MIMO nedir?

1.   MIMO nedir?

Bu birbirine bağlılık çağında, dış dünya ile iletişim penceremiz olan cep telefonları adeta vücudumuzun bir parçası haline geldi.

Ancak cep telefonu tek başına internette gezinemiyor, cep telefonu iletişim ağı insanoğlu için su ve elektrik kadar önemli hale geldi.İnternette gezinirken bu perde arkasındaki kahramanların önemini hissetmiyorsunuz.Gittiğinizde artık yaşayamayacağınızı hissediyorsunuz.

Bir zaman vardı, Cep telefonlarının interneti trafikten ücretlendirilirdi, ortalama bir insanın geliri birkaç yüz jeton ama 1MHz'lik bir jeton harcaması gerekiyor.Yani Wi-Fi gördüğünüzde kendinizi güvende hissedeceksiniz.

Bir kablosuz yönlendiricinin nasıl göründüğünü görelim.

8 anten, örümceğe benziyor.

Sinyal iki veya daha fazla duvardan geçebilir mi?Yoksa internet hızı iki katına mı çıkacak?

Bu efektler bir yönlendirici tarafından elde edilebilir ve ünlü MIMO teknolojisi olan birçok antenle elde edilir.

Çoklu giriş Çoklu çıkış olan MIMO.

Bunu hayal etmek zor, değil mi?Çoklu giriş Çoklu çıkış nedir, antenler tüm efektleri nasıl elde edebilir?Bir ağ kablosuyla internette gezinirken, bilgisayar ile internet arasındaki bağlantı açıkçası fiziksel bir kablodur.Şimdi elektromanyetik dalgalar kullanarak hava yoluyla sinyaller göndermek için antenleri kullandığımızı hayal edelim.Hava bir tel gibi davranır ama sanaldır, sinyalleri iletmek için kablosuz kanal adı verilen bir kanaldır.

Peki, interneti nasıl daha hızlı hale getirebilirsiniz?

Evet haklısın!Veri göndermek ve almak için birkaç antenle, birkaç sanal kabloyla birlikte çözülebilir.MIMO, kablosuz kanal için tasarlanmıştır.

Kablosuz yönlendiricilerle aynı, 4G baz istasyonu ve cep telefonunuz aynı şeyi yapıyor.

4G ile sıkı bir şekilde entegre olan MIMO Teknolojisi sayesinde internetin daha yüksek hızını deneyimleyebiliyoruz.Eşzamanlı olarak, cep telefonu operatörlerinin maliyeti önemli ölçüde azaldı;daha hızlı ve sınırsız internet hızını deneyimlemek için daha az harcayabiliriz.Artık nihayet Wi-Fi bağımlılığımızdan kurtulabilir ve sürekli internette gezinebiliriz.

Şimdi MIMO'nun ne olduğunu tanıtmama izin verin.

2.MIMO Sınıflandırması

Her şeyden önce, daha önce bahsettiğimiz MIMO, indirme işleminde ağ hızındaki önemli artışı ifade eder.Bunun nedeni, şimdilik indirmeler için çok daha güçlü bir talebimiz olması.Bir düşünün, onlarca GHz video indirebilir, ancak çoğunlukla yalnızca birkaç MHz yüklersiniz.

MIMO, çoklu giriş ve çoklu çıkış olarak adlandırıldığından, çoklu antenler tarafından çoklu iletim yolları oluşturulur.Tabii ki, baz istasyonu yalnızca çoklu anten iletimini desteklemekle kalmaz, aynı zamanda cep telefonunun da çoklu anten alımını karşılaması gerekir.

Aşağıdaki basit çizimi inceleyelim: (Aslında baz istasyonu anteni çok büyük, cep telefonu anteni ise küçük ve gizlidir. Ancak farklı yeteneklerde olsalar bile aynı iletişim konumlarındadırlar.)

Baz istasyonu ve cep telefonlarının anten sayısına göre dört türe ayrılabilir: SISO, SIMO, MISO ve MIMO.

SISO: Tek Giriş ve Tek Çıkış

SIMO: Tek Giriş ve Çoklu Çıkış

MISO: Çoklu Giriş ve Tek Çıkış

MIMO: Çoklu Çıkış ve Çoklu Çıkış

SISO ile başlayalım:

En basit şekli MIMO terimleriyle SISO – Tek Giriş Tek Çıkış olarak tanımlanabilir.Bu verici, alıcı olarak bir antenle çalışır.Çeşitlilik yoktur ve ek işlem gerekmez.

Baz istasyonu ve cep telefonu için bir anten vardır;birbirlerini etkilemezler - aralarındaki iletim yolu tek bağlantıdır.

Hiç şüphe yok ki böyle bir sistem çok kırılgandır, küçük bir yoldur.Beklenmeyen herhangi bir durum doğrudan iletişim için bir tehdit oluşturacaktır.

SIMO daha iyidir çünkü telefonun alımı artırılmıştır.

Gördüğünüz gibi, cep telefonu kablosuz ortamı değiştiremez, bu nedenle kendini değiştirir - cep telefonu kendisine bir anten ekler.

Bu sayede baz istasyonundan gönderilen mesaj cep telefonuna iki şekilde ulaşabilmektedir!Sadece ikisi de baz istasyonundaki aynı antenden geliyor ve sadece aynı verileri gönderebiliyor.

Sonuç olarak, her rotada bazı verileri kaybetmenizin bir önemi yoktur.Telefon herhangi bir yoldan kopya alabildiği sürece, her rotada maksimum kapasite aynı kalsa bile, başarılı bir şekilde veri alma olasılığı iki katına çıkar.Buna alma çeşitliliği de denir.

MİSO nedir?

Yani cep telefonunun hala bir anteni var ve baz istasyonundaki anten sayısı ikiye çıkıyor.Bu durumda, aynı veriler iki verici antenden iletilir.Ve alıcı anten daha sonra optimum sinyali ve kesin verileri alabilir.

MISO kullanmanın avantajı, çoklu antenlerin ve verilerin alıcıdan vericiye taşınmasıdır.Baz istasyonu yine aynı verileri iki şekilde gönderebilir;bazı verileri kaybetmeniz önemli değil;iletişim normal şekilde devam edebilir.

Maksimum kapasite aynı kalsa da iletişimin başarı oranı iki katına çıktı.Bu yöntem aynı zamanda iletim çeşitliliği olarak da adlandırılır.

Son olarak MIMO'dan bahsedelim.

Radyo bağlantısının her iki ucunda birden fazla anten vardır ve buna MIMO – Çoklu Giriş Çoklu Çıkış adı verilir.MIMO, hem kanal sağlamlığında hem de kanal veriminde iyileştirmeler sağlamak için kullanılabilir.Baz istasyonu ve mobil taraf, bağımsız olarak göndermek ve almak için iki anten kullanabilir ve bu, hızın iki katına çıktığı anlamına mı gelir?

Bu şekilde baz istasyonu ile cep telefonu arasında çok daha karmaşık görünen dört iletim yolu vardır.Ancak emin olmak için, hem baz istasyonu hem de cep telefonu tarafında 2 anten olduğundan, aynı anda iki veri gönderip alabilir.Peki, MIMO maksimum kapasitesi tek yola kıyasla ne kadar artar?SIMO ve MISO'nun önceki analizinden, maksimum kapasitenin her iki taraftaki anten sayısına bağlı olduğu görülüyor.

MIMO sistemleri genel olarak A*B MIMO şeklindedir;A, baz istasyonunun anten sayısı, B ise cep telefonu anten sayısı anlamına gelir.4*4 MIMO ve 4*2 MIMO'yu düşünün.Sizce hangi kapasite daha büyük?

4*4 MIMO aynı anda 4 kanal gönderip alabilir ve maksimum kapasitesi SISO sisteminin 4 katına ulaşabilir.4*2 MIMO, SISO sisteminin sadece 2 katına ulaşabilir.

Kapasiteyi artırmak için farklı verilerin birden çok kopyasını paralel olarak göndermek için çoklama alanında birden fazla anten ve farklı iletim yolları kullanan buna uzay bölmeli çoğullama denir.

Peki, MIMO sistemindeki maksimum iletim kapasitesi olabilir mi?Gelelim teste.

Yine baz istasyonunu ve 2 antenli cep telefonunu örnek alıyoruz.Aralarındaki iletim yolu ne olurdu?

Gördüğünüz gibi dört yol da aynı sönümleme ve girişimden geçiyor ve veriler cep telefonuna ulaştığında artık birbirlerini ayırt edemiyorlar.Bu tek yolla aynı değil mi?Şu anda 2*2 MIMO sistemi SISO sistemi ile aynı değil mi?

Aynı şekilde, 2*2 MIMO sistemi SIMO, MISO ve diğer sistemlere dönüşebilir, bu da uzay bölmeli çoklamanın iletim çeşitliliğine veya alma çeşitliliğine indirgendiği anlamına gelir, baz istasyonunun beklentisi de yüksek hız peşinden koşmaktan yozlaşmıştır. alma başarı oranının sağlanması.

Ve MIMO sistemleri matematik sembolleri kullanılarak nasıl incelenir?

3.MIMO kanalının sırrı

Mühendisler matematik sembollerini kullanmayı severler.

Mühendisler baz istasyonundaki iki antenden gelen verileri X1 ve X2, cep telefonu antenlerinden gelen verileri Y1 ve Y2 olarak, dört iletim yolunu H11, H12, H21, H22 olarak işaretledi.

Y1 ve Y2'yi bu şekilde hesaplamak kolaydır.Ancak bazen 2*2 MIMO'nun kapasitesi SISO'nun iki katına ulaşabilir, bazen ulaşamaz, hatta bazen SISO ile aynı olur.Bunu nasıl açıklarsın?

Bu sorun az önce bahsettiğimiz kanal korelasyonu ile açıklanabilir - korelasyon ne kadar yüksekse, mobil taraftaki her iletim yolunu ayırt etmek o kadar zor olur.Kanal aynıysa, o zaman iki denklem bir olur, yani onu iletmenin tek bir yolu vardır.

Açıkçası, MIMO kanalının sırrı, iletim yolunun bağımsızlığının yargısında yatmaktadır.Yani sır H11, H12, H21 ve H22'dedir.Mühendisler denklemi şu şekilde basitleştirir:

Mühendisler, bazı karmaşık değişikliklerle H1, H12, H21 ve H22'yi basitleştirmeye çalıştılar, denklemi ve sonunda formüle dönüştürdüler.

İki giriş X'1 ve X'2, λ1 ve λ2'yi çarpın, Y'1 ve Y'2'yi elde edebilirsiniz.λ1 ve λ2 değerleri ne anlama geliyor?

Yeni bir matris var.Yalnızca bir köşegen üzerinde veri bulunan bir matrise köşegen matris denir.Köşegen üzerindeki sıfır olmayan veri sayısına matrisin rankı denir.2*2 MIMO'da, λ1 ve λ2'nin sıfır olmayan değerlerini ifade eder.

Derece 1 ise, 2*2 MIMO sisteminin iletim alanında yüksek oranda ilişkili olduğu anlamına gelir; bu, MIMO'nun SISO veya SIMO'ya dönüştüğü ve tüm verileri yalnızca aynı anda alıp iletebileceği anlamına gelir.

Derece 2 ise, sistem nispeten bağımsız iki uzamsal kanala sahiptir.Aynı anda veri gönderip alabilir.

Yani rank 2 ise bu iki iletim kanalının kapasitesi birin iki katı mı?Cevap, koşullu sayı olarak da adlandırılan λ1 ve λ2 oranında yatmaktadır.

Koşullu sayı 1 ise, λ1 ve λ2'nin aynı olduğu anlamına gelir;yüksek bağımsızlığa sahiptirler.2*2 MIMO sisteminin kapasitesi maksimuma ulaşabilir.

Koşullu sayı 1'den büyükse, λ1 ve λ2'nin farklı olduğu anlamına gelir.Ancak, iki uzamsal kanal vardır ve kalite farklıdır, bu durumda sistem ana kaynakları daha kaliteli kanala koyacaktır.Bu sayede 2*2 MIMO sistem kapasitesi SISO sisteminin 1 veya 2 katıdır.

Ancak bilgi, baz istasyonu veriyi gönderdikten sonra uzay iletimi sırasında üretilir.Baz istasyonu ne zaman bir kanal veya iki kanal göndereceğini nasıl biliyor?

Unutma ve aralarında hiçbir sır yoktur.Cep telefonu ölçülen kanal durumunu, iletim matrisinin sırasını ve ön kodlama önerilerini referans için baz istasyonuna gönderecektir.

Bu noktada sanırım MIMO'nun böyle bir şeye dönüştüğünü görebiliriz.