Birden çok giriş Birden fazla Çıkış (MIMO) teknolojisi, veriyi bağlantı güvenilirliğine yükseltmek için bir temel haline geldi ve 4G LTE ve 5G Yeni Radyodan her şeyi aynı anda Wi-Fi 6 ve ötesinden elde edebilir. Sistemin çalıştığı, birden çok antenin her ikisine değerlendirilmesi, MIMO kapasitelerinin geliştirilmesi, yüksek performanslı ağların oluşturulması için gerekli olan temelleri anlaması.

MIMO Kapasitelerinin Temelleri

Bir MIMO sisteminin teorik kapasitesi, Shannon-Hartley teoreminin bir uzantısı tarafından verilir.)N }[DDD][/FONT)[D][/FONT=[D][/FONT=)[D][/FONT=D][/Q[D][/FONT=)[D][/FONT=[D][/QUNT=FONT=)))

[FONT:0)C = log[DÜDÜDÜDÜDÜDÜ:2)[I[DÜDÜDÜDÜye: 3) [Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye) H [Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye/Üye)

[FONT=0] [FONT=FONT=FONT=FONT=[FONT=)[FONT=[FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=[FONT=)))[[değiştir | kaynağı değiştir]

[FONT=0)) [FONT=[FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FO

Başka bir önemli konsept de öyledir:0)patit korelasyon[Döntgenliksel korelasyon[Döntgenlik). Farklı antenlere gelen sinyaller yüksek derecede ilişkili olduğunda (örneğin, antenler birlikte çok yakın veya çevre eksikliğinden kaynaklanır, etkili sıralamalar ve kapasite azalır.

Doğruluk (LOS) Koşulları

Saf bir çizgi-görüler ortamında – bir noktada-topoint mikrodalga bağlantı açık havadaki – verici ve alıcı, en az engel olan diğerleriyle doğrudan görünür. kanal matrisleri [[0)H) aslında sıralaması ile sınırlıdır (tüm girişler aynı aşamaya sahiptir), yani sistem sadece tek bir uzaysal akışa sahip olabilir.

Ancak, LOS koşulları her zaman zararlı değildir. Eğer anten dizileri, 5G sabit kablosuz erişim (FWA) dağıtımlarında ölçülebilir aşama farklılıkları yaratan, dizideki çoklu hassas koşullara sahip olan temel istasyonlar, “küresel MIMO” veya “öldürücü MIMO” düzenlemeleri ile bilinir - en pratik sistemler için, en uygun şekilde saf bir LOS kanal limitleri için MIMO kapasiteleri en üst düzey antenlere göre daha fazla sayıdaki antene kadar anlamlı bir şekilde ulaşabilmektedir.

Zengin Çevreler

Zengin saçılma ortamları, birçok yansıma tarafından karakterize edilir (yapılar, ağaçlar, mobilya vs.), MIMO'nun gerçekten çok hafif olduğu yerdedir. Signals, her iletiyi gönderen ve anten çifti ile ilgili sayısız yol açar.Bu çok empati yayılımı yeterli SNR'yi varsayar.

Zengin saç kurutma ortamları örnekleri yoğun kentsel alanları, birçok yansıtıcı yüzeyleri ve metal makineleri ile fabrika zeminleri içerir. Bu nedenle, 4×4 MIMO sistemi (dört ileti ve dört tane anten alır) tek bir ikinci veri oranları üzerinde dört kat kapasite artırılabilir.

“zengin saçılma”nın mükemmel performans garanti etmediğini belirtmek önemlidir. SNR düşük ise (örneğin, hücre kenarında), uzaysal çokluxingden gelen kapasite kazançları, gürültü geliştirmeleri ile dengelenebilir. Ek olarak, zaman-varying kanalları (örneğin, hızlı kanal tahminleri ve adaptif modülasyon gerektirir.

Doğru olmayan durumlar için

Tahminsiz koşullar, verici ve alıcı arasındaki doğrudan yol, binalar, tepeler veya duvarlar gibi engeller tarafından engellenir. İletişim tamamen yansıtılır, ya da dağınık sinyaller. NLOS kanalları hala zengin multipath sağlarken meydana gelir - ve bu nedenle birçok uzaysal akışlar - genellikle iki büyük bozulmadan muzdariptir: 0:0) ve DÖRT:2 Yoktur ve yayılır.

SNR ve Etkili Ranka Etkisi

Çünkü sinyal dolaylı yollar aracılığıyla seyahat etmelidir, yol kaybı genellikle sıfırdaki bir veya daha tekil değerlerden daha yüksektir.Intratsal akışlara karşı kapasiteyi azaltır. Ayrıca, engel çok büyük ve dağınık yollar birkaç (örneğin, tek bir hakim reflektör), kanal, sıfırın yakınında bir veya daha tek bir değer haline gelebilir.

Common NLOS Scenarios

Kapalı NLOS, duvarların ve mobilyaların erişim noktaları ve cihazlar arasında doğrudan görüşe sahip olduğu ofis binalarında yaygındır. Açıklar, kentsel kanallar genellikle binaların arkasındaki kullanıcılar için NLOS'u oluşturur.Bu ortamlarda MIMO sistemleri, NLOS lokasyonlarında kapsamak için geri çekilmek veya etkili kanal sıralamayı artırmak için koordinasyona güvenmek gerekir. Örneğin, 5G NR kullanımları genellikle NTOR NR kullanımları için NTOR[FOP[/multiple iletim noktaları)

Zorluklara rağmen, NLOS her zaman MIMO kapasitelerini yok etmez. Bazı durumlarda, yansımalar tarafından yaratılan çoklu sempati hala makul sayıda uygunsuz kanala sahip olabilir. Anahtar, transkriptörün altındaki geçiş planını kullanarak, alıcıdan geri bildirim almaktır (örneğin, kanal durumu bilgi sahibi veya CSIT).

Maximise MIMO Kapasitenin Varying Propagation Koşulları

Network mühendisleri, MIMO iletimlerini teşvik ortama adapte etmek için bir dizi teknik geliştirdiler. Bu stratejiler hem standartlarda (GPP, IEEE 802.11) hem de özel uygulamalarda dağıtılıyor.

1. Kirlenme

BeamInfo, enerjiyi dar bir angular yönünde yoğunlaştırır, SNR'yi amaçlanan alıcıya yoğunlaştırır. LOS koşullarda, dijital kirişli sistemler, uzaysal çoklu doğrusal olmayanların eksikliği için kısmen hesaplamak için sanal bir yüksek giriş bağlantı oluşturabilir. NLOS'da, birden fazla kümes üzerindeki ışınlama kapasiteye odaklanmaya odaklanarak kapasiteyi artırabilir. Massive MIMO baz istasyonları kod defterine tabanlı veya eigen bazlı bir kirişler kirişler için uyarlanabilir.

2. Adaptasyon ve Kodlama (AMC)

Modern sistemler kanal kalitesini sürekli olarak izler (CQI) ve modulation siparişini ayarlar (QPSK, 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM, vb.) ve kod oranı. Yoksul NLOS koşullarda, daha düşük sipariş modülasyonu, bağlantı güvenilirliğini korumak için kullanılır, en zengin veri oranlarında azaltılır.

3. Spatial Multixing ve Precoding

Spatial multiplexing, her antende aynı anda bağımsız veri akışlarını gönderir.To maximise kapasiteye sahip olmak için, verici, CSIT'den bir prektüre işaret eder (kullanıcılar ile kanal tekil vektörleri hizaya alır).Bu, MIMO kanalını bağımsız alt kanallara eşitleme ile eşitlemenin bir numarasına eşdeğerdir.

4. Çeşitlilik Teknikleri

Uzaylı çokluxing kazanımlar mümkün değildir (örneğin, düşük rütbeli derin NLOS), çeşitlilik teknikleri güvenilirlik geliştirebilir.(multiple receive antenler) ayrıca sınırlı bağlantılar için ) (STBC) örneğin, belirli bir hata oranını elde etmek için gerekli SNR'yi azaltır, örneğin CSIT'yi gerektiren çeşitli çeşitliliği sağlar.

5. Çok Kullanıcı MIMO (MU-MIMO)-

MUMIMO aynı anda birden çok kullanıcıya hizmet vermektedir. Bu teknik, kullanıcıların akıştan ziyade farklı ifade koşullarını sıklıkla deneyimleyebilmesidir.Her kullanıcının kanalı sıralamada 1. sıralanırsa bile, LOS, tüm kullanıcılarla birlikte tam puanlanabilir, bu teknik faydaları akışlardan daha çok yönlü bir çok yönlüdür.Bu 5G NR ve Wi-Fi 6. Zengin saçılma koşullarından daha yüksek kazanımlar elde eder.

6. Kanal Estimation ve Feedback

Kanalın doğru bilgisi - özellikle de verici - tüm uyarlayıcı teknikler için kritik. Frekans Bölümü Duplex (FD) sistemlerde, alıcı kanal tahminlerini veya prektüre matris göstergelerini (PMI) dönüştürücü sistemlere yol açabilir.In Time Division Duplex (TDDD) sistemlerde, kanal reciprocity doğrudan sistemin nasıl iyi adapte olabileceğini etkiler; fakir geri bildirimler altoptimal kiriş veya akış dağılımına veya akış dağılımına yol açabilir, kapasiteyi azaltır.

Gerçek Dünya Örnekleri ve Standartları

3GPP'nin 5G NR spesifikasyonu, kanalı tahmin etmek için zengin bir MIMO özelliklerini tanımlar. Örneğin, [[Dönetici:0)Reference Signal (RS) konfigürasyonları), ana istasyonun kanalı tahmin etmesine izin verir. Standart aynı zamanda yüksek riskli kentsel ortamlardaki yüksek MIMO'yu (64 $ 3) ve daha fazla sayıda kullanıcı için gerekli olan yüksek çözünürlükte hizmet eder.

Wi-Fi 6 (802.11ax) MU-MIMO ile birlikte kalabalık stadyumlar veya açık ofisler gibi senaryoları ele almak için MU-MIMO ile bir araya gelen DMA kullanımları.The standard allows up to eight space flows and support kirişforming with kanal sounding. For Closed LOS conditions (e.g., a live room with a direct view of the yönlendirici), the Beam, the sham Bilgileri erişim noktası en iyi anten kalıbını kullanmasına yardımcı olur, hatta uzaysal çokluxing kazanımlar sınırlıysa.

6 GHz'nin üzerindeki Spectrum (mmWave) ek zorluklar getiriyor. NLOS'daki yüksek yol kaybı son derece yönlü kirişlendirici gerektirir ve kanal genellikle karmaşıklık sağlar (belirli çok sayıda eksende sabitlenme kapasitesine sahiptir).

Sonuç: Gerçek Dünya için Tasarım

MIMO sistemi kapasitesi sabit bir sayı değildir - yol kaybı ve sıralama eksikliğini aşmak için dinamik bir miktardır.Bu ilişkileri anlamak için mühendisler uygun anten yapılandırmalarını, iletim planlarını ve çeşitli dağıtım senaryolarını sunmak için güvenilir yüksek hızlı bağlantı kurma algoritmaları desteklerler.

[0] Daha fazla okuma için Dış referanslar: ).

  • [FONT=0) “Çok katmanlı Gaussian Kanalları” - E. Telatar (1999)[Dönetici: 1) MIMO kapasitesi üzerine temel kağıt.
  • [FONT:0)3GPP – 5G Sistem Genel Bakış) – 5G NR MIMO operasyonu için resmi bir spesifikasyon.
  • [FONT:0)Wi-Fi Alliance – Wi-Fi 6) – 802.11ax'daki MIMO geliştirmelerine genel bakış.
  • [FONT=0) “G ve Ötesinde MIMO üzerinde bir anket” – Albreem et al. (2021)[Dönetici: 1) MIMO tekniklerinin Kapsamlı İncelenmesi.