- MIMO дегеніміз не?
Осы бір-бірімен байланысқан дәуірде сыртқы әлеммен байланыс жасайтын терезе ретінде ұялы телефондар денеміздің бір бөлігіне айналғандай.
Бірақ ұялы телефон интернетті өздігінен шарлай алмайды, ұялы телефон байланыс желісі адам үшін су мен электр қуатымен бірдей маңызды болды.Интернетті шарлағанда, сіз осы сахна артындағы кейіпкерлердің маңыздылығын сезбейсіз.Кеткен соң, енді өмір сүре алмайтындай сезінесің.
Бір кездері ұялы телефондардың интернеті трафикпен зарядталған, орташа адамның табысы бірнеше жүз тиын, бірақ 1МГц бір тиын жұмсау керек.Сонымен, Wi-Fi-ды көргенде, өзіңізді қауіпсіз сезінесіз.
Сымсыз маршрутизатордың қалай көрінетінін көрейік.
8 антенна, өрмекшілерге ұқсайды.
Сигнал екі немесе одан да көп қабырғалар арқылы өтуі мүмкін бе?Әлде интернет жылдамдығы екі еселене ме?
Бұл әсерлерге маршрутизатор арқылы қол жеткізуге болады және оған көптеген антенналармен, әйгілі MIMO технологиясымен қол жеткізіледі.
MIMO, ол көп кірісті көп шығыс.
Мұны елестету қиын, солай ма?Көп кірісті көп шығыс дегеніміз не, антенналар барлық әсерлерге қалай қол жеткізе алады?Интернетті желілік кабель арқылы шарлағанда, компьютер мен интернет арасындағы байланыс физикалық кабель екені анық.Енді электромагниттік толқындар арқылы ауа арқылы сигналдарды жіберу үшін антенналарды қолданатынымызды елестетіп көрейік.Ауа сым сияқты әрекет етеді, бірақ виртуалды, сымсыз арна деп аталатын сигналдарды жіберуге арналған арна.
Сонымен, интернетті қалай жылдамдатуға болады?
Иә, дұрыс айтасыз!Оны бірнеше антенналар, деректерді жіберу және қабылдау үшін бірге бірнеше виртуалды сымдар арқылы шешуге болады.MIMO сымсыз арнаға арналған.
Сымсыз маршрутизаторлар, 4G базалық станциясы және ұялы телефоныңыз бірдей әрекетті жасайды.
4G-мен тығыз біріктірілген MIMO технологиясының арқасында біз интернеттің жылдам жылдамдығын сезіне аламыз.Сонымен қатар ұялы байланыс операторларының құны айтарлықтай төмендеді;біз жылдамырақ және шексіз интернет жылдамдығын сезіну үшін аз жұмсай аламыз.Енді біз Wi-Fi-ға тәуелділіктен құтылып, интернетті үнемі шарлай аламыз.
Енді MIMO дегеніміз не екенін таныстырып өтейін?
2.MIMO классификациясы
Ең алдымен, біз жоғарыда айтқан MIMO жүктеу кезінде желі жылдамдығының айтарлықтай артуына қатысты.Себебі, қазір бізде жүктеп алуға деген сұраныс әлдеқайда жоғары.Ойлап көріңізші, ондаған ГГц бейнелерді жүктеп алуға болады, бірақ көбінесе бірнеше МГц жүктеп салуға болады.
MIMO бірнеше кіріс және бірнеше шығыс деп аталатындықтан, бірнеше тасымалдау жолдары бірнеше антенналар арқылы жасалады.Әрине, базалық станция бірнеше антеннаның берілуін қолдап қана қоймайды, сонымен қатар ұялы телефон бірнеше антеннаны қабылдауды қанағаттандыруы керек.
Келесі қарапайым сызбаны тексеріп көрейік: (Шын мәнінде, базалық станцияның антеннасы үлкен, ал ұялы телефон антеннасы кішкентай және жасырын. Бірақ әртүрлі мүмкіндіктерге қарамастан, олар бірдей байланыс позицияларында.)
Базалық станция мен ұялы телефондардың антенналарының саны бойынша оны төрт түрге бөлуге болады: SISO, SIMO, MISO және MIMO.
SISO: Бір кіріс және бір шығыс
SIMO: Бір кіріс және бірнеше шығыс
MISO: Көп енгізу және бір шығыс
MIMO: Бірнеше шығыс және бірнеше шығыс
SISO-дан бастайық:
Ең қарапайым пішінді MIMO терминдерінде SISO – Single Input Single Output ретінде анықтауға болады.Бұл таратқыш қабылдағыш ретінде бір антеннамен жұмыс істейді.Әртүрлілік жоқ және қосымша өңдеу қажет емес.
Базалық станция үшін бір антенна және ұялы телефон үшін бір антенна бар;олар бір-біріне кедергі жасамайды — олардың арасындағы тасымалдау жолы жалғыз байланыс болып табылады.
Мұндай жүйе өте нәзік, шағын жол екені даусыз.Кез келген күтпеген жағдайлар байланысқа тікелей қауіп төндіреді.
SIMO жақсырақ, себебі телефонның қабылдауы жақсартылған.
Көріп отырғаныңыздай, ұялы телефон сымсыз ортаны өзгерте алмайды, сондықтан ол өзін өзгертеді – ұялы телефон өзіне антенна қосады.
Осылайша, базалық станциядан жіберілген хабарлама ұялы телефонға екі жолмен жетеді!Тек олардың екеуі де базалық станциядағы бір антеннадан келеді және тек бірдей деректерді жібере алады.
Нәтижесінде, әрбір маршрут бойынша кейбір деректерді жоғалтқаныңыз маңызды емес.Телефон кез келген жолдан көшірмені қабылдай алатын болса да, максималды сыйымдылық әрбір маршрутта өзгеріссіз қалса да, деректерді сәтті қабылдау ықтималдығы екі есе артады.Бұл алуан түрлілік деп те аталады.
MISO дегеніміз не?
Басқаша айтқанда, ұялы телефонда әлі де бір антенна бар, ал базалық станциядағы антенналардың саны екіге дейін өсті.Бұл жағдайда бірдей деректер екі таратқыш антеннадан беріледі.Ал қабылдағыш антенна оңтайлы сигнал мен нақты деректерді қабылдай алады.
MISO пайдаланудың артықшылығы - бірнеше антенналар мен деректер қабылдағыштан таратқышқа жылжытылады.Базалық станция бұрынғыдай бірдей деректерді екі жолмен жібере алады;кейбір деректерді жоғалтқаныңыз маңызды емес;байланыс қалыпты түрде жүруі мүмкін.
Максималды сыйымдылық өзгеріссіз қалғанымен, байланыс сәттілігі екі есе өсті.Бұл әдісті трансмиссиялық әртүрлілік деп те атайды.
Соңында MIMO туралы сөйлесейік.
Радиобайланыстың екі шетінде бірден көп антенна бар және бұл MIMO – Multiple Input Multiple Output деп аталады.MIMO арнаның беріктігін, сондай-ақ арна өткізу қабілетін жақсартуды қамтамасыз ету үшін пайдаланылуы мүмкін.Базалық станция мен мобильді тарап екі антеннаны өз бетінше жіберу және қабылдау үшін пайдалана алады және бұл жылдамдықтың екі еселенгенін білдіреді ме?
Осылайша, базалық станция мен ұялы телефон арасында төрт тасымалдау жолы бар, бұл әлдеқайда күрделірек көрінеді.Бірақ сенімді болу үшін, базалық станция мен ұялы телефон жағында екі антенна бар болғандықтан, ол бір уақытта екі деректерді жіберіп, қабылдай алады.Сонымен, MIMO максималды сыйымдылығы бір жолмен салыстырғанда қаншаға артады?SIMO және MISO-ның алдыңғы талдауына қарағанда, максималды сыйымдылық екі жақтағы антенналардың санына байланысты.
MIMO жүйелері әдетте A*B MIMO түрінде болады;A базалық станцияның антенналарының санын, B ұялы телефон антенналарының санын білдіреді.4*4 MIMO және 4*2 MIMO туралы ойланыңыз.Қандай сыйымдылық үлкенірек деп ойлайсыз?
4*4 MIMO бір уақытта 4 арнаны жіберіп, қабылдай алады және оның максималды сыйымдылығы SISO жүйесінен 4 есеге жетуі мүмкін.4*2 MIMO SISO жүйесінен тек 2 есеге жетеді.
Сыйымдылықты арттыру үшін әртүрлі деректердің бірнеше көшірмелерін параллельде жіберу үшін мультиплекстеу кеңістігінде бірнеше антенналар мен әртүрлі тасымалдау жолдарын пайдалану кеңістікті бөлу мультиплексі деп аталады.
Сонымен, MIMO жүйесінде максималды өткізу қабілеті мүмкін бе?Тестке келейік.
Мысал ретінде біз әлі де базалық станция мен 2 антеннасы бар ұялы телефонды аламыз.Олардың арасындағы тасымалдау жолы қандай болады?
Көріп отырғаныңыздай, төрт жол бірдей өшіп, кедергіден өтеді және деректер ұялы телефонға жеткенде, олар енді бір-бірін ажырата алмайды.Бұл бір жол емес пе?Қазіргі уақытта 2*2 MIMO жүйесі SISO жүйесімен бірдей емес пе?
Дәл осылайша, 2*2 MIMO жүйесі SIMO, MISO және басқа жүйелерге ыдырауы мүмкін, бұл кеңістікті бөлу мультиплексі беру әртүрлілігіне немесе қабылдау әртүрлілігіне азайғанын білдіреді, базалық станцияның күтуі де жоғары жылдамдыққа ұмтылудан азайып кетті. қабылдаудың табыстылығын қамтамасыз ету.
Ал MIMO жүйелері математикалық белгілер арқылы қалай зерттеледі?
3.MIMO арнасының құпиясы
Инженерлер математикалық белгілерді пайдалануды жақсы көреді.
Инженерлер базалық станциядағы екі антеннадан алынған деректерді X1 және X2, ұялы телефон антенналарынан алынған деректерді Y1 және Y2 деп белгіледі, төрт тарату жолы H11, H12, H21, H22 деп белгіленді.
Осылайша Y1 және Y2 есептеу оңай.Бірақ кейде 2*2 MIMO сыйымдылығы SISO екі есеге жетуі мүмкін, кейде мүмкін емес, кейде тіпті SISO сияқты болады.Оны қалай түсіндіресіз?
Бұл мәселені біз атап өткен арна корреляциясымен түсіндіруге болады — корреляция неғұрлым жоғары болса, мобильді жақтағы әрбір тасымалдау жолын ажырату соғұрлым қиын болады.Егер арна бірдей болса, онда екі теңдеу бір болады, сондықтан оны берудің бір ғана жолы бар.
Әлбетте, MIMO арнасының құпиясы тасымалдау жолының тәуелсіздігін бағалауда жатыр.Яғни, құпия H11, H12, H21 және H22-де жатыр.Инженерлер теңдеуді келесідей жеңілдетеді:
Инженерлер H1, H12, H21 және H22 теңдеуді күрделі өзгертулер арқылы жеңілдетуге тырысты және соңында формулаға айналдырды.
Екі кіріс X'1 және X'2, λ1 және λ2 көбейтіңіз, Y'1 және Y'2 алуға болады.λ1 және λ2 мәндері нені білдіреді?
Жаңа матрица бар.Тек бір диагональ бойынша деректері бар матрица диагональ матрица деп аталады.Диагональ бойынша нөлдік емес деректер саны матрица рангі деп аталады.2*2 MIMO-да ол λ1 және λ2 нөлдік емес мәндерін білдіреді.
Егер ранг 1 болса, бұл 2*2 MIMO жүйесі тасымалдау кеңістігінде жоғары корреляцияланғанын білдіреді, яғни MIMO SISO немесе SIMO-ға азайып, тек бір уақытта барлық деректерді қабылдап, жібере алады.
Егер ранг 2 болса, онда жүйеде салыстырмалы түрде тәуелсіз екі кеңістіктік арна болады.Ол бір уақытта деректерді жібере және қабылдай алады.
Сонымен, разряд 2 болса, бұл екі тарату арнасының өткізу қабілеті бір арнадан екі еселене ме?Жауап λ1 және λ2 қатынасында жатыр, оны шартты сан деп те атайды.
Шартты сан 1 болса, λ1 және λ2 бірдей дегенді білдіреді;олардың тәуелсіздігі жоғары.2*2 MIMO жүйесінің сыйымдылығы максимумға жетуі мүмкін.
Егер шартты сан 1-ден жоғары болса, бұл λ1 және λ2 әртүрлі екенін білдіреді.Дегенмен, екі кеңістіктік арна бар, ал сапасы әртүрлі болса, жүйе негізгі ресурстарды жақсырақ сапада арнаға салады.Осылайша, 2*2 MIMO жүйесінің сыйымдылығы SISO жүйесінен 1 немесе 2 есе көп.
Дегенмен, ақпарат базалық станция деректерді жібергеннен кейін ғарыштық тасымалдау кезінде жасалады.Базалық станция бір немесе екі арнаны қашан жіберу керектігін қайдан біледі?
Ұмытпаңыз, олардың арасында ешқандай құпия жоқ.Ұялы телефон өзінің өлшенген арна күйін, жіберу матрицасының дәрежесін және алдын ала кодтау ұсыныстарын анықтама үшін базалық станцияға жібереді.
Осы кезде, менің ойымша, біз MIMO осындай нәрсе болып шығатынын көреміз.
Жіберу уақыты: 20 сәуір-2021 жыл