מספר רב של טכנולוגיות של E-Fi (MIMO) הפך אבן הפינה של תקשורת אלחוטית מודרנית, תוך התבססות על הכל מ- 4G LTE ו- 5G רדיו חדש ל-Wi-Fi 6 ומעבר לו, בלבה, MIMO מנצל אנאנטות מרובות הן את משדר והן את המקלט כדי להגביר את הנתונים באמצעות חישוב, לשפר את האמינות הקישור ולשרת יותר משתמשים בו זמנית, את היכולת בפועל של מערכת MIMO יכולה להשיג היא רחוקה מתפקוד חיוני של יכולת פיתוח של תפקוד יעיל של מערכת הפעלה יעילה של מערכת ניהולית (אפקטים) של יכולת פיתוח יעיל של מערכת ניהולית יעילה של יכולת פיתוח יעיל של מערכת ניהולית (MIMO-MO-MO-MO-ה של יעילות גבוהה.

מימון של יכולות MIMO

(ה) ,הכוח התיאורטי של מערכת MIMO ניתן על ידי הרחבה של המשפט שאנון-Hartley (המכונה:0NIRFLT:1:2tigFLT 3:2tcioFLT 3) ו-FLT:4NIRFLT:5FLT 7) מקבל אנטנה, את היכולת (ב bits / bits) ניתן לבטא:

(ב) ויקרא י"ד:2 ויקרא י"ד): "וַיְהִיא רָאוּדְהִיתִיתִי" (בראשית כ"ד)

(ב) ב[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]

(ב) [17] (ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מושג חשוב נוסף הוא (FLT:0) מתאם יחסי בין-חלפיים:1 (כאשר אותות המגיעים לאנטנות שונות הם מאוד מתואמות (למשל, כי אנטנה קרובה מדי יחד או הסביבה חסרה פיזור), הדרגה האפקטיבית יורדת, והיכולת סובלת.קונפלציה נמוכה (מתפזרת) נוטה להגדיל את היכולת על ידי מתן ערוצים עצמאיים יותר.

המונחים: Line-of-Sight (LOS) Conditions

בסביבה טהורה של קו-of-sight – כגון קישור מיקרוגל נקודה לנקודה באוויר הפתוח – המשדר והמקבל גלויים זה לזה ישירות עם מכשולים מינימליים.הערוץ ממטריקס:0HFLT:1 הוא בעצם דרגה 1 (כל הערכים יש את אותה התקדמות), כלומר המערכת יכולה לתמוך רק ברווחים מרחביים בודדים.

עם זאת, תנאי LOS אינם תמיד מזיקים.אם מערך האנטנה מעוצב בקפידה עם סידור בין-היסוד שיוצר הבדלים משמעותיים בשלבי טווח - הידוע בשם "MIMO מסיבי" או "גדול בקנה מידה גדול" הסדרים MIMO" - הדרגה האפקטיבית יכולה להגדיל.לדוגמה, בפריסות גישה אלחוטית קבועה 5G (FWA), תחנות בסיס עם מאות אלמנטים יכול להשיג ספירה משמעותית בתנאי הגלים בטווח הקצר, אפילו בטווח הקצר ביותר.

בסביבה עשירה

פיזור סביבות, מאוימים על ידי הרבה רפלקטים (בניות, עצים, רהיטים וכו '), הם המקום שבו MIMO באמת מאיר.אותs קופץ מספר אובייקטים, יצירת נתיבים רבים בין כל זוג אנטנה מקבל הודעה זו מייצרת מאטריקס ערוץ:0HFLT:1 עם דרגה גבוהה וקשר נמוך - האידיאלי עבור מספר רב של גלקסיות.

דוגמאות של סביבות פיזור עשיר כוללות אזורים עירוניים צפופים, משרדים מקורה עם משטחים רפלקטיביים רבים, רצפות המפעל עם מכונות מתכת. בהגדרות כאלה, מערכת 4×4 MIMO (ארבעה משדרים וארבעה מקבלים אנטנה) יכולים לגשת לקיבולת כפולה של ארבע קומות מעל מערכת חד-נטנה אחת.This is why modern Wi-Fi02.ac/ax) ו-5GNR מדגישה חזק מאוד את הניתוח הרב-nath-amantamantamizing זמין כדי לרתום-II.

חשוב לציין כי "פיזור עשיר" אינו מבטיח ביצועים מושלמים.אם ה-SNR נמוך (למשל, בקצה התא), היכולת להשיג ממגוון רחב של צירים עשוי להיות כבוי על ידי שיפור רעש.בנוסף, ערוצי זמן-הזמן (למשל, עקב העברת כלי רכב) דורשות estimation ערוץ מהיר ומודולציה הסתגלות.

תנאים שאינם מסוגים (NLOS)

תנאי לא-ליין-של-עין מתרחשים כאשר הנתיב הישיר בין משדר למקבל חסום על ידי מכשולים כגון בניינים, גבעות או קירות. תקשורת מסתמכת לחלוטין על אותות מותקפים, מלוטשים או מפוזרים, בעוד שערוצי NLOS עדיין יכולים לספק רב-פתים עשירים – וכך גם זרמים מרחביים רבים – הם סובלים לעתים קרובות משני ליקויים עיקריים: FLT:0pathal LossLTFalpher 1 ו-Flasts:2Flasts:2Flasts: 2.

השפעה על SNR ודירוג יעיל

מכיוון שהאות חייב לנסוע דרך שבילים עקפים, אובדן הנתיב הוא בדרך כלל גבוה יותר מאשר LOS. נמוך יותר SNR מקבל את היכולת לזרם מרחבי.יתר על כן, אם המכשול גדול והדרכים המפוזרים הם מעטים (למשל, משקף דומיננטי יחיד), הערוץ עשוי להיות מותנה חולה, עם ערכים בודדים או יותר ייחודיים ליד אפס.

NLOS Scenarios

(במסגרת NLOS נפוץ במבנים משרדים שבהם קירות וריהוט חוסמים ראייה ישירה בין נקודות גישה למכשירים.מחוץ, קניונים עירוניים לעתים קרובות ליצור NLOS למשתמשים מאחורי מבנים.בסביבות אלה, מערכות MIMO חייבות ליפול בחזרה לטכניקות שונות (למשל, Alamouti coding) או להסתמך על מקלטים מתקדמים עם ביטול יכולת החילוץ.

למרות האתגרים, NLOS לא תמיד להרוס את יכולת ה-MIMO. במקרים מסוימים, רב-פת שנוצר על ידי השתקפות יכול עדיין לספק מספר סביר של ערוצים שאינם קשורים לשחיתות.המפתח הוא להתאים את תוכנית השידור לתנאי הערוץ המיידיים, באמצעות משוב מהמקבל (למשל, מידע מצבי תקשורת במדר, CSIT).

אסטרטגיות למקסימה את יכולת MIMO תחת תנאי תעמולה

מהנדסי רשת פיתחו חבילת טכניקות להתאים את השידור MIMO לסביבה של ה-Proagation. אסטרטגיות אלה פרוסות בשני הסטנדרטים (3GPP, IEEE 802.11) ויישומים קנייניים.

1.התמודיע

Beamforming מתמקד אנרגיה המועברת בכיוון צר זוויתי, הגדלת ה-SNR בתנאי המקלט המיועדים.ב-LOS, beamforming דיגיטלי יכול ליצור קישור בין-גאין וירטואלי, תוך הפחתה חלקית של חוסר ריבוי מרחבי.ב NLOS, beamforming על מספר רב של אשכולות עדיין יכול לשפר את היכולת על ידי התמקדות פיזור חזק יותר.

2. Modulation וקידוד (AMC)

מערכות מודרניות עוקבות ברציפות את אינדיקטור איכות הערוץ (CQI) והתאמה של סדר המודולציה (QPSK, 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM וכו ') וקצב קוד. בתנאים NLOS עניים, מודולציה מסדר נמוך יותר עם coding חזק משמש כדי לשמור על אמינות קישור, אם כי בהורדת שיעורי נתונים לזרם עשיר, ניתן ליישם את כל קיבולת המרחבית.

מספר עצום של הגרלות ופרסום

מספר רב של תפוצה שולח זרמי נתונים עצמאיים על כל אנטנה בו זמנית.כדי למקסם את היכולת, המשדר משתמש במריצה קודמת (המוגדרת מ- CSIT) שמיישרת עם הווקטורים הייחודיים של הערוץ.זה שווה ערך לגוון את ערוץ MIMO ל-Computicialding (המספר של זרמים הוא מספרם של ערכים לא אפסיים של FLT:0thal Defic עדיין יכול להיות משולב עם זרם חזק).

4 טכניקות גיוון

כאשר רווחים מרובים מרחביים אינם אפשריים (למשל, NLOS עמוק עם דרגה נמוכה), טכניקות שונות יכולות לשפר את האמינות.FLT:0Space-time בלוק קודים של 1 (STBC) כמו תוכנית Alamouti משדר העתקים של הנתונים על פני אנטנה, מתן רווח מגוון ללא צורך ב- CSIT.

Multi-User MIMO (MU-MIMO)

MU-MIMO משרת משתמשים מרובים בו זמנית באותו זמן משאבים.טכניקה זו מועילה מהעובדה שמשתמשים שונים חווים לעתים קרובות תנאי הדבקה שונים.גם אם כל ערוץ של המשתמש הוא דרגה 1 (למשל, LOS), הערוץ המצטבר של משתמשים יכול להיות בדרג מלא, המאפשר מספר מרחבי של משתמשים במקום זרמים.

ערוץ אסטנסמציה ו- Feedback

ידע מדויק של הערוץ - במיוחד במדר - הוא קריטי עבור כל טכניקות הסתגלות.In Frequency Division דו-חמצני (FDD) מערכות, המקלט שולח הערכות ערוץ מוגדר או אינדיקטורים מטריקס precoding (PMI) למערכת השידור.In Time Division du (TDD), תכנות מחדש מנוצל.איכות משוב משפיעה ישירות על האופן שבו המערכת יכולה להתאים את עצמה; יכול להיות מנקה, כולל יכולת למידה יעילה.

דוגמאות וסטנדרטים אמיתיים

(ה) .5G NR מפרט מגדיר קבוצה עשירה של תכונות MIMO המותאמים לתנאי הקידום השונים.לדוגמה, תצורה של FLT:0Reference Signal (RS) תצורה של תצורה עשירה של MIMO-1, מאפשרת לתחנת הבסיס להיות בעל אותות התייחסות מרשימים כדי להעריך את הערוץ.

Wi-Fi 6 (802.11ax) משתמש של DMA בשילוב עם MU-MIMO כדי להתמודד עם תרחישים כמו אצטדיון צפוף או משרדים פתוחים.הסטנדרט מאפשר עד שמונה זרמים מרחביים ותומכת ביצור מפורש עם ערוץ סאונד.עבור מצבים LOS בתוך (למשל, חדר חי עם נוף ישיר של התוואי), הדו"ח של beamforming מסייע גישה לנקודת האנטנה הטובה ביותר, אפילו אם הם מרובים מרחביים מוגבלים.

Spectrum מעל 6 GHz (mmWave) מציג אתגרים נוספים.אובדן הנתיב הגבוה ב NLOS דורש beamforming כיוון מאוד, והערוץ הוא לעתים קרובות ספיידר (כאונים משמעותיים) יכולת MIMO ב mmWave הוא אפוא תלוי במידה רבה על יישור beam ואת היכולת למצוא נתיבים חזקים משתקפים כמו 5G NR2-2-2-2-52) להסתמך על אנלוגיהחומרה עדיין מספר רב של חומרה משולבת כדי להשיג מורכבות.

מסקנה: עיצוב העולם האמיתי

יכולת מערכת MIMO אינה מספר קבוע – היא כמות דינמית שעוצבה על ידי סביבת ה-Proagation. Line-of-sight Conditions multiplexing אך יכולה לתמוך ב-SNR גבוהה; פיזור עשיר פותח את הפוטנציאל המלא של אנטנה מרובות; ותנאים שאינם של פיקוח דורשים אסטרטגיות הסתגלות מרחביות כדי להתגבר על אובדן נתיב ודרגה.

(ב) ויקרא: "בְּהִנְּבְּבְהִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִי" (במדבר כ"ד)

  • (ב) "עיר הבירה של ערוצים גאווסיים" (E. Telatar (1999)FLT:1) - נייר יסוד על יכולת MIMO.
  • (FLT:0)3GPP - מערכת ההפעלה 5G, סקירה כללית של מערכת 5G) 1 (המפורטת) - ניתוח ה- 5G NR MIMO.
  • (FLT:0)Wi-Fi Alliance - האבולוציה של Wi-Fi 6030303IRLT) 1 - סקירה של שיפורים MIMO ב 802.11ax.
  • (ב) סקר של MIMO עבור 5G ומעבר" - אלברם ואל-אל ( 2021)03FLT:1 - סקר מקיף של טכניקות MIMO.