MIMO wird als Multiple-Input Multiple-Output abgekürzt. Dies ist eine drahtlose Funkkommunikations- und Mehrwegetechnologie, die heutzutage in vielen neuen Technologien erwähnt und verwendet wird. Diese Technik wurde entwickelt, um das drahtlose Kommunikationssystem durch Verwendung zu verbessern mehrere Antennen am Sender, Empfänger oder an beiden. Vo-LTE, LTE (Langzeitentwicklung), Wi-Max, Wi-Fi und viele andere Funk-, Funk- und HF-Technologien verwenden die neue MIMO-Funktechnologie, um eine erweiterte Verbindungskapazität und spektrale Effizienz in Kombination mit einer verbesserten Verbindungszuverlässigkeit bereitzustellen.
MIMO - Grundlagen für mehrere Eingaben und mehrere Ausgaben
MIMO-Kommunikation (Multiple-In, Multiple-Out) sendet die gleichen Informationen wie mehrere Signale gleichzeitig über mehrere Antennen unter Verwendung eines einzigen Funkkanals.
MIMO-System
Es verwendet mehrere Antennen, um die Signalqualität und -stärke eines HF-Verbindungskanals in Form einer Antennendiversität zu verbessern. Die Daten werden am Sendepunkt in mehrere Datenströme aufgeteilt und auf der Empfangsseite durch eine andere MIMO-Funkkonfiguration mit der gleichen Anzahl von Antennen neu angeordnet.
Grundsätzlich kann ein Kommunikationsmedium durch Signalschwund beeinflusst werden, was sich auf das Signal-Rausch-Verhältnis auswirkt. Wenn diese durch den Signalpfad auf unterschiedliche Weise beeinflusst werden können, verringert sich die Wahrscheinlichkeit, dass sie alle gleichzeitig beeinflusst werden, erheblich. Dementsprechend trägt Diversity zur Stabilisierung einer Verbindung bei, verbessert die Leistung und reduziert die Fehlerraten.
Räumliches Multiplexen und räumliche Diversität Zwei Methoden werden verwendet, um das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) zu verbessern, und sie zeichnen sich durch eine Verbesserung der Zuverlässigkeit des Systems in Bezug auf die verschiedenen Formen des Fading aus.
Das Konzept der räumlichen Vielfalt
Das Prinzip der Diversität besteht darin, dem Empfänger mehrere Versionen desselben Signals zur Verfügung zu stellen. In den meisten Umgebungen, in denen drahtlose Kommunikationssysteme arbeiten, variiert die Stärke des empfangenen Signals mit der Zeit, die als Fading bezeichnet wird.
Das Fading verschlechtert die Kommunikationsleistung erheblich, da die Wahrscheinlichkeit eines Bitfehlers im Vergleich zu dem, was wäre, wenn nur weißes Rauschen vorhanden wäre, zunimmt.
Die folgende Abbildung zeigt die Wahrscheinlichkeit eines Bitfehlers als Funktion der spektralen Dichte der Bitenergie zur Rauschleistung Eb / N0. Die zweite Beobachtung ist, dass für das Rayleigh-Fading, das die in dieser Figur angenommene Art des Fading ist und in der Praxis häufig auftritt, die Fehlerwahrscheinlichkeit linear abnimmt, wenn es auf einer logarithmischen Skala gegen Eb / N0 aufgetragen wird, das in dB aufgetragen ist.
Eine logarithmische Skala gegen Eb / N0 in dB
Das Konzept des räumlichen Multiplexing
Räumliches Multiplexen bezieht sich auf das Übertragen mehrerer Datenströme über einen Mehrwegekanal durch Ausnutzen von Mehrweg. Auf diese Weise können mehrere Datenkanäle gleichzeitig über dasselbe Frequenzband übertragen werden, wodurch eine potenziell große Anzahl von Bits pro Sekunde pro Hertz Spektrum übertragen werden kann.
Das räumliche Multiplexen ist analog zu anderen häufigeren Arten von Multiplexing-Schemata wie Frequenzmultiplex (FDM), Zeitmultiplex (TDM).
Einzelbenutzer- und Mehrbenutzer-MIMO
Einzelbenutzer-MIMO bezieht sich auf ein herkömmliches MIMO, bei dem nur ein Sendeknoten und ein Empfangsknoten vorhanden sind und der Senderknoten mehrere Antennen aufweist. Bei Mehrbenutzer-MIMO senden mobile Mobilfunknutzer mit jeweils einer einzelnen Antenne an eine Basisstation, und die Basisstation verarbeitet die Signale von jedem der einzelnen Mobiltelefone so, als würden sie von mehreren Sendeantennen auf einem einzelnen Knoten kommen.
In diesem Fall führt die Basisstation den gleichen Vorgang wie der Empfänger aus. So können mehrere mobile Benutzer die Daten über dieselbe Bandbreite übertragen, und die Basisstation kann die einzelnen Datenströme mithilfe räumlicher Codierungstechniken entkoppeln.
Bei Mehrbenutzer-MIMO können mehr Mobilfunkbenutzer gleichzeitig auf dem Uplink-Pfad über dieselbe Bandbreite senden, als dies sonst möglich wäre.
Grundlegendes Blockdiagramm des MIMO-Systems
Die folgende Abbildung zeigt das grundlegende Blockdiagramm von MIMO-Systemen. Die zu übertragenden Informationsbits werden unter Verwendung eines herkömmlichen Codierers codiert. Und das muss verschachtelt werden. Das verschachtelte Codewort wird unter Verwendung eines Symbol-Mappers auf Datensymbole (Quadrate Amplitude Modulation Symbole) abgebildet.
Grundlegendes Blockdiagramm des MIMO-Systems
Diese Datensymbole werden in einen Raum-Zeit-Codierer eingegeben, der einen oder mehrere räumliche Datenströme ausgibt. Die räumlichen Datenströme werden durch einen Raum-Zeit-Vorcodierungsblock auf die Sendeantennen abgebildet.
Die von den Sendeantennen abgegebenen Signale breiten sich durch den Kanal aus und erreichen das Empfangsantennenarray. Der Empfänger sammelt die Signale am Ausgang jedes Empfangsantennenelements und kehrt die Sendevorgänge um, um die Daten zu decodieren: Raum-Zeit-Verarbeitung empfangen, gefolgt von Raum-Zeit-Decodierung, Symbol-Be-Mapping, Deinterleaving und Decodierung.
Vorteile von MIMO
- Multiple-In Multiple-Out nutzt das räumliche Multiplexing, um die drahtlose Bandbreite und Reichweite zu erhöhen.
- MIMO-Algorithmen senden Informationen über zwei oder mehr Antennen aus, und die Informationen werden auch über mehrere Antennen empfangen.
- MIMO-Systeme bieten einen präzisen Kapazitätsgewinn gegenüber herkömmlichen HF-Systemen mit einer Antenne sowie eine zuverlässigere Kommunikation.
Nachteile
Der Hauptnachteil ist nur seine Komplexität. Abgesehen davon liefert es eine präzise Ausgabe.
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