triplicar.
Qualcomm Atheros ha desarrollado un sistema multiusuario, múltiples entradas/múltiples salidas (MU-MIMO) que permite que la red se comunique con más de una computadora al mismo tiempo. La compañía planea comenzar a demostrar la tecnología durante los próximos meses antes de comenzar las entregas a los clientes a principios del próximo año.
Sin embargo, para obtener esta alta velocidad de transferencia, los usuarios deberán actualizar tanto sus computadoras como sus enrutadores de red.
Bajo el protocolo Wi-Fi, los clientes reciben servicio de forma secuencial (solo se utiliza un dispositivo transmisor y receptor durante un cierto intervalo de tiempo) de modo que solo se utiliza una pequeña parte del ancho de banda de la red.
La acumulación de estos eventos secuenciales crea una caída en la velocidad de comunicación a medida que más y más dispositivos se conectan a la red.
El protocolo MU-MIMO (multiusuario, entrada múltiple, salida múltiple) garantiza la transmisión simultánea de información a un grupo de clientes, lo que hace un uso más eficiente del ancho de banda disponible de la red Wi-Fi y, por lo tanto, acelera la transmisión.
Qualcomm cree que estas capacidades serán especialmente útiles en centros de conferencias y cibercafés donde varios usuarios se conectan a la misma red.
La compañía también cree que no se trata sólo de aumentar la velocidad absoluta, sino también de utilizar la red y el tiempo aire de manera más eficiente para soportar el creciente número de dispositivos, servicios y aplicaciones conectados.
Qualcomm planea vender chips MU-Mimo a fabricantes de enrutadores, puntos de acceso, teléfonos inteligentes, tabletas y otros dispositivos habilitados para Wi-Fi. Los primeros chips podrán manejar cuatro flujos de datos simultáneamente; El soporte tecnológico se incluirá en los chips Atheros 802.11ac y en los procesadores móviles Snapdragon 805 y 801. Este año se realizará una demostración de la tecnología y las primeras entregas de chips están previstas para el primer trimestre del próximo año.
Bueno, ahora si alguien quiere profundizar más en esta tecnología, sigamos…
MIMO(Múltiples entradas, múltiples salidas - múltiples entradas y múltiples salidas) es una tecnología utilizada en sistemas de comunicación inalámbrica (WIFI, WI-MAX, redes de comunicación celular), que puede mejorar significativamente la eficiencia espectral del sistema, la velocidad máxima de transferencia de datos y la capacidad de la red. . La principal forma de lograr los beneficios anteriores es transmitir datos desde el origen al destino a través de múltiples conexiones de radio, de donde la tecnología recibe su nombre. Consideremos los antecedentes de este problema y determinemos las razones principales que llevaron al uso generalizado de la tecnología MIMO.
La necesidad de conexiones de alta velocidad que brinden una alta calidad de servicio (QoS) con alta tolerancia a fallas crece año tras año. Esto se ve facilitado en gran medida por la aparición de servicios como VoIP (Voice over Internet Protocol), videoconferencias, VoD (Video on Demand), etc. Sin embargo, la mayoría de las tecnologías inalámbricas no permiten brindar a los suscriptores un servicio de alta calidad en el borde de la red. área de cobertura. En los sistemas de comunicación celular y otros sistemas inalámbricos, la calidad de la conexión, así como la velocidad de transferencia de datos disponible, disminuye rápidamente con la distancia desde la estación base (BTS). Al mismo tiempo, la calidad de los servicios también disminuye, lo que en última instancia conduce a la imposibilidad de brindar servicios en tiempo real con alta calidad en toda el área de cobertura de radio de la red. Para solucionar este problema, puede intentar instalar estaciones base lo más densamente posible y organizar la cobertura interna en todos los lugares con niveles de señal bajos. Sin embargo, esto requerirá importantes costes financieros, lo que en última instancia conducirá a un aumento del coste del servicio y una disminución de la competitividad. Así, para solucionar este problema se requiere una innovación original que, a ser posible, utilice el rango de frecuencia actual y no requiera la construcción de nuevas instalaciones de red.
Características de la propagación de ondas de radio.
Para comprender los principios de funcionamiento de la tecnología MIMO, es necesario considerar los principios generales de la propagación de ondas de radio en el espacio. Las ondas emitidas por distintos sistemas de radio inalámbricos en el rango superior a 100 MHz se comportan en muchos aspectos como rayos de luz. Cuando las ondas de radio encuentran cualquier superficie durante la propagación, dependiendo del material y el tamaño del obstáculo, parte de la energía se absorbe, otra parte la atraviesa y el resto se refleja. La relación entre la proporción de energía absorbida, reflejada y transmitida está influenciada por muchos factores externos, incluida la frecuencia de la señal. Además, la energía de la señal reflejada y transmitida puede cambiar la dirección de su propagación adicional y la señal misma se divide en varias ondas.
La señal que se propaga según las leyes anteriores desde la fuente al receptor, después de encontrar numerosos obstáculos, se divide en muchas ondas, de las cuales solo una parte llega al receptor. Cada una de las ondas que llegan al receptor forma el llamado camino de propagación de la señal. Además, debido al hecho de que diferentes ondas se reflejan desde diferentes números de obstáculos y recorren diferentes distancias, diferentes caminos tienen diferentes retrasos.
En entornos urbanos densos, debido a una gran cantidad de obstáculos como edificios, árboles, automóviles, etc., muy a menudo surge una situación en la que no hay visibilidad directa entre las antenas del equipo de abonado (MS) y de la estación base (BTS). En este caso, la única opción para que la señal llegue al receptor es a través de ondas reflejadas. Sin embargo, como se señaló anteriormente, una señal reflejada repetidamente ya no tiene la energía original y puede llegar tarde. Una dificultad particular también surge por el hecho de que los objetos no siempre permanecen estacionarios y la situación puede cambiar significativamente con el tiempo. En este sentido, surge el problema de la propagación de señales por trayectos múltiples, uno de los problemas más importantes en los sistemas de comunicación inalámbrica.
Propagación por trayectos múltiples: ¿un problema o una ventaja?
Se utilizan varias soluciones diferentes para combatir la propagación de señales por trayectos múltiples. Una de las tecnologías más comunes es Recibir Diversidad. Su esencia radica en el hecho de que para recibir una señal no se utilizan una, sino varias antenas (generalmente dos, con menos frecuencia cuatro), ubicadas a cierta distancia entre sí. Así, el destinatario no tiene una, sino dos copias de la señal transmitida, que llegaron por diferentes vías. Esto hace posible recolectar más energía de la señal original, porque Las ondas recibidas por una antena pueden no ser recibidas por otra y viceversa. Además, las señales que llegan desfasadas a una antena pueden llegar en fase a otra. Este diseño de interfaz de radio se puede denominar entrada única y salida múltiple (SIMO), a diferencia del diseño estándar de entrada única y salida única (SISO). También se puede utilizar el método inverso: cuando se utilizan varias antenas para transmisión y una para recepción. Esto también aumenta la energía total de la señal original recibida por el receptor. Este circuito se llama Salida única de entrada múltiple (MISO). En ambos esquemas (SIMO y MISO), se instalan varias antenas en el lado de la estación base, porque Es difícil implementar diversidad de antenas en un dispositivo móvil en una distancia suficientemente grande sin aumentar el tamaño del propio equipo terminal.
Como resultado de un razonamiento adicional, llegamos al esquema de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO). En este caso se instalan varias antenas para transmisión y recepción. Sin embargo, a diferencia de los esquemas anteriores, este esquema de diversidad permite no sólo combatir la propagación de señales por trayectos múltiples, sino también obtener algunas ventajas adicionales. Al utilizar múltiples antenas para transmisión y recepción, a cada par de antenas transmisoras/receptoras se le puede asignar una ruta separada para transmitir información. En este caso, la recepción de diversidad la realizarán las antenas restantes, y esta antena también servirá como antena adicional para otras rutas de transmisión. Como resultado, teóricamente es posible aumentar la velocidad de transferencia de datos tantas veces como se utilicen antenas adicionales. Sin embargo, la calidad de cada ruta de radio impone una limitación significativa.
Cómo funciona MIMO
Como se señaló anteriormente, para organizar la tecnología MIMO, es necesario instalar varias antenas en los lados transmisor y receptor. Normalmente, se instala un número igual de antenas en la entrada y salida del sistema, porque en este caso, se alcanza la velocidad máxima de transferencia de datos. Para mostrar el número de antenas en recepción y transmisión, junto con el nombre de la tecnología “MIMO”, se suele mencionar la designación “AxB”, donde A es el número de antenas en la entrada del sistema y B es el número de antenas en la entrada del sistema. producción. En este caso, el sistema implica una conexión por radio.
La tecnología MIMO requiere algunos cambios en la estructura del transmisor en comparación con los sistemas convencionales. Consideremos solo una de las formas más sencillas y posibles de organizar la tecnología MIMO. En primer lugar, se necesita un divisor de flujo en el lado transmisor, que dividirá los datos destinados a la transmisión en varios subflujos de baja velocidad, cuyo número depende del número de antenas. Por ejemplo, para MIMO 4x4 y una velocidad de datos de entrada de 200 Mbit/s, el divisor creará 4 flujos de 50 Mbit/s cada uno. A continuación, cada uno de estos flujos debe transmitirse a través de su propia antena. Normalmente, las antenas de transmisión se instalan con cierta separación espacial para proporcionar la mayor cantidad posible de señales espurias que surgen como resultado de las reflexiones. En una de las posibles formas de organizar la tecnología MIMO, la señal se transmite desde cada antena con una polarización diferente, lo que permite identificarla al recibirla. Sin embargo, en el caso más simple, cada una de las señales transmitidas resulta estar marcada por el propio medio de transmisión (retardo, atenuación y otras distorsiones).
En el lado receptor, varias antenas reciben la señal del aire. Además, las antenas en el lado receptor también se instalan con cierta diversidad espacial, asegurando así la diversidad de recepción, como se explicó anteriormente. Las señales recibidas llegan a receptores cuyo número corresponde al número de antenas y vías de transmisión. Además, cada uno de los receptores recibe señales de todas las antenas del sistema. Cada uno de estos sumadores extrae del flujo total la energía de la señal únicamente del camino del que es responsable. Lo hace de acuerdo con algún atributo predeterminado que se suministró a cada una de las señales, o mediante el análisis de retardo, atenuación, cambio de fase, es decir. Conjunto de distorsiones o “huellas dactilares” del medio de propagación. Dependiendo del principio de funcionamiento del sistema (espacio-tiempo en capas de Bell Laboratories - BLAST, control selectivo de velocidad por antena (SPARC), etc.), la señal transmitida puede repetirse después de un cierto tiempo o transmitirse con un ligero retraso a través de otros antenas.
Un fenómeno inusual que puede ocurrir en un sistema MIMO es que la velocidad de datos del sistema MIMO puede reducirse cuando hay una línea de visión entre la fuente de señal y el receptor. Esto se debe principalmente a una disminución en la severidad de las distorsiones en el espacio circundante, que marca cada una de las señales. Como resultado, resulta difícil separar las señales en el extremo receptor y comienzan a influirse entre sí. Por tanto, cuanto mayor sea la calidad de la conexión de radio, menos beneficios se podrán obtener de MIMO.
MIMO multiusuario (MU-MIMO)
El principio de organización de las comunicaciones por radio discutido anteriormente se refiere al llamado MIMO de usuario único (SU-MIMO), donde solo hay un transmisor y un receptor de información. En este caso, tanto el transmisor como el receptor pueden coordinar claramente sus acciones y, al mismo tiempo, no hay factor de sorpresa cuando pueden aparecer nuevos usuarios en el aire. Este esquema es muy adecuado para sistemas pequeños, por ejemplo, para organizar la comunicación en una oficina doméstica entre dos dispositivos. A su vez, la mayoría de los sistemas, como WI-FI, WIMAX y sistemas de comunicación celular, son multiusuario, es decir. Tienen un solo centro y varios objetos remotos, con cada uno de los cuales es necesario organizar una comunicación por radio. Así, surgen dos problemas: por un lado, la estación base debe transmitir una señal a muchos suscriptores a través del mismo sistema de antena (transmisión MIMO), y al mismo tiempo recibir una señal a través de las mismas antenas de varios suscriptores (MIMO MAC - Múltiples Canales de Acceso).
En la dirección ascendente, de MS a BTS, los usuarios transmiten su información simultáneamente en la misma frecuencia. En este caso, surge una dificultad para la estación base: es necesario separar las señales de diferentes suscriptores. Una de las posibles formas de combatir este problema es también el método de procesamiento lineal, que implica una codificación preliminar de la señal transmitida. La señal original, según este método, se multiplica por una matriz que se compone de coeficientes que reflejan el efecto de interferencia de otros suscriptores. La matriz se elabora en función de la situación actual de la radio: número de abonados, velocidades de transmisión, etc. Así, antes de la transmisión, la señal está sujeta a una distorsión inversa a la que encontrará durante la transmisión de radio.
En el enlace descendente, en la dirección de BTS a MS, la estación base transmite señales simultáneamente en el mismo canal a varios suscriptores a la vez. Esto lleva al hecho de que la señal transmitida para un suscriptor afecta la recepción de todas las demás señales, es decir, se produce interferencia. Las posibles opciones para combatir este problema son utilizar Smart Antena o utilizar tecnología de codificación de papel sucio. Echemos un vistazo más de cerca a la tecnología del papel sucio. El principio de funcionamiento se basa en un análisis del estado actual de las ondas de radio y del número de suscriptores activos. El único (primer) abonado transmite sus datos a la estación base sin codificar ni cambiar sus datos, porque no hay interferencia de otros suscriptores. El segundo suscriptor codificará, es decir. cambie la energía de su señal para no interferir con la primera y no exponer su señal a la influencia de la primera. Los suscriptores posteriores que se agreguen al sistema también seguirán este principio y se basarán en la cantidad de suscriptores activos y el efecto de las señales que transmiten.
Aplicación de MIMO
En la última década, la tecnología MIMO ha sido una de las formas más relevantes de aumentar el rendimiento y la capacidad de los sistemas de comunicación inalámbrica. Veamos algunos ejemplos del uso de MIMO en varios sistemas de comunicación.
El estándar WiFi 802.11n es uno de los ejemplos más llamativos del uso de la tecnología MIMO. Según él, permite mantener velocidades de hasta 300 Mbit/s. Además, el estándar anterior 802.11g sólo permitía 50 Mbit/s. Además de aumentar las tasas de transferencia de datos, el nuevo estándar, gracias a MIMO, también permite una mejor calidad de servicio en áreas con baja intensidad de señal. 802.11n se utiliza no solo en sistemas punto/multipunto (Punto/Multipunto), el nicho más común de uso de la tecnología WiFi para organizar una LAN (red de área local), sino también para organizar conexiones punto/punto que se utilizan para organizar la comunicación troncal. canales a varias velocidades de cientos de Mbit/s y permitiendo la transmisión de datos a lo largo de decenas de kilómetros (hasta 50 km).
El estándar WiMAX también tiene dos versiones que introducen nuevas capacidades a los usuarios que utilizan la tecnología MIMO. El primero, 802.16e, proporciona servicios de banda ancha móvil. Le permite transmitir información a velocidades de hasta 40 Mbit/s en dirección desde la estación base hasta el equipo del abonado. Sin embargo, MIMO en 802.16e se considera una opción y se utiliza en la configuración más simple: 2x2. En la próxima versión, 802.16m MIMO se considera una tecnología obligatoria, con posible configuración 4x4. En este caso, WiMAX ya se puede atribuir a los sistemas de comunicación celular, es decir, a su cuarta generación (debido a la alta velocidad de transferencia de datos), porque Tiene una serie de características inherentes a las redes celulares: roaming, traspaso, conexiones de voz. En el caso del uso móvil se pueden alcanzar teóricamente velocidades de 100 Mbit/s. En versión fija, la velocidad puede alcanzar 1 Gbit/s.
De mayor interés es el uso de la tecnología MIMO en sistemas de comunicación celular. Esta tecnología se ha utilizado desde la tercera generación de sistemas de comunicación celular. Por ejemplo, en el estándar UMTS, en Rel. 6 se utiliza junto con la tecnología HSPA que admite velocidades de hasta 20 Mbit/s y en Rel. 7 – con HSPA+, donde la velocidad de transferencia de datos alcanza los 40 Mbit/s. Sin embargo, MIMO aún no ha encontrado un uso generalizado en los sistemas 3G.
Los sistemas, concretamente LTE, también permiten el uso de MIMO en configuraciones de hasta 8x8. En teoría, esto permitiría transmitir datos desde la estación base al abonado a más de 300 Mbit/s. Otro punto positivo importante es la calidad de la conexión estable incluso en el borde de la celda. En este caso, incluso a una distancia considerable de la estación base, o cuando se encuentre en una habitación remota, solo se observará una ligera disminución en la velocidad de transferencia de datos.
Por tanto, la tecnología MIMO encuentra aplicación en casi todos los sistemas de transmisión de datos inalámbricos. Además, su potencial no se ha agotado. Ya se están desarrollando nuevas opciones de configuración de antenas, hasta 64x64 MIMO. Esto nos permitirá alcanzar velocidades de datos, capacidad de red y eficiencia espectral aún mayores en el futuro.
La tecnología MIMO jugó un papel muy importante en el desarrollo del WiFi. Hace unos años era imposible imaginar otros dispositivos con un rendimiento de 300 Mbit/s o superior. La aparición de nuevos estándares de comunicación de alta velocidad, por ejemplo 802.11n, se debió en gran medida a MIMO.
En general, vale la pena mencionar aquí que cuando hablamos de tecnología WiFi, en realidad nos referimos a uno de los estándares de comunicación, específicamente IEEE 802.11. WiFi se convirtió en una marca después de que surgieran perspectivas tentadoras para el uso de la transmisión inalámbrica de datos. Puedes leer un poco más sobre la tecnología Wi-Fi y el estándar 802.11 en.
¿Qué es la tecnología MIMO?
Para dar la definición más simple posible, entonces MIMO es transmisión de datos multiflujo. La abreviatura se puede traducir del inglés como "varias entradas, múltiples salidas". A diferencia de su predecesor (SingleInput/SingleOutput), en los dispositivos compatibles con MIMO la señal se transmite en un canal de radio utilizando no uno, sino varios receptores y transmisores. Al indicar las características técnicas de los dispositivos WiFi, se indica su número junto a la abreviatura. Por ejemplo, 3x2 significa 3 transmisores de señal y 2 antenas receptoras.
Además, MIMO utiliza multiplexación espacial. Detrás del aterrador nombre se esconde la tecnología de transmisión simultánea de varios paquetes de datos a través de un canal. Gracias a esta “densificación” del canal, su rendimiento se puede duplicar o más.
MIMO y Wi-Fi
Con la creciente popularidad de la transmisión inalámbrica de datos a través de conexiones WiFi, por supuesto, los requisitos para su velocidad han aumentado. Y fue la tecnología MIMO y otros desarrollos que la tomaron como base los que hicieron posible aumentar el rendimiento varias veces. El desarrollo de WiFi sigue el camino del desarrollo de los estándares 802.11: a, b, g, n, etc. No en vano mencionamos la aparición del estándar 802.11n. Entrada múltiple Salida múltiple es su componente clave, que permite aumentar la velocidad del canal de una conexión inalámbrica. desde 54 Mbit/s hasta más de 300 Mbit/s.
El estándar 802.11n le permite utilizar un ancho de canal estándar de 20 MHz o una línea de banda ancha de 40 MHz con mayor rendimiento. Como se mencionó anteriormente, la señal se refleja muchas veces, por lo que se utilizan múltiples flujos en un canal de comunicación.
Gracias a esto, el acceso a Internet basado en WiFi ahora permite no sólo navegar, consultar el correo electrónico y comunicarse en ICQ, sino también jugar en línea, ver videos en línea, comunicarse por Skype y otro tráfico "pesado".
El estándar más nuevo también utiliza tecnología MIMO.
Problemas con el uso de MIMO en WIFI
En los albores de la tecnología, existía la dificultad de combinar dispositivos, trabajando con y sin soporte MIMO. Sin embargo, ahora esto ya no es tan relevante: casi todos los fabricantes de equipos inalámbricos que se precian lo utilizan en sus dispositivos.
Además, uno de los problemas con la llegada de la tecnología de transmisión de datos que utiliza múltiples receptores y múltiples transmisores fue el precio del dispositivo. Sin embargo, aquí la empresa hizo una verdadera revolución de precios. No sólo logró iniciar la producción de equipos inalámbricos con soporte MIMO, sino que también lo hizo a precios muy asequibles. Mire, por ejemplo, el coste de un paquete típico de una empresa: (estación base), (lado del cliente). Y en estos dispositivos no se trata solo de MIMO, sino de propiedad mejorada. tecnología airmax basado en ello.
El único problema que persiste es el aumento del número de antenas y transmisores (actualmente un máximo de 3) para dispositivos con PoE. Es difícil proporcionar energía a un diseño que consume más energía, pero nuevamente, Ubiquiti está haciendo progresos constantes en esta dirección.
Tecnología AirMAX
Ubiquiti Networks es un líder reconocido en el desarrollo e implementación de tecnologías WiFi innovadoras, incluido MIMO. Fue sobre esta base que Ubiquiti desarrolló y patentó la tecnología. airmax. Su esencia es que la recepción y transmisión de una señal a través de varias antenas en un canal está ordenada y estructurada por el protocolo TDMA con aceleración de hardware: los paquetes de datos se separan en intervalos de tiempo separados, las colas de transmisión se coordinan.
Esto le permite ampliar la capacidad del canal y aumentar la cantidad de suscriptores conectados sin pérdida de calidad de la comunicación. Esta solución es eficaz, fácil de usar y, lo que es más importante, económica. A diferencia de equipos similares utilizados en redes WiMAX, los equipos de Ubiquiti Networks con tecnología AirMAX tienen un precio agradable.
sitio web
Tecnología basada en el estándar WiFi IEEE 802.11n.
Wi-vida proporciona una breve descripción general de la tecnología WiFi IEEE 802.11n .
Información ampliada a nuestra publicaciones en vídeo.
Primero generación de dispositivos compatibles con el estándar WiFi 802.11n apareció en el mercado hace varios años. Tecnología MIMO (
MIMO: entrada múltiple/salida múltiple -múltiples entradas/múltiples salidas) es el núcleo de 802.11n. Es un sistema de radio con múltiples rutas de transmisión y recepción separadas. Los sistemas MIMO se describen utilizando el número de transmisores y receptores. El estándar WiFi 802.11n define un conjunto de combinaciones posibles desde 1x1 hasta 4x4.
En un caso típico de instalación de una red Wi-Fi en interiores, por ejemplo en una oficina, taller, hangar, hospital, la señal de radio rara vez viaja por el camino más corto entre el transmisor y el receptor debido a paredes, puertas y otros obstáculos. La mayoría de estos entornos tienen muchas superficies diferentes que reflejan la señal de radio (onda electromagnética) como un espejo refleja la luz. Después de la reflexión, se forman múltiples copias de la señal WiFi original. Cuando varias copias de una señal WiFi viajan por diferentes caminos desde el transmisor al receptor, la señal que tome el camino más corto será la primera, y las siguientes copias (o el eco reflejado de la señal) llegarán un poco más tarde debido a que son más largas. caminos. Esto se denomina propagación de señales por trayectos múltiples (multipath). Las condiciones para la propagación múltiple cambian constantemente porque... Los dispositivos Wi-Fi a menudo se mueven (un teléfono inteligente con Wi-Fi en las manos del usuario), varios objetos se mueven creando interferencias (personas, coches, etc.). Si las señales llegan en diferentes momentos y en diferentes ángulos, esto puede causar distorsión y posible atenuación de la señal.
Es importante recordar que WiFi 802.11 n con soporte MIMO y un gran número de receptores pueden reducir los efectos de trayectos múltiples y la interferencia destructiva, pero en cualquier caso es mejor reducir las condiciones de trayectos múltiples siempre que sea posible. Uno de los puntos más importantes es mantener las antenas lo más lejos posible de objetos metálicos (principalmente antenas omnidireccionales WiFi, que tienen un patrón de radiación circular u omnidireccional).
Necesario Entienda claramente que no todos los clientes Wi-Fi y puntos de acceso WiFi son iguales desde el punto de vista MIMO.
Hay clientes 1x1, 2x1, 3x3, etc. Por ejemplo, los dispositivos móviles como los teléfonos inteligentes suelen admitir MIMO 1x 1, a veces 1x 2. Esto se debe a dos problemas clave:
1. la necesidad de garantizar un bajo consumo de energía y una larga duración de la batería,
2. dificultad para disponer varias antenas con el espacio adecuado en un paquete pequeño.
Lo mismo se aplica a otros dispositivos móviles: tabletas, PDA, etc.
Los portátiles de gama alta suelen admitir MIMO hasta 3x3 (MacBook Pro, etc.).
vamos Veamos los tipos principales. MIMO en redes WiFi.
Por ahora omitiremos los detalles del número de transmisores y receptores. Es importante entender el principio.
Primer tipo: Diversidad al recibir señal en un dispositivo WiFi
Si en el punto de recepción hay al menos dos receptores acoplados con diversidad de antenas,
entonces es muy posible analizar todas las copias en cada receptor para seleccionar las mejores señales.
Además, se pueden realizar diversas manipulaciones con estas señales, pero nos interesa, en primer lugar,
la posibilidad de combinarlos mediante tecnología MRC (Maximum Ratio Combined). La tecnología MRC se analizará con más detalle a continuación.
Segundo tipo: Diversidad al enviar señal a un dispositivo WiFi
Si en el punto de envío hay al menos dos transmisores WiFi conectados con antenas espaciadas, entonces es posible enviar un grupo de señales idénticas para aumentar el número de copias de información, aumentar la confiabilidad en la transmisión y reducir la necesidad de reenviar datos en el canal de radio en caso de pérdida.
Tercer tipo: Multiplexación espacial de señales en un dispositivo WiFi
(combinación de señales)
Si en el punto de envío y en el punto de recepción hay al menos dos transmisores WiFi conectados con antenas separadas, entonces es posible enviar un conjunto de información diferente a través de diferentes señales para crear la posibilidad de combinar virtualmente dichos flujos de información en uno. canal de transmisión de datos, cuyo rendimiento total tiende a la suma de los flujos individuales que lo componen. Esto se llama multiplexación espacial. Pero aquí es extremadamente importante garantizar la posibilidad de una separación de alta calidad de todas las señales fuente, lo que requiere una gran
SNR - relación señal/ruido.
tecnología MRC
(relación máxima combinada ) se utiliza en muchos puntos de acceso modernos wifi clase corporativa.
M.R.C. destinado a aumentar el nivel de la señal en la dirección desde wifi cliente al punto de acceso WiFi 802.11.
Algoritmo de trabajo M.R.C. Implica la recopilación en varias antenas y receptores de todas las señales directas y reflejadas durante la propagación por trayectos múltiples. El siguiente es un procesador especial ( DSP ) selecciona la mejor señal de cada receptor y realiza la combinación. De hecho, el procesamiento matemático implementa un cambio de fase virtual para crear una interferencia positiva con las señales que se agregan. Por tanto, la señal total resultante tiene características significativamente mejores que todas las originales.
M.R.C. le permite proporcionar condiciones de funcionamiento significativamente mejores para dispositivos móviles de bajo consumo en la red estándar wifi . 
En sistemas WiFi 802.11n
Las ventajas de la propagación por trayectos múltiples se aprovechan para transmitir múltiples señales de radio simultáneamente. Cada una de estas señales, llamadas " flujos espaciales", se envía desde una antena separada utilizando un transmisor separado. Debido a que hay cierta distancia entre las antenas, cada señal sigue un camino ligeramente diferente hasta el receptor. Este efecto se llama " diversidad espacial" El receptor también está equipado con varias antenas con sus propios módulos de radio separados, que decodifican de forma independiente las señales entrantes, y cada señal se combina con señales de otros módulos de radio receptores. De este modo se reciben simultáneamente varios flujos de datos. Esto proporciona un rendimiento significativamente mayor que los sistemas WiFi 802.11 anteriores, pero también requiere un cliente compatible con 802.11n.
Ahora profundicemos un poco más en este tema:
En dispositivos WiFi con MIMO es posible dividir todo el flujo de información entrante en varios flujos de datos diferentes mediante multiplexación espacial para su posterior envío. Se utilizan varios transmisores y antenas para enviar diferentes transmisiones en el mismo canal de frecuencia. Una forma de visualizar esto es que se puede transmitir alguna frase de texto de modo que la primera palabra se envíe a través de un transmisor, la segunda a través de otro transmisor, etc.
Naturalmente, el lado receptor debe admitir la misma funcionalidad (MIMO) para aislar completamente varias señales, reensamblarlas y combinarlas utilizando, nuevamente, multiplexación espacial. De esta manera tenemos la oportunidad de restaurar el flujo de información original. La tecnología presentada le permite dividir un gran flujo de datos en un conjunto de flujos más pequeños y transmitirlos por separado unos de otros. En general, esto permite utilizar de manera más eficiente el entorno de radio y específicamente las frecuencias asignadas para Wi-Fi. 
Tecnología Wi-Fi 802.11n
También define cómo se puede utilizar MIMO para mejorar la SNR en el receptor mediante la formación de haces de transmisión. Con esta técnica es posible controlar el proceso de envío de señales desde cada antena de manera que se mejoren los parámetros de la señal recibida en el receptor. En otras palabras, además de enviar múltiples flujos de datos, se pueden usar múltiples transmisores para lograr una SNR más alta en el punto de recepción y, como resultado, una velocidad de datos más alta en el cliente.
Es necesario tener en cuenta las siguientes cosas:
1. El procedimiento de formación de haz de transmisión definido en el estándar Wi-Fi 802.11n requiere la colaboración con el receptor (de hecho, con el dispositivo cliente) para recibir información sobre el estado de la señal en el receptor. Aquí es necesario tener soporte para esta funcionalidad en ambos lados del canal, tanto en el transmisor como en el receptor.
2. Debido a la complejidad de este procedimiento, la formación de haz de transmisión no era compatible con la primera generación de chips 802.11n tanto en el lado del terminal como en el lado del punto de acceso. Actualmente, la mayoría de los chips existentes para dispositivos cliente tampoco admiten esta funcionalidad.
3. Existen soluciones para construir redes. wifi , que le permiten controlar completamente el patrón de radiación en los puntos de acceso sin la necesidad de recibir comentarios de los dispositivos del cliente.
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Vivimos en la era de la revolución digital, querido anónimo. Antes de que tengamos tiempo de acostumbrarnos a alguna nueva tecnología, ya nos ofrecen por todos lados otra aún más nueva y avanzada. Y mientras languidecemos pensando si esta tecnología realmente nos ayudará a tener una Internet más rápida o simplemente nos están estafando por dinero nuevamente, los diseñadores en este momento están desarrollando una tecnología aún más nueva que se nos ofrecerá en lugar de la actual en literalmente 2 años. Esto también se aplica a la tecnología de antena MIMO.
¿Qué tipo de tecnología es MIMO? Múltiples entradas y múltiples salidas: múltiples entradas y múltiples salidas. En primer lugar, la tecnología MIMO es una solución integral y va más allá de las antenas. Para comprender mejor este hecho, vale la pena hacer un breve recorrido por la historia del desarrollo de las comunicaciones móviles. Los desarrolladores se enfrentan a la tarea de transmitir una mayor cantidad de información por unidad de tiempo, es decir aumentar la velocidad. Por analogía con el suministro de agua: entregue al usuario un mayor volumen de agua por unidad de tiempo. Podemos hacerlo aumentando el “diámetro de la tubería” o, por analogía, ampliando la banda de frecuencia de comunicación. Inicialmente, el estándar GSM estaba diseñado para el tráfico de voz y tenía un ancho de canal de 0,2 MHz. Eso fue suficiente. Además, existe el problema de proporcionar acceso multiusuario. Se puede solucionar dividiendo los suscriptores por frecuencia (FDMA) o por tiempo (TDMA). GSM utiliza ambos métodos simultáneamente. Como resultado, tenemos un equilibrio entre el máximo número posible de suscriptores en la red y el mínimo ancho de banda posible para el tráfico de voz. Con el desarrollo de Internet móvil, esta banda mínima se ha convertido en una carrera de obstáculos para aumentar la velocidad. Dos tecnologías basadas en la plataforma GSM, GPRS y EDGE, alcanzaron una velocidad máxima de 384 kBit/s. Para aumentar aún más la velocidad, era necesario ampliar el ancho de banda para el tráfico de Internet y al mismo tiempo utilizar, si era posible, la infraestructura GSM. Como resultado, se desarrolló el estándar UMTS. La principal diferencia aquí es la expansión de la banda inmediatamente a 5 MHz y, para garantizar el acceso de múltiples usuarios, el uso de la tecnología de acceso al código CDMA, en la que varios suscriptores operan simultáneamente en el mismo canal de frecuencia. Esta tecnología se denominó W-CDMA, destacando que opera en banda ancha. Este sistema se llamó sistema de tercera generación: 3G, pero al mismo tiempo es un complemento de GSM. Así, obtuvimos un amplio “tubo” de 5 MHz, lo que nos permitió inicialmente aumentar la velocidad a 2 Mbit/s.
¿De qué otra manera podemos aumentar la velocidad si no tenemos la oportunidad de aumentar aún más el "diámetro de la tubería"? Podemos paralelizar el flujo en varias partes, enviar cada parte a través de una pequeña tubería separada y luego combinar estos flujos separados en el extremo receptor en un flujo amplio. Además, la velocidad depende de la probabilidad de errores en el canal. Al reducir esta probabilidad mediante codificación redundante, corrección de errores directos y el uso de métodos más avanzados para modular la señal de radio, también podemos aumentar la velocidad. Todos estos desarrollos (junto con la expansión de la "tubería" mediante el aumento del número de operadores por canal) se utilizaron constantemente para seguir mejorando el estándar UMTS y se denominaron HSPA. Esto no es un reemplazo para W-CDMA, sino una actualización suave y dura de esta plataforma principal.
El consorcio internacional 3GPP está desarrollando estándares para 3G. La tabla resume algunas características de las diferentes versiones de este estándar:
| Velocidad 3G HSPA y características tecnológicas clave | ||||
|---|---|---|---|---|
| Lanzamiento 3GPP | Tecnologías | Velocidad de enlace descendente (MBPS) | Velocidad de enlace ascendente (MBPS) | |
| Versión 6 | HSPA | 14.4 | 5.7 | |
| Versión 7 | HSPA+ Enlace descendente MIMO 2x2 de 5 MHz |
28 | 11 | |
| Versión 8 | DC-HSPA+ Enlace descendente MIMO 2x5 MHz, 2x2 |
42 | 11 | |
| Versión 9 | DC-HSPA+ 2x5 MHz, enlace descendente 2x2 MIMO, Enlace ascendente de 2x5 MHz |
84 | 23 | |
| Versión 10 | MC-HSPA+ 4x5 MHz, enlace descendente MIMO 2x2, Enlace ascendente de 2x5 MHz |
168 | 23 | |
| Versión 11 | MC-HSPA+ Enlace descendente MIMO de 8x5 MHz 2x2/4x4, Enlace ascendente MIMO 2x5 MHz 2x2 |
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La tecnología 4G LTE, además de ser retrocompatible con las redes 3G, lo que le permitió prevalecer sobre WiMAX, es capaz de alcanzar velocidades aún mayores en el futuro, hasta 1 Gbit/s y superiores. Aquí se utilizan tecnologías aún más avanzadas para transferir el flujo digital a la interfaz aérea, por ejemplo la modulación OFDM, que se integra muy bien con la tecnología MIMO.
Entonces, ¿qué es MIMO? Al paralelizar el flujo en varios canales, puede enviarlos de diferentes maneras a través de varias antenas "por aire" y recibirlos con las mismas antenas independientes en el lado receptor. De esta manera obtenemos varias “tuberías” independientes a través de la interfaz aérea. sin ampliar los carriles. Esta es la idea principal MIMO. Cuando las ondas de radio se propagan en un canal de radio, se observa un desvanecimiento selectivo. Esto es especialmente notable en áreas urbanas densas, si el abonado está en movimiento o en el borde del área de servicio del celular. El desvanecimiento en cada “tubo” espacial no ocurre simultáneamente. Por tanto, si transmitimos la misma información a través de dos canales MIMO con un pequeño retraso, habiéndole superpuesto previamente un código especial (método Alamuoti, superposición de códigos de cuadrado mágico), podremos recuperar los símbolos perdidos en el lado receptor, lo que equivale a mejorando la relación señal-señal de ruido hasta 10-12 dB. Como resultado, esta tecnología conduce nuevamente a un aumento de la velocidad. De hecho, se trata de una técnica de diversidad conocida desde hace mucho tiempo (Rx Diversity) integrada orgánicamente en la tecnología MIMO.
En definitiva, debemos entender que MIMO debe ser compatible tanto en la base como en nuestro módem. Por lo general, en 4G el número de canales MIMO es múltiplo de dos: 2, 4, 8 (en los sistemas Wi-Fi se ha generalizado el sistema 3x3 de tres canales) y se recomienda que su número coincida tanto en la base como en el módem. . Por lo tanto, para solucionar este hecho, MIMO se determina con los canales de recepción∗transmisión: 2x2 MIMO, 4x4 MIMO, etc. Hasta ahora nos ocupamos principalmente de 2x2 MIMO.
¿Qué antenas se utilizan en la tecnología MIMO? Estas son antenas normales, solo es necesario que haya dos (para 2x2 MIMO). Para separar los canales se utiliza la polarización ortogonal, la llamada polarización X. En este caso, la polarización de cada antena con respecto a la vertical se desplaza 45° y entre sí, 90°. Este ángulo de polarización pone a ambos canales en igualdad de condiciones, ya que con una orientación horizontal/vertical de las antenas, uno de los canales inevitablemente recibiría una mayor atenuación debido a la influencia de la superficie terrestre. Al mismo tiempo, un cambio de polarización de 90° entre las antenas permite desacoplar los canales entre sí al menos entre 18 y 20 dB.
Para MIMO, usted y yo necesitaremos un módem con dos entradas de antena y dos antenas en el techo. Sin embargo, la pregunta sigue siendo si esta tecnología es compatible con la estación base. En los estándares 4G LTE y WiMAX, dicho soporte está disponible tanto en el lado de los dispositivos del suscriptor como en la base. En una red 3G no todo es tan sencillo. Ya hay miles de dispositivos funcionando en la red que no son compatibles con MIMO, para los cuales la introducción de esta tecnología tiene el efecto contrario: se reduce el rendimiento de la red. Por tanto, los operadores aún no tienen prisa por implementar MIMO de forma universal en las redes 3G. Para que la base proporcione alta velocidad a los suscriptores, ella misma debe tener un buen transporte, es decir, se le debe conectar un “tubo grueso”, preferiblemente fibra óptica, lo que tampoco es siempre el caso. Por tanto, en las redes 3G la tecnología MIMO está actualmente en pañales y en desarrollo está siendo probada tanto por operadores como por usuarios, y estos últimos no siempre tienen éxito. Por lo tanto, debes confiar en las antenas MIMO sólo en redes 4G. En el borde del área de servicio de la célula, se pueden utilizar antenas de alta ganancia, como antenas de espejo, para las cuales ya se encuentran disponibles en el mercado transmisiones MIMO. 
En las redes Wi-Fi, la tecnología MIMO está fijada en los estándares IEEE 802.11n e IEEE 802.11ac y ya es compatible con muchos dispositivos. Mientras asistimos a la llegada de la tecnología MIMO 2x2 a las redes 3G-4G, los desarrolladores no se quedan quietos. Ya se están desarrollando tecnologías MIMO 64x64 con antenas inteligentes con patrón de radiación adaptativo. Aquellos. si nos movemos del sofá a un sillón o vamos a la cocina, nuestra tableta lo notará y orientará el patrón de radiación de la antena incorporada en la dirección correcta. ¿Alguien necesitará este sitio en ese momento?
27.08.2015
Seguro que muchos ya han oído hablar de la tecnología. MIMO, en los últimos años ha estado lleno de folletos y carteles publicitarios, especialmente en tiendas de informática y revistas. Pero ¿qué es MIMO (MIMO) y con qué se come? Echemos un vistazo más de cerca.
tecnología MIMO
MIMO (Multiple Input Multiple Output; múltiples entradas, múltiples salidas) es un método de codificación de señales espaciales que permite aumentar el ancho de banda del canal, en el que se utilizan dos o más antenas para la transmisión de datos y la misma cantidad de antenas para la recepción. Las antenas transmisora y receptora están espaciadas lo suficiente como para lograr una influencia mutua mínima entre sí entre antenas adyacentes. La tecnología MIMO se utiliza en comunicaciones inalámbricas Wi-Fi, WiMAX, LTE para aumentar la capacidad y utilizar de manera más eficiente el ancho de banda de frecuencia. De hecho, MIMO le permite transmitir más datos en un rango de frecuencia y en un corredor de frecuencia determinado, es decir, aumentar la velocidad. Esto se logra mediante el uso de varias antenas transmisoras y receptoras. 
Historia de MIMO
La tecnología MIMO puede considerarse un desarrollo bastante reciente. Su historia comienza en 1984, cuando se registró la primera patente para el uso de esta tecnología. El desarrollo y la investigación iniciales se llevaron a cabo en la empresa. Laboratorios Bell, y en 1996 la empresa Redes aéreas Se lanzó el primer chipset MIMO llamado Verdadero MIMO. La tecnología MIMO recibió su mayor desarrollo a principios del siglo XXI, cuando las redes inalámbricas Wi-Fi y las redes celulares 3G comenzaron a desarrollarse a un ritmo rápido. Y ahora la tecnología MIMO se utiliza ampliamente en redes 4G LTE y Wi-Fi 802.11b/g/ac.
¿Qué aporta la tecnología MIMO?
Para el usuario final, MIMO proporciona un aumento significativo en la velocidad de transferencia de datos. Dependiendo de la configuración del equipo y del número de antenas utilizadas, se puede obtener un aumento de velocidad del doble, triple o hasta ocho veces. Normalmente, las redes inalámbricas utilizan la misma cantidad de antenas transmisoras y receptoras, y esto se escribe, por ejemplo, 2x2 o 3x3. Aquellos. si vemos una grabación MIMO 2x2, significa que dos antenas están transmitiendo la señal y dos la están recibiendo. Por ejemplo, en el estándar Wi-Fi un canal de 20 MHz de ancho ofrece un rendimiento de 866 Mbps, mientras que una configuración MIMO 8x8 combina 8 canales, lo que proporciona una velocidad máxima de aproximadamente 7 Gbps. Lo mismo ocurre con LTE MIMO: un posible aumento de velocidad varias veces. Para utilizar MIMO por completo en redes LTE, necesita , porque Como regla general, las antenas integradas no están lo suficientemente espaciadas y producen poco efecto. Y, por supuesto, debe haber soporte MIMO desde la estación base.
Una antena LTE con soporte MIMO transmite y recibe señales en planos horizontales y verticales. Esto se llama polarización. Una característica distintiva de las antenas MIMO es la presencia de dos conectores de antena y, en consecuencia, el uso de dos cables para conectarse al módem/enrutador.
A pesar de que muchos dicen, y no sin razón, que una antena MIMO para redes 4G LTE son en realidad dos antenas en una, no hay que pensar que utilizando una antena de este tipo se duplicará la velocidad. Esto solo puede ser así en teoría, pero en la práctica la diferencia entre una antena convencional y una MIMO en una red 4G LTE no supera el 20-25%. Sin embargo, lo más importante en este caso será la señal estable que puede proporcionar una antena MIMO.
