MIMO è abbreviato come Multiple-input multiple-output. Si tratta di una comunicazione radio wireless e di una tecnologia multi-path che viene citata e utilizzata in molte nuove tecnologie oggigiorno. Questa tecnica è stata sviluppata per migliorare il sistema di comunicazione wireless utilizzando più antenne al trasmettitore, ricevitore o entrambi. Vo-LTE, LTE (Long Term Evolution), Wi-Max, Wi-Fi e molte altre tecnologie radio, wireless e RF utilizzano la nuova tecnologia wireless MIMO per fornire maggiore capacità di collegamento ed efficienza spettrale combinate con una maggiore affidabilità del collegamento.
MIMO - Nozioni di base su ingressi multipli e uscite multiple
La comunicazione Multiple-In, Multiple-Out (MIMO) invia le stesse informazioni di più segnali contemporaneamente attraverso più antenne, utilizzando un singolo canale radio.
Sistema MIMO
Utilizza più antenne per migliorare la qualità del segnale e la potenza di un canale di collegamento RF in una forma di diversità di antenna. I dati vengono suddivisi in più flussi di dati nel punto di trasmissione e riorganizzati sul lato di ricezione da un'altra configurazione radio MIMO con lo stesso numero di antenne.
Fondamentalmente, un mezzo di comunicazione può essere influenzato dallo sbiadimento del segnale e questo influenzerà il rapporto segnale / rumore. Se questi possono essere influenzati in modi diversi dal percorso del segnale, la probabilità che vengano influenzati tutti nello stesso momento è notevolmente ridotta. Di conseguenza, la diversità aiuta a stabilizzare un collegamento e migliora le prestazioni, riducendo i tassi di errore.
Multiplexing spaziale e diversità spaziale vengono utilizzate due metodologie per fornire miglioramenti nel rapporto segnale / rumore (SNR) e sono caratterizzate dal miglioramento dell'affidabilità del sistema rispetto alle varie forme di fading.
Il concetto di diversità spaziale
Il principio della diversità consiste nel fornire al ricevitore più versioni dello stesso segnale. Nella maggior parte degli ambienti in cui operano i sistemi di comunicazione wireless, l'intensità del segnale ricevuto varia con il tempo, che viene chiamato Dissolvenza.
La dissolvenza degrada in modo significativo le prestazioni delle comunicazioni facendo aumentare la probabilità di errore di bit rispetto a quello che sarebbe se fosse presente solo il rumore bianco.
La figura seguente mostra la probabilità di errore di bit in funzione dell'energia di bit rispetto alla densità spettrale della potenza del rumore, Eb / N0. La seconda osservazione è che per Rayleigh fading, che è il tipo di fading assunto in questa figura e che spesso si verifica nella pratica, la probabilità di errore diminuisce linearmente quando tracciata su una scala logaritmica contro Eb / N0 tracciata in dB.
Una scala logaritmica rispetto a Eb / N0 tracciata in dB
Il concetto di multiplexing spaziale
Il multiplexing spaziale si riferisce alla trasmissione di più flussi di dati su un canale multipath sfruttando il multipath. In questo modo, più canali di dati possono essere trasmessi simultaneamente sulla stessa banda di frequenza, consentendo la trasmissione di un numero potenzialmente elevato di bit al secondo per hertz di spettro.
Il multiplexing spaziale è analogo ad altri tipi più comuni di schemi di multiplexing come multiplexing a divisione di frequenza (FDM), multiplexing a divisione di tempo (TDM).
MIMO per utente singolo e multiutente
MIMO per utente singolo si riferisce a un MIMO convenzionale in cui solo un nodo di trasmissione e un nodo di ricezione e il nodo di trasmissione ha più antenne. In MIMO multiutente, gli utenti cellulari mobili, ciascuno con una singola antenna, trasmettono a una stazione base e la stazione base elabora i segnali da ciascuno dei singoli cellulari come se provenissero da più antenne di trasmissione su un singolo nodo.
In questo caso, la stazione base esegue la stessa operazione del ricevitore. Pertanto, più utenti mobili possono trasmettere i dati sulla stessa larghezza di banda e la stazione base è in grado di disaccoppiare i singoli flussi di dati utilizzando tecniche di codifica spaziale.
In multiuser MIMO consente a più utenti cellulari di trasmettere simultaneamente sul percorso di uplink sulla stessa larghezza di banda di quanto sarebbe altrimenti possibile.
Diagramma a blocchi di base del sistema MIMO
La figura seguente mostra lo schema a blocchi di base dei sistemi MIMO. I bit di informazione da trasmettere sono codificati utilizzando un codificatore convenzionale. E questo deve essere intercalato. Il codeword interleaved viene mappato ai simboli di dati (simboli di modulazione di ampiezza quadrata) utilizzando un mappatore di simboli.
Diagramma a blocchi di base del sistema MIMO
Questi simboli di dati vengono immessi in un codificatore spazio-temporale che emette uno o più flussi di dati spaziali. I flussi di dati spaziali vengono mappati sulle antenne di trasmissione mediante un blocco di pre-codifica spazio-temporale.
I segnali lanciati dalle antenne di trasmissione si propagano attraverso il canale e arrivano all'array di antenne di ricezione. Il ricevitore raccoglie i segnali all'uscita di ciascun elemento dell'antenna di ricezione e inverte le operazioni del trasmettitore per decodificare i dati: ricevere l'elaborazione spazio-temporale, seguita da decodifica spazio-temporale, mappatura dei simboli, deinterleaving e decodifica.
Vantaggi di MIMO
- Multiple-in Multiple-out sfrutta il multiplexing spaziale per aumentare la larghezza di banda e la portata wireless.
- Gli algoritmi MIMO inviano le informazioni su due o più antenne e le informazioni vengono ricevute anche tramite più antenne.
- I sistemi MIMO forniscono un guadagno di capacità preciso rispetto ai tradizionali sistemi RF ad antenna singola, insieme a una comunicazione più affidabile.
Svantaggi
Lo svantaggio principale è solo la sua complessità. Oltre a questo, fornirà un output preciso.
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