Los paquetes admiten el modo mimo. Tecnología MIMO en dispositivos de red

MIMO multiusuario es una parte integral del estándar 802.11ac. Pero hasta ahora no ha habido ningún dispositivo que soporte este nuevo tipo de tecnología multiantena. Los enrutadores WLAN 802.11ac de la generación anterior fueron designados como equipos Wave 1. Solo con Wave 2 se introdujo la tecnología Multi-User MIMO (MU-MIMO), y esta segunda ola de dispositivos está liderada por.

estándar inalámbrico	802.11b	802,11 g/a	802.11n	802.11ac	802.11ax*
Velocidad de transferencia de datos por flujo, Mbit/s	11	54	150	866	no menos de 3500
Rango de frecuencia, GHz	2,4	2,4/5	2,4 y 5	5	entre 1 y 6
Ancho del canal, MHz	20	20/20	20 y 40	20,40,80 o 160	aún no determinado
Tecnología de antena		Entrada única Salida única (una entrada - una salida)	MIMO: múltiples entradas y múltiples salidas		MIMO/MU-MIMO (MIMO multiusuario)
Número máximo espacial	1	1	4	8	aún no determinado
Soporte de tecnología de formación de haces	□	□	■	■	■

■ sí □ no

Debido a que MIMO multiusuario transmite una señal a múltiples dispositivos simultáneamente, el protocolo de transmisión se extiende en consecuencia en términos de encabezados de bloques de datos: en lugar de transmitir múltiples flujos separados espacialmente para un solo cliente, MIMO multiusuario distribuye la transmisión a cada usuario por separado, como así como la codificación. La asignación de bandas de frecuencia y la codificación siguen siendo las mismas.

Usuario único Si cuatro dispositivos comparten la misma WLAN, un enrutador con una configuración MIMO 4x4:4 transmite cuatro flujos de datos espaciales, pero siempre solo al mismo dispositivo. Los dispositivos y gadgets reciben servicio alternativamente.

Una red WLAN es como una autopista muy transitada: según la hora del día, además de PC y portátiles, a este tráfico se conectan tabletas, teléfonos inteligentes, televisores y consolas de juegos. En un hogar medio hay más de cinco dispositivos conectados a Internet a través de WLAN, y el número crece constantemente. Con velocidades de 11 Mbps, que se proporcionan dentro del estándar principal IEEE 802.11b, navegar por la web y descargar datos requiere mucha paciencia, ya que el enrutador solo se puede conectar a un dispositivo a la vez. Si tres dispositivos utilizan la comunicación por radio a la vez, cada cliente recibe solo un tercio de la duración de la sesión de comunicación y dos tercios del tiempo se dedica a esperar. Aunque las WLAN que utilizan el último estándar IEEE 802.11ac proporcionan velocidades de transferencia de datos de hasta 1 Gbps, también sufren una degradación de la velocidad debido a las colas. Pero la próxima generación de dispositivos (802.11ac Wave 2) promete un mayor rendimiento para redes de radio con múltiples dispositivos activos.

Para comprender mejor la esencia de las innovaciones, primero conviene recordar qué cambios se han producido en las redes WLAN en el pasado reciente. Una de las técnicas más efectivas para aumentar las velocidades de transferencia de datos, comenzando con el estándar IEEE 802.1In, es la tecnología MIMO (Multiple Input Multiple Output). Implica el uso de varias antenas de radio para la transmisión paralela de flujos de datos. Si, por ejemplo, se transmite un único archivo de vídeo a través de una WLAN y se utiliza un enrutador MIMO con tres antenas, lo ideal es que cada dispositivo transmisor (con tres antenas en el receptor) envíe un tercio del archivo.

Los costos aumentan con cada antena

En el estándar IEEE 802.11n, la velocidad máxima de transferencia de datos para cada flujo individual, junto con la información de servicio, alcanza los 150 Mbit/s. De este modo, los dispositivos con cuatro antenas son capaces de transmitir datos a velocidades de hasta 600 Mbit/s. El estándar actual IEEE 802.11ac alcanza teóricamente aproximadamente 6900 Mbps. Además de canales de radio amplios y modulación mejorada, el nuevo estándar prevé el uso de hasta ocho transmisiones MIMO.

Pero simplemente aumentar el número de antenas no garantiza una aceleración múltiple de la transmisión de datos. Por el contrario, con cuatro antenas la cantidad de datos de servicio aumenta considerablemente y el proceso de detección de colisiones de señales de radio también se vuelve más caro. Para que valga la pena el uso de más antenas, la tecnología MIMO sigue mejorando. En aras de la distinción, es más correcto llamar al antiguo MIMO de usuario único MIMO (Single User MIMO). Aunque proporciona transmisión simultánea de varios flujos espaciales, como se mencionó anteriormente, siempre solo a una dirección. Esta desventaja ahora se elimina utilizando MIMO multiusuario. Con esta tecnología, los enrutadores WLAN pueden transmitir una señal simultáneamente a cuatro clientes. Un dispositivo con ocho antenas podría, por ejemplo, utilizar cuatro para alimentar un ordenador portátil y, en paralelo, utilizar otras dos: una tableta y un teléfono inteligente.

MIMO: señal direccional precisa

Para que un enrutador reenvíe paquetes WLAN a diferentes clientes al mismo tiempo, necesita información sobre dónde se encuentran los clientes. Para ello, en primer lugar, se envían paquetes de prueba en todas direcciones. Los clientes responden a estos paquetes y la estación base almacena datos sobre la intensidad de la señal. La tecnología Beamforming es una de las ayudas más importantes de MU MIMO. Aunque ya es compatible con el estándar IEEE 802.11n, se ha mejorado en IEEE 802.11ac. Su esencia se reduce a establecer la dirección óptima para enviar una señal de radio a los clientes. La estación base establece específicamente la directividad óptima de la antena transmisora ​​para cada señal de radio. Para el modo multiusuario, encontrar la ruta de señal óptima es especialmente importante, porque cambiar la ubicación de un solo cliente puede cambiar todas las rutas de transmisión e interrumpir el rendimiento de toda la red WLAN. Por tanto, el canal se analiza cada 10 ms.

En comparación, MIMO de usuario único solo analiza cada 100 ms. MIMO multiusuario puede atender a cuatro clientes simultáneamente, y cada cliente recibe hasta cuatro flujos de datos en paralelo, para un total de 16 flujos. Este MIMO multiusuario requiere nuevos enrutadores WLAN a medida que aumenta la demanda de potencia informática.

Uno de los mayores problemas con MIMO multiusuario es la interferencia entre clientes. Aunque a menudo se mide la congestión de los canales, no es suficiente. Si es necesario, se da prioridad a algunos marcos y, por el contrario, se respetan otros. Para ello, 802.11ac utiliza diferentes colas que procesan a diferentes velocidades en función del tipo de paquete de datos, dando preferencia, por ejemplo, a los paquetes de vídeo.

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 un uso más eficiente del 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.

Los requisitos de ancho de banda de las redes móviles son muy elevados y, al mismo tiempo, crecen constantemente. Las opciones obvias para aumentar el rendimiento (aumentar el ancho del canal y utilizar modulaciones de orden superior) no resuelven completamente el problema de garantizar un alto rendimiento. El rango de frecuencia aún es limitado. Y el uso de modulación de orden superior implica un aumento de SINR (Relación Señal/Interferencia más Ruido), que también tiene su límite. Otra forma de aumentar el rendimiento de los sistemas inalámbricos es utilizar múltiples antenas de transmisión y recepción ( MIMO: múltiples entradas y múltiples salidas) y en este caso procesamiento especial de señales. A continuación se muestra una clasificación de las opciones MIMO y una breve descripción de las mismas.

Sistema clásico (SISO - Entrada única Salida única)

Primero, veamos las opciones MIMO que se pueden usar para transmitir datos a un usuario. La primera opción clásica y más sencilla para utilizar una antena transmisora ​​​​y una receptora se muestra en la siguiente figura. En términos de terminología MIMO, dicho sistema se llama SISO - Entrada única Salida única.

La capacidad de dicho sistema se puede calcular mediante la fórmula de Shannon:

do = B iniciar sesión 2 (1 + S/norte), Dónde

do B- ancho del canal; S/norte- relación señal/ruido.

Recepción de diversidad (Rx Diversity, SIMO - Entrada única Salida múltiple)

Diversidad de recetas- este es el caso de utilizar más antenas en el lado receptor que en el lado transmisor. Desde el punto de vista MIMO, dicho sistema se llama SIMO - Entrada única Salida múltiple. El caso más simple de un sistema de este tipo, cuando hay una antena transmisora ​​​​y dos antenas receptoras, se presenta en la siguiente figura y se llama SIMO 1x2.

La opción presentada no requiere una preparación especial de la señal durante la transmisión, por lo que es bastante sencillo de implementar en la práctica. Cuando se utiliza la recepción por diversidad, no se produce ningún aumento en el rendimiento. Sin embargo, la confiabilidad de la transmisión aumenta. En el caso del sistema que se muestra arriba, habrá dos señales en el extremo receptor y hay diferentes formas de procesarlas. Por ejemplo, se puede seleccionar la señal con la mejor relación señal-ruido. Este método se llama diversidad conmutada. O las señales se pueden sumar, lo que permite obtener una relación señal-ruido más alta. Y este método se llama MRC - Combinación de relación máxima.

Transmisión de diversidad (Tx Diversity, MISO - Múltiples entradas y salidas únicas)

Diversidad de Texas Se trata de utilizar más antenas en el lado transmisor que en el lado receptor. Desde el punto de vista MIMO, dicho sistema se llama MISO - Entrada múltiple Salida única. El caso más simple de un sistema de este tipo, cuando hay dos antenas transmisoras y una antena receptora, se presenta en la figura siguiente y se denomina MISO 2x1.

Al igual que SIMO, MISO no aumenta la capacidad del canal, pero aumenta la confiabilidad de la transmisión. Al mismo tiempo, el uso de MISO le permite transferir el procesamiento de señal adicional necesario desde el lado receptor (estación móvil) al lado transmisor (estación base). Para generar una señal confiable, se utiliza codificación espacio-temporal. En este caso, se transmite una copia de la señal no solo desde otra antena, sino también en otro momento. También se puede utilizar codificación de frecuencia espacial.

Multiplexación espacial (MIMO - Múltiples entradas y múltiples salidas)

Multiplexación espacial- Este es el caso de utilizar múltiples antenas en el lado transmisor y múltiples antenas en el lado receptor. A diferencia de las opciones anteriores, MISO y SIMO, descritas anteriormente, esta opción no tiene como objetivo aumentar la confiabilidad de la transmisión, sino aumentar la velocidad de transmisión. Por tanto, MIMO se utiliza para transmitir datos a estaciones móviles que se encuentran en buenas condiciones de radio. Mientras que las variantes MISO y SIMO se utilizan para transmitir datos a estaciones móviles que se encuentran en peores condiciones de radio. Para aumentar la velocidad de transferencia de datos en el caso de MIMO, el flujo de datos de entrada se divide en varios flujos, cada uno de los cuales se transmite de forma independiente desde una antena separada. La siguiente figura muestra un diagrama general de un sistema MIMO con metro antenas transmisoras y norte antenas receptoras.

Debido a que se utiliza un canal común, cada antena del receptor recibe no solo la señal destinada a ella (líneas continuas en la figura), sino también todas las señales destinadas a otras antenas (líneas discontinuas en la figura). Si se conoce la matriz de transmisión se puede calcular y minimizar la influencia de las señales destinadas a otras antenas.

El número de flujos de datos independientes que se pueden transmitir simultáneamente depende del número de antenas utilizadas. Si el número de antenas transmisoras y receptoras es el mismo, entonces el número de flujos de datos independientes es igual o menor que el número de antenas. Por ejemplo, en el caso de MIMO 4x4, el número de flujos de datos independientes puede ser 4 o menos. Si el número de antenas transmisoras y receptoras no es el mismo, entonces el número de flujos de datos independientes es igual al número mínimo de antenas o menos. Por ejemplo, en el caso de MIMO 4x2, el número de flujos de datos independientes puede ser 2 o menos.

Para calcular el rendimiento máximo cuando se utiliza MIMO, utilice la siguiente fórmula:

do = METRO B iniciar sesión 2 (1 + S/norte), Dónde

do- capacidad del canal; METRO- número de flujos de datos independientes; B- ancho del canal; S/norte- relación señal/ruido.

Dependiendo del número de usuarios a los que se transfieren datos simultáneamente, se pueden distinguir las siguientes opciones. MIMO de usuario único (SU-MIMO)- cuando se utiliza tecnología MIMO para transmitir datos a un usuario, es decir, todos los flujos de datos se dirigen al mismo usuario. Y MIMO multiusuario (MU-MIMO)- cuando se utiliza la tecnología MIMO para transmitir datos a varios usuarios simultáneamente en los mismos bloques de recursos, es decir, cuando se dirigen flujos de datos independientes a diferentes usuarios.

La siguiente figura muestra un ejemplo de MU-MIMO para el caso de dos usuarios. Si no encontró la información que le interesa sobre LTE/LTE-A en este artículo, escríbame un correo electrónico al respecto a[correo electrónico protegido]

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Intentaré agregarlo lo antes posible.

Las redes móviles existentes se utilizan para algo más que realizar llamadas y enviar mensajes. Gracias al método de transmisión digital, la transmisión de datos también es posible a través de las redes existentes. Estas tecnologías, según el nivel de desarrollo, se denominan 3G y 4G. La tecnología 4G está respaldada por el estándar LTE. La velocidad de transferencia de datos depende de algunas características de la red (determinadas por el operador), alcanzando teóricamente hasta 2 Mb/s para una red 3G y hasta 1 Gb/s para una red 4G. Todas estas tecnologías funcionan de manera más eficiente si hay una señal fuerte y estable. Para estos fines, la mayoría de los módems permiten conectar antenas externas.

antena de panel

A la venta puedes encontrar varias opciones de antenas para mejorar la calidad de la recepción. La antena de panel 3G es muy popular. La ganancia de una antena de este tipo es de unos 12 dB en el rango de frecuencia 1900-2200 MHz. Este tipo de dispositivo también puede mejorar la calidad de la señal 2G: GPRS y EDGE.

Dado que el alcance operativo de las redes 4G prácticamente coincide con el alcance de la generación anterior, no existen dificultades para utilizar estas antenas en redes 3G 4G LTE. Para cualquiera de las tecnologías, el uso de antenas permite acercar las velocidades de transmisión de datos a valores máximos.

La nueva tecnología que utiliza receptores y transmisores separados en la misma banda de frecuencia ha hecho posible aumentar aún más la velocidad de recepción y transmisión de datos. El diseño del módem 4G existente implica el uso de tecnología MIMO.

La indudable ventaja de las antenas de panel es su bajo coste y su excepcional fiabilidad. Prácticamente no hay nada en el diseño que pueda romperse incluso si se cae desde una gran altura. El único punto débil es el cable de alta frecuencia, que puede romperse al entrar en la carcasa. Para prolongar la vida útil del dispositivo, el cable debe estar bien sujeto.

tecnología MIMO

Para aumentar la capacidad del canal de comunicación entre el receptor y el transmisor de datos, se ha desarrollado un método de procesamiento de señales cuando la recepción y la transmisión se realizan en diferentes antenas.

¡Prestar atención! Al utilizar antenas LTE MIMO, puede aumentar el rendimiento entre un 20 y un 30 % en comparación con trabajar con una antena simple.

El principio básico es eliminar el acoplamiento entre antenas.

Las ondas electromagnéticas pueden tener diferentes direcciones con respecto al plano terrestre. Esto se llama polarización. Se utilizan principalmente antenas polarizadas vertical y horizontalmente. Para eliminar la influencia mutua, las antenas se diferencian entre sí en polarización en un ángulo de 90 grados. Para garantizar que la influencia de la superficie terrestre sea la misma para ambas antenas, los planos de polarización de cada una se desplazan 45 grados. con respecto al suelo. Por lo tanto, si una de las antenas tiene un ángulo de polarización de 45 grados, la otra, respectivamente, tiene 45 grados. Entre sí, el desplazamiento es de 90 grados requeridos.

La figura muestra claramente cómo se despliegan las antenas entre sí y con respecto al suelo.

¡Importante! La polarización de las antenas debe ser la misma que en la estación base.

Si para las tecnologías 4G LTE la compatibilidad con MIMO está disponible de forma predeterminada en la estación base, entonces para 3G, debido a la gran cantidad de dispositivos sin MIMO, los operadores no tienen prisa por introducir nuevas tecnologías. El hecho es que los dispositivos funcionarán mucho más lento en una red MIMO 3G.

Instalar usted mismo antenas para un módem

Las reglas para instalar antenas no difieren de las habituales. La condición principal es la ausencia de obstáculos entre el cliente y las estaciones base. Un árbol en crecimiento, el techo de un edificio cercano o, peor aún, una línea eléctrica, sirven como escudos confiables para las ondas electromagnéticas. Y cuanto mayor sea la frecuencia de la señal, mayor será la atenuación causada por los obstáculos ubicados en el camino de las ondas de radio.

Dependiendo del tipo de montaje, las antenas pueden instalarse en la pared de un edificio o montarse en un mástil. Hay dos tipos de antenas.MIMO:

• monobloque;
• espaciado

Los monobloque ya contienen en su interior dos estructuras, instaladas con la polarización necesaria, y los espaciados constan de dos antenas que deben montarse por separado, cada una de ellas debe apuntar exactamente a la estación base.

Todos los matices de instalar una antena MIMO con sus propias manos se describen clara y detalladamente en la documentación adjunta, pero es mejor consultar primero con el proveedor o invitar a un representante para la instalación, pagando una cantidad no muy grande, pero recibiendo un cierta garantía por el trabajo realizado.

Cómo hacer una antena tú mismo

No hay dificultades fundamentales para hacerlo usted mismo. Necesita habilidades para trabajar con metal, capacidad para sostener un soldador, deseo y precisión.

Una condición indispensable es el estricto cumplimiento de las dimensiones geométricas de todos los componentes, sin excepción. Las dimensiones geométricas de los dispositivos de alta frecuencia deben mantenerse al milímetro más cercano o con mayor precisión. Cualquier desviación conduce a un deterioro del rendimiento. La ganancia caerá y aumentará el acoplamiento entre antenas MIMO. Al final, en lugar de fortalecer la señal, se debilitará.

Desafortunadamente, las dimensiones geométricas exactas no están ampliamente disponibles. Como excepción, los materiales disponibles en la red se basan en la repetición de algunos diseños de fábrica, que no siempre se copian con la exactitud requerida. Por lo tanto, no conviene poner grandes esperanzas en los diagramas, descripciones y métodos publicados en Internet.

Por otro lado, si no se requiere una ganancia extremadamente fuerte, entonces una antena MIMO hecha de forma independiente, respetando las dimensiones especificadas, seguirá dando un efecto positivo, aunque no grande.

El costo de los materiales es bajo y el tiempo requerido si tienes las habilidades tampoco es demasiado alto. Además, nadie le molesta en probar varias opciones y elegir la aceptable según los resultados de la prueba.

Para hacer una antena 4G LTE MIMO con sus propias manos, necesitará dos láminas absolutamente planas de acero galvanizado con un espesor de 0,2-0,5 mm, o mejor aún, un laminado de fibra de vidrio de una cara. Una de las láminas se utilizará para la fabricación de un reflector (reflector), y la otra para la fabricación de elementos activos. El cable para conectarse al módem debe tener una resistencia de 50 ohmios (este es el estándar para equipos de módem).

El cable de TV no se puede utilizar por dos motivos:

• Una resistencia de 75 ohmios provocará una falta de coincidencia con las entradas del módem;
• gran espesor.

También es necesario seleccionar conectores que coincidan exactamente con los conectores del módem.

¡Importante! La distancia especificada entre los elementos activos y el reflector debe medirse desde la capa de lámina si se utiliza material de lámina.

Además, necesitará un pequeño trozo de alambre de cobre de 1-1,2 mm de espesor.

La estructura fabricada debe colocarse en una caja de plástico. No se puede utilizar metal, ya que de esta forma la antena quedará encerrada en un escudo electromagnético y no funcionará.

¡Prestar atención! La mayoría de los dibujos no se refieren a antenas MIMO, sino a antenas de panel. Externamente, se diferencian en que se suministra un cable a una antena de panel simple y se necesitan dos para MIMO. Califica este artículo:

Para solucionar problemas con el nivel de recepción de señal de Internet y móvil, puedes fabricar tu propia antena MIMO 4g LTE. La tecnología MIMO le permite aumentar el rendimiento y transmitir más datos, aumentando así la velocidad. Este efecto se logra mediante el uso de múltiples dispositivos para recibir la señal. No en vano el nombre MIMO, o Multiple Input Multiple Output, se traduce como múltiples entradas, múltiples salidas. Con esta tecnología, es posible proporcionar un aumento significativo en la velocidad de transferencia de datos para el usuario final.

Al paralelizar el flujo en varios canales en la entrada, puede enviar la señal en varias direcciones y también recibir todos estos datos en la salida. Se logra un aumento de 2x, 3x e incluso 8x mediante el uso de configuraciones y números específicos de antenas MIMO 3G o 4G. Además, es posible transmitir información codificada con retraso y restaurar los datos al recibirlos. Para comprender cómo funcionan estos dispositivos, consideremos un diagrama esquemático de la transmisión de señales de radio.

Recibir y enviar información en líneas de comunicación inalámbrica.

Las ondas de radio, cuando se mueven en el espacio, encuentran varios obstáculos en forma de casas, árboles y otras estructuras. Los obstáculos en el camino pueden reflejar o absorber la onda, o hacerlo parcialmente. A veces la señal se divide en varios componentes. La naturaleza de las interacciones entre la onda y los obstáculos a lo largo del camino está influenciada por el material de la superficie, la frecuencia de la señal y muchos otros factores. La reflexión durante la transmisión provoca retrasos en el tiempo. Además, debido a todas estas interacciones, sólo una parte de las ondas enviadas desde el receptor llega al usuario final. Por tanto, uno de los principales problemas de las redes inalámbricas es la propagación de señales por trayectos múltiples.

Para solucionar este problema se utilizan las siguientes tecnologías:

• Recibir diversidad le permite recibir una señal de varios dispositivos a la vez, en lugar de solo uno. Por tanto, las ondas que no recibe una antena son recibidas por la otra. Se utiliza el principio de una salida y múltiples entradas, o SIMO (Single Input Multiple Output);
• La transmisión en diversidad (Tx Diversity) se basa en que la señal es enviada desde varias antenas y recibida por una, es decir, de salida múltiple y de entrada única, o MISO (Multiple Input Single Output), como una antena de panel 3G;
• Multiplexación espacial: dividir el flujo de salida en varios componentes y recibirlo a través de varios dispositivos, o MIMO. La antena también recibe una señal destinada a otros dispositivos receptores. Utilizando la matriz de transmisión y toda la información recibida, la señal se restablece al máximo.

Para determinar el rendimiento máximo - C, se utiliza la fórmula:

С= M B log2(1 + S/N), donde:

• C – capacidad del canal;
• M – número de flujos de datos independientes;
• B – ancho del canal;
• S/N – relación señal/ruido.

Para comunicaciones móviles 4G, concretamente LTE MIMO, es posible utilizar 8X8, lo que permite alcanzar velocidades de hasta 300 Mbit/s. Incluso a una distancia considerable de la estación, la señal será estable. Hoy en día MIMO 2X2 es más común. Siempre para 4G el número de canales debe ser par.

Las antenas pueden ubicarse en la misma superficie o estar espaciadas verticalmente. En el segundo caso, es importante mantener con precisión las diferencias de grados indicadas en el diagrama.

antena MIMO

¿Cuál es la forma más sencilla de hacer una antena? Consideremos el equipo para recibir una señal 4G LTE 800, que se basa en la antena Kharchenko, una matriz de diamantes en fase. Este diseño fue inventado por K.P. Kharchenko allá por los años sesenta del año pasado. La principal ventaja de este equipo es que es fácil montar la antena y todos los parámetros se pueden calcular utilizando numerosas calculadoras online en la red. Debido al circuito inusual, rara vez es necesario configurar el dispositivo. Si necesita fabricar equipos para mejorar la señal 3G con sus propias manos, puede utilizar una antena Kharchenko.

La tecnología MIMO utiliza un número par de antenas, tendremos 2 antenas MIMO de bricolaje: enlace descendente, desde el satélite al dispositivo receptor, y para envío, enlace ascendente. Si nos fijamos en los indicadores medios, puedes utilizar 2 antenas de 802 y 843 MHz, la conexión se realizará mediante un cable coaxial de 50 ohmios.

Para 802 MHz la longitud en milímetros es:

• L1 – 93,5,
• L2 – 90,
• L3 – 250,
• L4 – 136,5,
• L5 – 4,8,
• H – 373,
• B – 373,
• D 45,5.

Para 843 MHz la longitud en milímetros es:

• L1 – 90,
• L2 – 96,
• L3 – 238,
• L4 – 129,5,
• L5 – 4,6,
• H – 373,
• B – 355,
• D 43.

¡Importante! El número de flujos es igual o menor que el número mínimo de antenas en la recepción o salida. Cuando se utiliza MIMO 4×4, puede trabajar en el rango de 1 a 4 transmisiones, pero si hablamos de MIMO 4×2, entonces solo puede haber 1 o 2 transmisiones.

Para trabajar necesitarás:

• una celosía o un trozo de madera contrachapada cubierta con papel de aluminio o cinta de aluminio, o acero galvanizado (usamos la última opción):
• alambre con una sección transversal de 4 mm2;
• cable;
• tabla de madera de al menos 1,90 m de largo;
• tubos de polipropileno;
• abrazaderas de nailon;
• una lata de esmalte para automóviles;
• Conector F – 2 piezas;
• cable flexible F-CRC9 – 2 piezas;
• cola poxipol;
• perforar;
• alicates;
• cinta métrica y regla.

Secuencia de acciones:

1. Hacemos el marco con la forma de la letra P. Para ello, cortamos el tablero en tres partes. La tabla más larga (la parte superior de la letra) debe medir 1 m 20 cm y los lados deben medir 35 cm cada uno. Puede recortar todas las partes del marco de diferentes tablas;
2. Recortamos 2 piezas de una hoja de acero galvanizado de 375x375 cm. Fijamos las bases con tacos en el marco estrictamente en un ángulo de 45 grados;
3. En el centro de cada base perforamos unos agujeros para el cable que irá al módem. El diámetro de los agujeros es de 7 mm. Hacemos marcas para fijar la antena;
4. Cortamos el tubo de polipropileno en varias partes: 3 partes - 44,5 mm y 3 - 42 mm. Estas dimensiones están directamente relacionadas con el centro del cable;

¡Prestar atención! Para una recepción estable y de alta calidad, es importante que la estación transmisora ​​admita la tecnología de multiplexación espacial y que la antena se utilice para el módem 4G.

1. Empecemos montando la antena de 802 MHz;
2. Según dibujo colocamos los tubos sobre trozos de chapa galvanizada y los pegamos con Poxypol. Los tubos de polipropileno y el pegamento son dieléctricos, por lo que cuando la antena y estas partes entren en contacto, la señal no se distorsionará;
3. Ahora hacemos la antena con cable según las dimensiones indicadas en el dibujo. Hacemos curvas con unos alicates. En los parámetros obtenidos, es necesario restar 4 mm, de los cuales 1 mm va al error en el centro y 3 mm al doblar con unos alicates;
4. A continuación, pelamos el cable y el núcleo central, lo soldamos a los extremos del cable y soldamos la trenza al doblez;
5. Pasamos el cable a través del tubo de polipropileno hasta el orificio que perforamos de antemano;
6. Ahora comprobamos todas las dimensiones y, si es necesario, alineamos la antena;
7. Fijamos las esquinas de los diamantes sobre soportes de polipropileno utilizando Poxypol. Para que el cable quede asegurado se debe colocar algún tipo de peso encima;

1. Medimos la distancia entre los extremos de la antena y la curva del cable en el medio de la estructura, debe ser de 4,8 a 5 mm; 4,5 mm es el espacio entre el alambre y el doblez; es difícil de ajustar, pero esto se puede hacer con unas tijeras para uñas, colocándolas en el medio. Ahora pegamos el centro de la antena con pegamento;
2. La secuencia para montar una antena MIMO DIY a 843 MHz es exactamente la misma. Es importante tener en cuenta que las antenas deben ubicarse en un ángulo de 90 grados entre sí. La polarización X tiene un efecto mayor que la polarización vertical. Disponer las antenas de esta manera crea igualdad de condiciones para ellas;
3. Para evitar que los cables pasen por los agujeros, los tensamos por la parte trasera con abrazaderas de nailon y los pegamos;
4. Ahora realizamos medidas de control según el diagrama y, si es necesario, hacemos ajustes;
5. Para evitar la oxidación, cubrimos el alambre y las láminas galvanizadas con esmalte por encima;
6. Conectamos los cables a través de conectores F al pigtail y solo luego al módem;
7. Estamos probando el sistema. Se completa la creación de la antena MIMO 4G con tus propias manos.

Para depurar el funcionamiento del dispositivo, la estructura debe colocarse correctamente. Las reglas generales dicen que es mejor sacar la antena al exterior y elevarla lo más alto posible. Además, la antena debe estar dirigida estrictamente hacia la estación dispensadora. Sin embargo, estos consejos no siempre funcionan. Cuanto más alto esté la antena MIMO, más cable necesitará tender antes de conectar usted mismo el módem, pero en este caso, parte de la señal se cancelará por la interferencia causada por este mismo cable. La instalación en exteriores no siempre es favorable para el dispositivo. Si la oxidación se puede eliminar pintando, no se puede ignorar que la geometría de la estructura puede verse alterada por las ráfagas de viento. Además, en dirección a la estación pueden existir diversos obstáculos que amortiguarán la señal.

Para depurar la antena, a veces hay que probar varias opciones de instalación, pero luego este equipo funcionará en 3G 4G LTE.

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