Вишеструки улаз и више излаза (МИМО) је антенски систем који користи више антена и на крају за одашиљање и на крају пријема како би формирао више канала између краја за пренос и пријем како би се у великој мери повећао капацитет канала.
Вишеструки улаз и више излаза је прилично компликована техника диверзификације антене. Вишеструки ефекти ће утицати на квалитет сигнала, тако да традиционални антенски системи морају да искористе свој мозак како би елиминисали вишеструке ефекте. МИМО системи, с друге стране, користе вишеструке ефекте за побољшање квалитета комуникације. У МИМО систему, стране које емитују и које примају користе више антена које могу да раде истовремено за комуникацију. МИМО системи обично користе сложене технике обраде сигнала како би значајно побољшали поузданост, домет и пропусност. Користећи ове технике, предајник истовремено шаље више радиофреквентних сигнала, а пријемник обнавља податке из ових сигнала. МИМО бежични комуникациони систем је једна од кључних технологија будућих мобилних и бежичних комуникационих система. Очигледна карактеристика МИМО система је да има изузетно високу ефикасност коришћења спектра. На основу потпуног коришћења постојећих ресурса спектра, свемирски ресурси се користе да би се постигла добит у поузданости и ефикасности. Крај сложености обраде.
кључни модул
1. Моделирање модела канала МИМО система
Перформансе МИМО система у великој мери зависе од модела канала. Иако већ постоје стандардизовани модели бежичног ширења и многи модели МИМО канала су обезбеђени на основу великог броја стварних мерења и теоријског истраживачког рада, ИТУ их још увек није признао. Признат стандардизовани МИМО модел канала (3ГПП је формулисао стандарде модела канала за МИМО). Стога је разумевање и савладавање карактеристика бежичних МИМО канала у затвореним и спољашњим окружењима, успостављање статичких модела и специфичних динамичких модела МИМО канала, од суштинског значаја за одабир одговарајућих структура система и дизајнирање одличних алгоритама за обраду сигнала за реализацију потенцијалних огромних канала МИМО система. Капацитет, постизање очекиваног учинка је од кључног значаја.
2. Капацитет МИМО система
У поређењу са традиционалним системом са једном антеном, МИМО систем је значајно побољшан и у погледу перформанси и брзине преноса података. Прво, Телестар и Фосцхини су извршили дубинску анализу капацитета канала МИМО система. Анализирали су Гаусов шум. Истраживање капацитета МИМО система под следећим условима показује да је, под претпоставком да су антене независне једна од друге, систем са више антена значајно побољшан у односу на систем са једном антеном. У случају познавања карактеристика преноса канала, Фоскинијево истраживање показује да: када је М=Н, добијени капацитет канала расте пропорционално Н. Под истом снагом преноса и ширином опсега преноса, капацитет канала система је око 40 пута већи од система са једним улазом и појединачним излазом (СИСО).
3. Дизајн МИМО антенског низа
Генерално, антене базних станица су подигнуте високо, а расејање блиског поља око антенског низа је релативно слабо. Стога, да би се добили некорелирани сигнали на различитим елементима низа, често је потребно одржавати најмање 10 пута већи размак таласне дужине између елемената низа. Када је број антена велики, могу постојати препреке за постављање линијских низова базних станица. За мобилне терминале, због обилних расејача у блиском пољу, генерално се верује да је растојање између елемената антене више од 1/2 таласне дужине да би корелација сигнала била довољно слаба. Поларизовани антенски низ може користити обострано ортогонална поларизациона стања на истој просторној позицији да би схватио очигледну ирелевантност елемената низа, тако да се величина антенског низа може релативно смањити.
4. Обрада сигнала МИМО система
Комуникациони систем антенског низа у окружењу које бледи суочава се са сметњама на коканалном нивоу и интер-симболским сметњама. Да би се приближио капацитету система са више антена, потребне су добре технике обраде сигнала. Методе детекције сигнала високих перформанси и ниске сложености или методе детекције зглобова одувек су биле врућа тема за истраживаче.
5. Проблем сложености МИМО система
Пошто је сигнал у МИМО систему проширен на дводимензионални простор-време, у поређењу са системом са једном антеном, сложеност процене канала, изједначавања канала, декодирања и детекције веза ће се повећати са бројем антена или повећање реда модулације сигнала. Количина израчунавања алгоритма ће директно утицати на кашњење обраде, потрошњу енергије уређаја и време приправности. У исто време, у практичним применама, кључни фактор који ограничава МИМО системе је висока цена коју доноси више радио фреквенцијских веза. Да би се смањила рачунска сложеност „софтвера“, обезбедити једноставније и ефикасније методе обраде сигнала и различите шеме просторно-временског кодирања и декодирања за МИМО системе. За смањење трошкова „хардвера“, одабир антене је веома критична технологија, која може у великој мери да смањи сложеност обраде и трошкове хардвера уз задржавање предности МИМО технологије, и представља истраживачки фокус за промовисање практичне примене МИМО система.
6. Диверзитет и мултиплексирање МИМО система
Суштина МИМО система је да обезбеди диверзитетски добитак и појачање мултиплексирања. Први гарантује поузданост преноса система, а други побољшава брзину преноса система. Већина ране литературе се фокусирала на употребу диверзитета преноса и просторног мултиплексирања самостално или у комбинацији са кодирањем. Студије су показале да системи са више антена могу истовремено да обезбеде разноврсност и просторно мултиплексирање, а између њих постоји компромис. Вреди истражити како би се максимизирала добит система рационалним коришћењем два начина диверзитета и мултиплексирања у МИМО системима.
7. (Мулти-целл) МИМО систем за више корисника
Теоретски, домен капацитета вишекорисничког МИМО система је решен, али још увек није добро решено како да домен капацитета задовољи захтеве брзине преноса различитих корисника. Штавише, у каналу емитовања, због интер-антенских и међукорисничких сметњи у МИМО систему, како дизајнирати вектор преноса да елиминише сметње у коканалном каналу између корисника, како направити капацитет система и контролу снаге специфичан КоС сваког корисника када је снага ограничена. Проблем оптимизације и сродне технологије у присуству вишећелијских вишекорисничких система и даље су у фокусу истраживања.
Основни принципи МИМО технологије
МИМО технологија се односи на употребу више антена за одашиљање и пријемних антена на крају одашиљања и на крају пријема, респективно, тако да се сигнали преносе и примају преко више антена на крају за пренос и пријемном крају, чиме се побољшава квалитет комуникације. Може у потпуности искористити свемирске ресурсе, остварити вишеструке преносе и вишеструке пријеме преко више антена, и може удвостручити капацитет система система без повећања ресурса спектра и снаге преноса антене, показујући очигледне предности, и сматра се следећом генерацијом мобилних уређаја. технологија комуникације. Суштина МИМО технологије је да обезбеди повећање просторног диверзитета и повећање просторног мултиплексирања за систем.
Предајни крај мапира сигнал података који треба да се пошаље на више антена путем просторно-временског мапирања, а крај за пријем врши просторно-временско декодирање на сигналима које прима свака антена да би повратио сигнал података послат од стране предајника. Према различитим методама просторно-временског мапирања, МИМО технологија се може грубо поделити у две категорије: просторни диверзитет и просторно мултиплексирање. Свемирска диверзитета се односи на употребу више антена за преношење за слање сигнала са истим информацијама кроз различите путеве, и истовремено добијање више независно бледећих сигнала истог симбола података на пријемнику, како би се постигла поузданост пријема побољшана разноликости. На пример, у каналу са спорим Рејлијевим затамњавањем, користећи једну антену за пренос и н пријемних антена, емитовани сигнал пролази кроз н различитих путања. Ако је фединг између антена независан, максимално повећање диверзитета може се добити као н. За технологију диверзитета преноса, такође треба користити појачање више путања да би се побољшала поузданост система. У систему са м антена за одашиљање и н пријемних антена, ако су појачања путање између парова антена независна и равномерно распоређена Раилеигх фединг, максимално повећање диверзитета које се може добити је мн. Тренутно, технологије свемирског диверзитета које се обично користе у МИМО системима углавном укључују просторно-временски блок код (Спаце Тиме Блоцк Цоде, СТБЦ) и технологије формирања зрака. СТБЦ је важан облик кодирања заснован на диверзитету преноса, од којих је најосновнија Аламоути шема дизајнирана за две антене.
Најважнији део СТБЦ методе је да се вектори сигнала који се емитују на више антена ортогонални један према другом. Коришћењем СТБЦ технологије може се постићи ефекат пуног диверзитета, односно када се СТБЦ технологија користи у систему са М предајним антенама и Н пријемним антенама, максимално повећање диверзитета је МН. Технологија формирања снопа је слање истих података кроз различите предајне антене како би се формирали обликовани снопови усмерени ка одређеним корисницима, чиме се ефективно побољшава појачање антене. Да би се максимизирала јачина сигнала снопа усмереног ка кориснику, технологија формирања снопа обично треба да израчуна фазу и снагу података послатих на свакој предајној антени, која се такође назива вектор формирања снопа. Уобичајене методе израчунавања вектора снопа обухватају вектор максималне сопствене вредности, МУСИЦ алгоритам, итд. Максимални добитак диверзитета преноса који се може добити коришћењем технологије формирања снопа за М предајне антене је М. Технологија просторног мултиплексирања је да подели податке који се преносе на неколико података токове, а затим их емитују на различите антене, чиме се повећава брзина преноса система. Уобичајени метод просторног мултиплексирања је вертикални слојевити простор-временски код који је предложила Белл Лабораториес, односно В-БЛАСТ технологија.
