Cerințele privind transferul rețelelor mobile sunt foarte ridicate și, în același timp, ele sunt în continuă creștere. Opțiunile evidente pentru creșterea lățimii de bandă - creșterea lățimii canalului și utilizarea modulațiilor de ordin mai înalt, nu rezolvă complet problema de a asigura o cantitate mare de transfer. Intervalul de frecvență este încă limitat. Și utilizarea modulației unei ordini superioare implică o creștere a SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio), care are de asemenea limita. Un alt mod de a mări transferul sistemelor wireless este utilizarea antenelor multiple de transmisie și recepție (MIMO) și a procesării speciale a semnalelor în acest caz. Următoarea este o clasificare a opțiunilor MIMO și o scurtă descriere.
Sistem clasic (SISO - ieșire unică de intrare unică)
Mai întâi, luați în considerare opțiunile MIMO care pot fi utilizate pentru a transfera date unui singur utilizator. Prima versiune clasică și cea mai simplă a utilizării unei antene de transmisie și a unei receptoare este prezentată în figura de mai jos. Un astfel de sistem din punctul de vedere al terminologiei MIMO se numește SISO - ieșire unică de intrare unică.
Capacitatea unui astfel de sistem poate fi calculată folosind formula Shannon:
C - lărgimea de bandă a canalului; B - lățimea canalului; S / N este raportul semnal-zgomot.
Recepția diversității (Rx Diversity, SIMO - ieșire multiplă de intrare unică)
Recepția diversității (Rx Diversity) este cazul utilizării mai multor antene pe partea receptoare decât pe partea de transmitere. Din punctul de vedere al MIMO, un astfel de sistem se numește SIMO - ieșire multiplă de intrare unică. Cel mai simplu caz al unui astfel de sistem, când antena de transmisie este una și antena de recepție este două, este reprezentată în figura de mai jos și se numește SIMO 1x2.
Versiunea prezentată nu necesită pregătire specială a semnalului în timpul transmisiei, prin urmare este foarte simplu să o implementați în practică. Atunci când se utilizează o recepție diversă, nu are loc o creștere a capacității de transfer. Cu toate acestea, credibilitatea transmisiei crește. În cazul sistemului prezentat mai sus, vor exista două semnale pe partea receptoare și există diferite modalități de prelucrare a acestora. De exemplu, poate fi selectat un semnal cu cel mai bun raport semnal-zgomot. Această metodă se numește diversitate comutată. Sau semnalele pot fi pliate, ceea ce mărește raportul semnal-zgomot. Și această metodă se numește MRC - combinarea raportului maxim.
Transmisia diversității (Tx Diversity, MISO - ieșire unică multiplă de intrare)
Transmisia diversității (Tx Diversity) este cazul utilizării mai multor antene pe partea de transmitere decât la capătul de recepție. Din punctul de vedere al MIMO, un astfel de sistem se numește MISO - ieșire unică de intrare multiple. Cel mai simplu caz al unui astfel de sistem, în cazul în care antenele de transmisie sunt două, iar cel primitor este prezentat în figura de mai jos, se numește MISO 2x1.
La fel ca SIMO, MISO nu permite creșterea lărgimii de bandă a canalului, dar crește fiabilitatea transmisiei. În același timp, utilizarea MISO vă permite să transferați procesarea suplimentară necesară a semnalelor de la partea receptoare (stația mobilă) la stația de emisie (stația de bază). Pentru a genera un semnal fiabil, se utilizează codificarea spațiu-timp. În acest caz, o copie a semnalului este transmisă nu numai de la o altă antenă, ci și de la o altă dată. Codarea frecvenței în spațiu poate fi, de asemenea, utilizată.
Multiplexarea spațială (MIMO - Ieșire multiple multiple de intrare)
Multiplexarea spațială este cazul antenelor multiple de pe partea de transmisie și a mai multor antene de la capătul receptorului. Spre deosebire de versiunile anterioare - MISO și SIMO, descrise mai sus, această opțiune nu vizează creșterea fiabilității transmisiei, ci creșterea vitezei de transmisie. Prin urmare, MIMO este utilizat pentru a transmite date stațiilor mobile care sunt în condiții bune de radio. În timp ce variantele MISO și SIMO sunt utilizate pentru a transmite date către stațiile mobile care se află în condiții radio mai sărace. Pentru a crește rata de transfer a datelor în cazul MIMO, fluxul de date de intrare este împărțit în mai multe fluxuri, fiecare dintre acestea fiind transmise în mod independent de la o antenă separată. Figura de mai jos prezintă schema generală a unui sistem MIMO cu antene de transmisie m și cu n antene de recepție.
Datorită faptului că este utilizat un canal comun, fiecare antenă la un receptor nu numai recepționează semnalul destinat ea (linii solide în figură), dar toate celelalte semnale destinate antene (linia punctată în figură). Dacă este cunoscută matricea de transmisie, efectele semnalelor destinate altor antene pot fi calculate și minimizate.
Numărul de fluxuri de date independente care pot fi transmise simultan depinde de numărul de antene utilizate. Dacă numărul de antene de transmisie și de recepție este același, numărul fluxurilor de date independente este egal sau mai mic decât numărul de antene. De exemplu, în cazul unui MIMO 4x4, numărul de fluxuri de date independente poate fi 4 sau mai mic. Dacă numărul de antene de transmisie și recepție nu este același, numărul fluxurilor de date independente este egal cu numărul minim de antene sau mai mic. De exemplu, în cazul MIMO 4x2, numărul fluxurilor de date independente poate fi 2 sau mai mic.
Pentru a calcula debitul maxim în cazul utilizării MIMO, se aplică următoarea formulă:
C - lărgimea de bandă a canalului; M este numărul de fluxuri de date independente; B - lățimea canalului; S / N este raportul semnal-zgomot.
Dacă nu ați găsit informațiile LTE / LTE-A în acest articol, vă rog să-mi scrieți o scrisoare la [email protected]. Voi încerca să o adaug cât mai curând posibil.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: