Продолжение темы, начатой в постах «Тонкости применения MIMO: часть 1 и часть 2»

Схема с классификацией способов использования MIMO приведена в предыдущем посте. 

Опишем кратко перечисленные на схеме методы.

 

Использование нескольких передатчиков

Есть несколько способов в порядке убывания их эффективности:

 

Формирование диаграммы направленности передатчика – метод координации сигналов, передаваемых передатчиками, направленный на повышение отношения сигнал-шум в точке приема. В идеале параметры сигналов на передаче подбираются таким образом, чтобы в точку приема они пришли синфазно и, сложившись, увеличили уровень приемного сигнала. Является достаточно эффективным способом, позволяет увеличить отношение сигнал-шум на 3-6 децибел при двух передатчиках и одном приемнике.

 

Пространственно-временные блоковые коды. Звучит также устрашающе, но очень просто по сути. Данные разбиваются на блоки и передаются сначала через один передатчик, потом через второй (третий). Поскольку одна порция данных передается несколько раз по разным каналам – вероятность их восстановления на приеме повышается. Радиоканал становится более надежным.

 

Субсимвольный временной сдвиг. Не самый эффективный метод, поскольку передает копию одного и того же сигнала через разные передатчики с искусственной временной задержкой для внесения искусственного эффекта многолучевого распространения в канал.

 

Выбор антенны. Обычно применяется в случаях с одним приемопередатчиком и двумя антеннами, то есть не совсем «честный MIMO». Базируясь на информации о канале, например уровень приемного сигнала, передатчик выбирает одну из антенн для передачи сигнала приемнику.

 

Использование информации от нескольких приемников

Эквалайзер MIMO – способ аналогичен формированию диаграммы направленности, но работает со стороны приемников. Эквализация принимаемых сигналов позволяет сложить их максимально эффективно и повысить отношение «сигнал-шум» на приемной стороне.

 

Одновременное использование и нескольких передатчиков, и нескольких приемников – пространственное мультиплексирование

Как уже упоминалось ранее, несколько передатчиков и несколько приемников создают несколько относительно уникальных каналов распространения внутри одного участка спектра. Эти каналы образуются не частотным разнесением, а пространственным разнесением антенн передатчиков и приемников, поэтому называются пространственными потоками. Вполне логично было бы использовать эти относительно уникальные каналы для передачи уникальной информации, чтобы увеличить пропускную способность канала. Этот вариант использования является одним из широко рекламируемых преимуществ MIMO и называется эта техника пространственным мультиплексированием. Но поскольку используется один участок спектра, применение пространственных потоков требует несколько серьезных условий:

- чем больше пространственных потоков мы хотим передать – тем более жесткие требования к каналу предъявляются. Извлечение уникальной информации из «условно уникальных» пространственных потоков – сложная операция, требующая значительного превышения уровня сигнала над уровнем шума и отсутствия помех.

- для передачи N потоков требуется как минимум N передатчиков и N приемников. Увеличение их количества упрощает извлечение информации и несколько ослабляет требования к качеству канала.

 

А теперь аналогии из повседневной жизни, чтобы упростить восприятие сложных терминов. В случае SISO (один передатчик, один приемник) мы используем однополосную дорогу для передвижения битов в радиоканале. MIMO превращает один радиоканал в несколько полос для движения битов. Нужно отметить, что эти полосы не совсем четко расчерчены, как в случае с использованием нескольких радиоканалов, поскольку используется один и тот же участок спектра.

Выбор антенны – это выбор наиболее свободной полосы для передвижения информации. Субсимвольный временной сдвиг – это случайный выбор одной из полос для каждого бита, чтобы движение ни по одной из полос не стало очень плотным.
Пространственно-временные блоковые коды – это движение одной порции битов сразу по двум полосам с возможностью лавирования в межполосье, если ситуация не позволяет свободно двигаться в одной полосе.

Формирование диаграммы направленности – это формирование свободной полосы для движения битов, но только во вполне определенном направлении.

MIMO эквалайзер – «расчистка» полосы движения, начинающая в точке прибытия информации.

И, наконец, пространственное мультиплексирование – это плотное использование образовавшихся полос для передвижения максимального количества битов. Для надежной работы этого способа требуется достаточно ровная дорога и мощные «двигатели битов».

 

В качестве заключения

 

Использование техники MIMO позволяет в разы поднять надежность и увеличить скорость передачи данных в радиоканале с той же шириной полосы частот. Это позволяет удовлетворить возрастающие потребности и ожидания пользователей беспроводных сетей. Однако не доверяйте слепо модным аббревиатурам, ведь применение MIMO очень многолико и варьируется от самых простых вариантов (выбор антенны), до наиболее продвинутых (пространственное мультиплексирование).

И внимательно следите за выражением лица представителя вендора, увлекательно расписывающего преимущества использования MIMO, когда Вы спросите его про поддержку «субсимвольного временного сдвига» в его решении!

Popularity: 41%