MIMO yra kelių antenų technologija LTE. MIMO antena - kas tai yra ir koks jos pranašumas? Ką reiškia wifi

27.08.2015

Žinoma, daugelis jau girdėjo apie technologiją MIMO, pastaraisiais metais jis dažnai buvo rodomas skrajutėse ir plakatuose, ypač kompiuterių parduotuvėse ir žurnaluose. Bet kas yra MIMO (MIMO) ir su kuo jis valgomas? Pažiūrėkime atidžiau.

MIMO technologija

MIMO (Multiple Input Multiple Output; multiple inputs, multiple outputs) – erdvinio signalo kodavimo būdas, leidžiantis padidinti kanalo pralaidumą, kai duomenims perduoti naudojamos dvi ar daugiau antenų, o priėmimui – tiek pat antenų. Siuntimo ir priėmimo antenos yra atskirtos taip, kad gretimų antenų tarpusavio įtaka viena kitai būtų minimali. MIMO technologija naudojama Wi-Fi, WiMAX, LTE bevieliuose ryšiuose, siekiant padidinti pralaidumą ir efektyviau naudoti dažnių juostą. Iš tikrųjų MIMO leidžia viename dažnių diapazone ir tam tikrame dažnių koridoriuje perduoti daugiau duomenų, t.y. padidinti greitį. Tai pasiekiama naudojant kelias siuntimo ir priėmimo antenas.

MIMO istorija

MIMO technologija gali būti siejama su gana jauna plėtra. Jos istorija prasideda 1984 m., kai buvo įregistruotas pirmasis šios technologijos naudojimo patentas. Įmonėje vyko pirminė plėtra ir tyrimai „Bell Laboratories“., o įmonė 1996 m Airgo tinklai išleido pirmąjį MIMO mikroschemų rinkinį, pavadintą Tikras MIMO. MIMO technologija buvo labiausiai išvystyta XXI amžiaus pradžioje, kai sparčiai pradėjo vystytis belaidžiai Wi-Fi tinklai ir 3G koriniai tinklai. O dabar MIMO technologija plačiai naudojama 4G LTE tinkluose ir Wi-Fi 802.11b / g / ac.

Ką suteikia MIMO technologija?

Galutiniam vartotojui MIMO žymiai padidina duomenų perdavimo greitį. Priklausomai nuo įrangos konfigūracijos ir naudojamų antenų skaičiaus, galite padidinti greitį dvigubai, trigubai ir iki aštuonių kartų. Paprastai belaidžiuose tinkluose naudojamas tiek pat perdavimo ir priėmimo antenų, ir tai rašoma, pavyzdžiui, 2x2 arba 3x3. Tie. jei matome MIMO 2x2 įrašą, tai dvi antenos perduoda signalą ir dvi priima. Pavyzdžiui, „Wi-Fi“ standarte vienas 20 MHz pločio kanalas suteikia 866 Mbps pralaidumą, o 8x8 MIMO konfigūracijoje jungiami 8 kanalai, o tai suteikia didžiausią greitį apie 7 Gbps. Panašiai LTE MIMO - galimas greičio padidėjimas kelis kartus. Norint visapusiškai naudoti MIMO LTE tinkluose, būtina , nes kaip taisyklė, įmontuotos antenos nėra pakankamai atskirtos ir turi mažai įtakos. Ir, žinoma, turi būti MIMO palaikymas iš bazinės stoties.

MIMO palaikanti LTE antena perduoda ir priima signalą horizontalioje ir vertikalioje plokštumose. Tai vadinama poliarizacija. Išskirtinis MIMO antenų bruožas yra dviejų antenų jungčių buvimas ir, atitinkamai, dviejų laidų naudojimas norint prisijungti prie modemo / maršrutizatoriaus.

Nepaisant to, kad daugelis ir ne be reikalo sako, kad MIMO antena 4G LTE tinklams iš tikrųjų yra dvi antenos viename, nereikėtų galvoti, kad naudojant tokią anteną greitis padidės dvigubai. Toks gali būti tik teoriškai, tačiau praktiškai skirtumas tarp įprastos ir MIMO antenos 4G LTE tinkle neviršija 20-25%. Tačiau šiuo atveju svarbesnis bus stabilus signalas, kurį gali suteikti MIMO antena.

Siekdami geriau suprasti MIMO antenos veikimo principą, įsivaizduokime tokią situaciją: mobiliojo tinklo operatoriaus bazinė stotis (BS) ir modemas tapo dviem geografiniais taškais A ir B, tarp jų nutiestas tam tikras kelias. šie objektai, žmonės, judantys šiuo keliu, įasmenina informaciją, A - tai jūsų priėmimo antena, B yra korinio ryšio operatoriaus BS. Žmonės juda iš vieno taško į kitą traukiniu, kuriame telpa 100 žmonių. Tačiau norinčių patekti iš taško B į tašką A yra daug daugiau. Todėl tiesiamas antras bėgių kelias ir paleidžiamas naujas traukinys, kurio talpa taip pat – 100 žmonių. Taigi dviejų traukinių našumas ir efektyvumas yra 2 kartus didesnis.

Naujausia MIMO technologija veikia taip pat. (Angl. Multiple Input Multiple Output), tai leidžia vienu metu gauti daugiau srautų. Tam naudojamos skirtingos signalo poliarizacijos, pavyzdžiui, horizontali ir vertikali - 2x2. Anksčiau norint gauti daugiau informacijos, tai yra daugiau srautų, tekdavo įsigyti dvi paprastas antenas.

Šiandien pakanka įsigyti tik vieną MIMO anteną. Patobulintoje MIMO antenoje viename korpuse yra du spinduliuojančių elementų rinkiniai, vadinamieji pleistrai, kurių kiekvienas yra prijungtas prie atskiro lizdo. Antroji įrenginio versija: yra vienas pleistrų rinkinys ir maitinimo šaltinis dviems prievadams, todėl pleistras gali veikti dviem kryptimis: horizontaliai ir vertikaliai. Šiuo atveju prie dviejų lizdų pritvirtinamas vienas pleistrų rinkinys. Tai antras variantas (su dviem kabelių riebokšliais), kurį galite rasti mūsų įmonės asortimente.

Bet kaip prijungti 2 laidus, išeinančius iš praeities antenos, prie vieno modemo? Viskas labai paprasta. Šiandien šią funkciją palaiko ne tik antenos, bet ir modemai. Yra modemai su 2 įėjimais išorinėms antenoms prijungti, pavyzdžiui, plačiai paplitęs Huawei.

MIMO technologijos pranašumai

Pagrindiniai privalumai yra galimybė pagerinti pralaidumą nedidinant pralaidumo. Taigi įrenginys vienu kanalu paskirsto kelis informacijos srautus.

Gerėja perduodamo signalo kokybė ir duomenų perdavimo sparta. Kadangi technologija pirmiausia užkoduoja duomenis, o tada atkuria juos priimančiojoje pusėje.

Signalo perdavimo greitis yra daugiau nei dvigubai didesnis.

Daugelis kitų greičio parametrų taip pat padidinami dėl dviejų nepriklausomų kabelių, kuriais informacija vienu metu paskirstoma ir gaunama skaitmeninio srauto pavidalu. Patobulinta šių sistemų spektro kokybė: 3G, 4G/LTE, WiMAX, WiFi, naudojant du įėjimus ir du išėjimus.

MIMO antenų taikymo sritis

Dažniausiai MIMO technologija naudojama duomenims perduoti naudojant tokį protokolą kaip WiFi. Taip yra dėl padidėjusio pralaidumo ir pajėgumo. Pavyzdžiui, paimkime 802.11n protokolą, kuriame, naudojant aprašytą technologiją, galite pasiekti greitį iki 350 Mbps. Taip pat pagerėjo duomenų perdavimo kokybė net tose vietose, kur priėmimo signalas yra žemas. Lauko prieigos taško su MIMO antena pavyzdys yra gerai žinomas.

WiMAX tinklas, naudojant MIMO, dabar gali transliuoti informaciją iki 40 Mbps greičiu.

Jis naudoja MIMO technologiją iki 8x8. Dėl to pasiekiamas didelis perdavimo greitis - daugiau nei 35 Mbps. Be to, užtikrinamas patikimas ir kokybiškas, puikios kokybės ryšys.

Nuolat vyksta darbas tobulinant ir tobulinant technologijų konfigūracijas. Netolimoje ateityje tai pagerins spektro našumą, pagerins tinklo pajėgumą ir pagreitins duomenų perdavimo spartą.

MIMO(Multiple Input Multiple Output – multiple input multiple output) – belaidžio ryšio sistemose (WIFI, korinio ryšio tinkluose) naudojama technologija, galinti ženkliai pagerinti sistemos spektrinį efektyvumą, maksimalią duomenų perdavimo spartą ir tinklo pajėgumą. Pagrindinis būdas pasiekti aukščiau išvardintus pranašumus yra duomenų perdavimas iš šaltinio į paskirties vietą per kelias radijo ryšio linijas, iš kur ši technologija gavo savo pavadinimą. Panagrinėkime šios problemos pagrindą ir nustatykime pagrindines priežastis, dėl kurių buvo plačiai naudojama MIMO technologija.

Didelės spartos jungčių, užtikrinančių aukštą paslaugų kokybę (QoS) ir aukštą atsparumą gedimams, poreikis kasmet auga. Tai labai palengvina tokių paslaugų, kaip VoIP (), VoD () ir kt., atsiradimas. Tačiau dauguma belaidžių technologijų neleidžia teikti abonentams aukštos kokybės paslaugų aprėpties pakraštyje. Korinio ryšio ir kitose belaidžio ryšio sistemose ryšio kokybė, taip pat turima duomenų perdavimo sparta, greitai krenta, didėjant atstumui nuo (BTS). Tuo pačiu metu paslaugų kokybė taip pat mažėja, o tai galiausiai lemia tai, kad neįmanoma teikti aukštos kokybės paslaugų realiuoju laiku visoje tinklo radijo aprėptyje. Norėdami išspręsti šią problemą, galite pabandyti kuo griežčiau įdiegti bazines stotis ir organizuoti vidinę aprėptį visose vietose, kuriose signalo lygis yra žemas. Tačiau tai pareikalaus didelių finansinių išlaidų, dėl kurių galiausiai padidės paslaugos kaina ir sumažės konkurencingumas. Taigi, norint išspręsti šią problemą, reikalinga originali naujovė, naudojant, jei įmanoma, esamą dažnių diapazoną ir nereikalaujant statyti naujų tinklo įrenginių.

Radijo bangų sklidimo ypatumai

Norint suprasti MIMO technologijos veikimo principus, būtina atsižvelgti į bendruosius erdvėje. Įvairių belaidžių radijo sistemų skleidžiamos bangos, kurių diapazonas viršija 100 MHz, daugeliu atžvilgių elgiasi kaip šviesos pluoštai. Radijo bangoms sklindant paviršiuje, priklausomai nuo kliūties medžiagos ir dydžio, dalis energijos sugeriama, dalis praeina, o kita – atsispindi. Sugertos, atspindėtos ir perduodamos energijos dalių santykį įtakoja daugelis išorinių veiksnių, įskaitant signalo dažnį. Be to, atspindėtos ir praleidžiamos signalų energijos gali pakeisti savo tolesnio sklidimo kryptį, o pats signalas yra padalintas į keletą bangų.

Signalas, sklindantis pagal minėtus dėsnius nuo šaltinio iki imtuvo, susidūręs su daugybe kliūčių, yra padalintas į daugybę bangų, kurių tik dalis pasieks imtuvą. Kiekviena banga, pasiekianti imtuvą, sudaro vadinamąjį signalo sklidimo kelią. Be to, dėl to, kad skirtingos bangos atsispindi nuo skirtingo kliūčių skaičiaus ir nukeliauja skirtingais atstumais, skirtingi keliai turi skirtingus .

Tankioje miesto aplinkoje dėl daugybės kliūčių, tokių kaip pastatai, medžiai, automobiliai ir kt., labai dažnai pasitaiko situacija, kai tarp (MS) ir bazinės stoties (BTS) antenų nėra matomumo linijos. Šiuo atveju vienintelis būdas pasiekti imtuvo signalą yra per atspindėtas bangas. Tačiau, kaip pažymėta aukščiau, pakartotinai atspindėtas signalas nebeturi pradinės energijos ir gali atvykti su vėlavimu. Ypatingą sunkumą sukuria ir tai, kad objektai ne visada stovi vietoje ir laikui bėgant situacija gali labai pasikeisti. Šiuo atžvilgiu iškyla problema – viena reikšmingiausių belaidžio ryšio sistemų problemų.

Daugiatakis sklidimas – problema ar privalumas?

Siekiant kovoti su kelių takų signalo sklidimu, naudojami keli skirtingi sprendimai. Viena iš labiausiai paplitusių technologijų yra Receive Diversity -. Jo esmė slypi tame, kad signalui priimti naudojama ne viena, o kelios antenos (dažniausiai dvi, rečiau keturios), esančios viena nuo kitos nutolusios. Taigi gavėjas turi ne vieną, o dvi perduodamo signalo kopijas, kurios atėjo skirtingais būdais. Tai leidžia surinkti daugiau energijos iš pradinio signalo, nes vienos antenos gautų bangų gali nepriimti kita ir atvirkščiai. Be to, signalai, gaunami ne faze vienoje antenoje, gali patekti į kitą fazę. Ši radijo sąsajos organizavimo schema gali būti vadinama SIMO (Single Input Multiple Output), priešingai nei standartinė Single Input Single Output (SISO) schema. Galima taikyti ir atvirkštinį metodą: kai siuntimui naudojamos kelios antenos, o viena – priėmimui. Tai taip pat padidina bendrą imtuvo gauto pradinio signalo energiją. Ši schema vadinama kelių įėjimų viena išvestimi (MISO). Abiejose schemose (SIMO ir MISO) bazinės stoties šone sumontuotos kelios antenos, nes sunku įdiegti antenos įvairovę mobiliajame įrenginyje pakankamai dideliu atstumu, nepadidinant pačios galinės įrangos matmenų.

Dėl tolesnių samprotavimų pasiekiame kelių įvesties kelių išėjimų (MIMO) schemą. Šiuo atveju perdavimui ir priėmimui įrengiamos kelios antenos. Tačiau, skirtingai nuo aukščiau pateiktų schemų, ši įvairovės schema leidžia ne tik susidoroti su kelių takų signalo sklidimu, bet ir gauti tam tikrų papildomų privalumų. Naudojant kelias siuntimo ir priėmimo antenas, kiekvienai siuntimo/priėmimo antenų porai gali būti priskirtas atskiras informacijos perdavimo kelias. Tokiu atveju įvairovės priėmimą atliks likusios antenos, o ši antena tarnaus ir kaip papildoma antena kitiems perdavimo takams. Dėl to teoriškai įmanoma padidinti duomenų perdavimo spartą tiek kartų, kiek bus naudojama papildomų antenų. Tačiau didelį apribojimą nustato kiekvieno radijo kelio kokybė.

Kaip veikia MIMO

Kaip minėta aukščiau, MIMO technologijos organizavimas reikalauja, kad siuntimo ir priėmimo pusėse būtų sumontuotos kelios antenos. Paprastai sistemos įėjime ir išėjime montuojamas vienodas antenų skaičius, nes šiuo atveju pasiekiama didžiausia duomenų perdavimo sparta. Norint parodyti antenų skaičių priėmimo ir perdavimo metu, kartu su MIMO technologijos pavadinimu, paprastai minimas pavadinimas "AxB", kur A yra antenų skaičius sistemos įėjime, o B - išėjime. . Sistema šiuo atveju nurodo radijo ryšį.

Kad MIMO technologija veiktų, reikia atlikti tam tikrus siųstuvo struktūros pakeitimus, palyginti su įprastomis sistemomis. Panagrinėkime tik vieną iš galimų, paprasčiausių MIMO technologijos organizavimo būdų. Visų pirma, siunčiančioje pusėje reikalingas srauto daliklis, kuris perdavimui skirtus duomenis padalins į keletą mažos spartos substreamų, kurių skaičius priklauso nuo antenų skaičiaus. Pavyzdžiui, MIMO 4x4 ir 200 Mbps įvesties duomenų perdavimo sparta skirstytuvas sukurs 4 srautus po 50 Mbps. Be to, kiekvienas iš šių srautų turi būti perduodamas per savo anteną. Paprastai siuntimo antenos nustatomos su tam tikru erdviniu atskyrimu, kad būtų galima gauti kuo daugiau klaidingų signalų, atsirandančių dėl kelių kelių. Vienu iš galimų MIMO technologijos organizavimo būdų signalas perduodamas iš kiekvienos antenos su skirtinga poliarizacija, todėl ją galima atpažinti gavus. Tačiau paprasčiausiu atveju kiekvieną iš perduodamų signalų pažymi pati perdavimo terpė (laiko delsa ir kiti iškraipymai).

Priėmimo pusėje kelios antenos priima signalą iš radijo. Be to, antenos priėmimo pusėje taip pat sumontuotos su tam tikra erdvine įvairove, dėl kurios užtikrinamas anksčiau aptartas įvairovės priėmimas. Gauti signalai paduodami į imtuvus, kurių skaičius atitinka antenų ir perdavimo kelių skaičių. Be to, kiekvienas imtuvas priima signalus iš visų sistemos antenų. Kiekvienas iš šių sumatorių iš viso srauto išskiria tik to kelio, už kurį jis atsakingas, signalo energiją. Jis tai daro arba pagal kokį nors iš anksto nustatytą ženklą, kad kiekvienas iš signalų buvo aprūpintas, arba dėl delsos, slopinimo, fazės poslinkio analizės, t.y. platinimo terpės iškraipymų arba „pirštų atspaudų“ rinkinys. Priklausomai nuo to, kaip veikia sistema (Bell Laboratories Layered Space-Time – BLAST, Selective Per Antenna Rate Control (SPARC) ir kt.), siunčiamas signalas gali būti kartojamas po tam tikro laiko, arba perduodamas su nedideliu vėlavimu per kitas antenas.

Sistemoje su MIMO technologija gali atsirasti neįprastas reiškinys, nes duomenų perdavimo sparta MIMO sistemoje gali sumažėti, jei tarp signalo šaltinio ir imtuvo yra matymo linija. Taip yra visų pirma dėl supančios erdvės iškraipymų, kurie žymi kiekvieną iš signalų, sunkumo sumažėjimo. Dėl to priimančiajai pusei tampa sunku atskirti signalus ir jie pradeda daryti įtaką vienas kitam. Taigi, kuo aukštesnė radijo ryšio kokybė, tuo mažiau naudos galima gauti iš MIMO.

Kelių naudotojų MIMO (MU-MIMO)

Minėtas radijo ryšio organizavimo principas reiškia vadinamąjį vieno vartotojo MIMO (SU-MIMO), kuriame yra tik vienas informacijos siųstuvas ir imtuvas. Tokiu atveju tiek siųstuvas, tiek imtuvas gali aiškiai koordinuoti savo veiksmus ir tuo pačiu nėra netikėtumo faktoriaus, kai eteryje gali atsirasti naujų vartotojų. Tokia schema gana tinka mažoms sistemoms, pavyzdžiui, organizuojant ryšį namų biure tarp dviejų įrenginių. Savo ruožtu dauguma sistemų, tokių kaip WI-FI, WIMAX, korinio ryšio sistemos yra kelių vartotojų, t.y. jie turi vieną centrą ir kelis nuotolinius objektus, su kiekvienu iš jų būtina organizuoti radijo ryšį. Taigi iškyla dvi problemos: viena vertus, bazinė stotis turi perduoti signalą daugeliui abonentų per tą pačią antenų sistemą (MIMO transliacija), ir tuo pačiu metu priimti signalą per tas pačias antenas iš kelių abonentų (MIMO MAC - kelių prieigos kanalai).

Uplink kryptimi – iš MS į BTS, vartotojai tuo pačiu dažniu perduoda savo informaciją vienu metu. Tokiu atveju bazinei stočiai iškyla sunkumų: reikia atskirti skirtingų abonentų signalus. Vienas iš galimų šios problemos sprendimo būdų taip pat yra linijinis apdorojimo metodas, kuris numato preliminarų perduodamą signalą. Pradinis signalas pagal šį metodą dauginamas iš matricos, kurią sudaro koeficientai, atspindintys kitų abonentų trikdžius. Matrica sudaroma atsižvelgiant į esamą situaciją eteryje: abonentų skaičių, perdavimo greitį ir kt. Taigi, prieš perduodant signalą, jis yra iškraipomas, atvirkščiai, nei jis susiduria radijo perdavimo metu.

Žemyn - kryptimi nuo BTS iki MS, bazinė stotis vienu metu tuo pačiu kanalu perduoda signalus keliems abonentams vienu metu. Tai veda prie to, kad vienam abonentui perduodamas signalas turi įtakos visų kitų signalų priėmimui, t.y. atsiranda trukdžių. Galimi šios problemos sprendimo būdai yra nešvaraus popieriaus kodavimo technologijos („nešvaraus popierius“) naudojimas arba taikymas. Pažvelkime atidžiau į nešvaraus popieriaus technologiją. Jo veikimo principas pagrįstas esamos radijo būsenos ir aktyvių abonentų skaičiaus analize. Vienintelis (pirmasis) abonentas perduoda savo duomenis į bazinę stotį nekoduodamas, nekeisdamas savo duomenų, nes. nėra kitų abonentų trukdžių. Antrasis abonentas užkoduos, t.y. pakeisti jo signalo energiją, kad netrukdytų pirmajam ir jo signalo nepaveiktų įtaka nuo pirmojo. Vėlesni prie sistemos prisijungę abonentai taip pat laikysis šio principo, atsižvelgiant į aktyvių abonentų skaičių ir jų perduodamų signalų poveikį.

MIMO taikymas

MIMO technologija pastarąjį dešimtmetį yra vienas iš aktualiausių būdų padidinti belaidžio ryšio sistemų pralaidumą ir pajėgumą. Panagrinėkime keletą MIMO naudojimo įvairiose ryšių sistemose pavyzdžių.

WiFi 802.11n standartas yra vienas ryškiausių MIMO technologijos panaudojimo pavyzdžių. Anot jo, tai leidžia išlaikyti greitį iki 300 Mbps. Be to, ankstesnis standartas 802.11g leido užtikrinti tik 50 Mbps. Be duomenų perdavimo spartos padidinimo, naujasis standartas, dėka MIMO, taip pat leidžia pagerinti paslaugų kokybę vietose, kur signalas yra žemas. 802.11n naudojamas ne tik taškinėse / kelių taškų sistemose (taškas / daugiataškis) - labiausiai paplitusi niša naudojant WiFi technologiją LAN (vietiniam tinklui) organizuoti, bet ir taško / taško jungtims, naudojamoms magistraliniam ryšiui organizuoti. kanalus kelių šimtų Mbps greičiu ir leidžiančius duomenis perduoti dešimtis kilometrų (iki 50 km).

WiMAX standartas taip pat turi du leidimus, kurie suteikia vartotojams naujų galimybių naudojant MIMO technologiją. Pirmasis, 802.16e, teikia mobiliojo plačiajuosčio ryšio paslaugas. Tai leidžia perduoti informaciją iki 40 Mbps greičiu kryptimi iš bazinės stoties į abonentinę įrangą. Tačiau MIMO 802.16e yra laikomas pasirinkimu ir naudojamas paprasčiausioje konfigūracijoje - 2x2. Kitame leidime 802.16m MIMO yra laikoma privaloma technologija su galima 4x4 konfigūracija. Šiuo atveju WiMAX jau galima priskirti korinio ryšio sistemoms, būtent jų ketvirtai kartai (dėl didelės duomenų perdavimo spartos), nes turi keletą funkcijų, būdingų koriniams tinklams:, balso ryšiai. Mobiliojo naudojimo atveju teoriškai galima pasiekti 100 Mbps. Fiksuotoje versijoje greitis gali siekti 1 Gbps.

Didžiausią susidomėjimą kelia MIMO technologijos naudojimas korinio ryšio sistemose. Ši technologija buvo pritaikyta nuo trečiosios korinio ryšio sistemų kartos. Pavyzdžiui, standarte Rel. 6, jis naudojamas kartu su HSPA technologija, palaikanti greitį iki 20 Mbps, ir Rel. 7 – su HSPA+, kur duomenų perdavimo sparta siekia 40 Mbps. Tačiau MIMO nerado plataus pritaikymo 3G sistemose.

Sistemos, būtent LTE, taip pat numato MIMO naudojimą konfigūracijose iki 8x8. Teoriškai tai gali suteikti galimybę perduoti duomenis iš bazinės stoties abonentui daugiau nei 300 Mbps. Taip pat svarbus teigiamas taškas yra stabili ryšio kokybė net ir krašte. Tokiu atveju, net esant dideliam atstumui nuo bazinės stoties arba esant atokioje patalpoje, bus stebimas tik nedidelis duomenų perdavimo spartos sumažėjimas.

Taigi MIMO technologija pritaikoma beveik visose belaidžio duomenų perdavimo sistemose. Ir jo potencialas nėra išnaudotas. Jau kuriamos naujos antenos konfigūracijos galimybės iki 64x64 MIMO. Tai leis ateityje pasiekti dar didesnį duomenų perdavimo spartą, tinklo pajėgumą ir spektrinį efektyvumą.

Esami mobiliojo ryšio tinklai naudojami ne tik skambinti ir siųsti žinutes. Dėl skaitmeninio perdavimo būdo duomenų perdavimas galimas ir naudojant esamus tinklus. Šios technologijos, priklausomai nuo išsivystymo lygio, yra žymimos 3G ir 4G. 4G technologiją palaiko LTE standartas. Duomenų perdavimo greitis priklauso nuo kai kurių tinklo ypatybių (nustatomas operatoriaus), teoriškai siekiantis iki 2 Mb/s 3G tinkle ir iki 1 Gb/s 4G tinkle. Visos šios technologijos veikia efektyviau esant stipriam ir stabiliam signalui. Šiems tikslams dauguma modemų numato išorinių antenų prijungimą.

skydinė antena

Parduodant galite rasti įvairių antenų variantų, kad pagerintų priėmimo kokybę. 3G skydinė antena yra labai populiari. Tokios antenos stiprinimas yra apie 12 dB dažnių diapazone 1900-2200 MHz. Šio tipo įrenginiai taip pat gali pagerinti 2G signalo kokybę – GPRS ir EDGE.

Kaip ir didžioji dauguma kitų pasyviųjų įrenginių, jis turi vienpusį kryptingumą, kuris kartu su gaunamo signalo padidėjimu sumažina trukdžių lygį iš šonų ir užpakalio. Taigi net ir nestabilaus priėmimo sąlygomis galima pakelti signalo lygį iki priimtinų verčių, taip padidinant informacijos priėmimo ir perdavimo greitį.

Skydinių antenų naudojimas 4G tinklams

Kadangi 4G tinklų veikimo diapazonas beveik nesiskiria nuo ankstesnės kartos, nėra jokių sunkumų naudojant šias antenas 3G 4G LTE tinkluose. Bet kuriai technologijai antenų naudojimas leidžia priartinti duomenų perdavimo spartą prie didžiausių verčių.

Nauja technologija, kurioje naudojami atskiri imtuvai ir siųstuvai toje pačioje dažnių juostoje, leido dar labiau padidinti duomenų priėmimo ir perdavimo greitį. Esamo 4G modemo konstrukcijoje numatyta naudoti MIMO technologiją.

Neabejotinas skydinių antenų pranašumas yra jų maža kaina ir išskirtinis patikimumas. Konstrukcijoje praktiškai nėra nieko, kas galėtų sulūžti net krintant iš didelio aukščio. Vienintelė silpnoji vieta – aukšto dažnio laidas, kuris gali nutrūkti patekus į korpusą. Kad prietaisas tarnautų ilgiau, laidas turi būti tvirtai pritvirtintas.

MIMO technologija

Ryšio kanalo tarp imtuvo ir duomenų siųstuvo pralaidumui padidinti buvo sukurtas signalų apdorojimo metodas, kai priėmimas ir siuntimas vykdomi į skirtingas antenas.

Pastaba! Naudodami LTE MIMO antenas galite padidinti pralaidumą 20–30%, palyginti su darbu su paprasta antena.

Pagrindinis principas yra panaikinti ryšį tarp antenų.

Elektromagnetinės bangos gali turėti skirtingas kryptis įžeminimo plokštumos atžvilgiu. Tai vadinama poliarizacija. Dažniausiai naudojamos vertikaliai ir horizontaliai poliarizuotos antenos. Kad būtų išvengta abipusės įtakos, antenos viena nuo kitos skiriasi poliarizacija 90 laipsnių kampu. Kad abiejų antenų žemės paviršiaus įtaka būtų vienoda, kiekvienos antenos poliarizacijos plokštumos pasislenka 45 laipsniais. žemės atžvilgiu. Taigi, jei vienos iš antenų poliarizacijos kampas yra 45 laipsniai, tada kitos, atitinkamai, 45 laipsniai. Vienas kito atžvilgiu poslinkis yra reikalingas 90 gr.

Paveikslėlyje aiškiai parodyta, kaip antenos yra išdėstytos viena kitos ir žemės atžvilgiu.

Svarbu! Antenų poliarizacija turi būti tokia pati kaip bazinės stoties.

Jei 4G LTE technologijoms bazinėje stotyje yra numatytas MIMO palaikymas, tai 3G atveju dėl daugybės įrenginių be MIMO operatoriai neskuba diegti naujų technologijų. Faktas yra tas, kad MIMO 3G tinkle įrenginiai veiks daug lėčiau.

Modemo antenų montavimas „pasidaryk pats“.

Antenų montavimo taisyklės nesiskiria nuo įprastų. Pagrindinė sąlyga yra kliūčių nebuvimas tarp kliento ir bazinių stočių. Augantis medis, gretimo pastato stogas ar, dar blogiau, elektros linija tarnauja kaip patikimi skydai nuo elektromagnetinių bangų. Ir kuo didesnis signalo dažnis, tuo didesnį slopinimą įves kliūtys, esančios radijo bangų sklidimo kelyje.

Priklausomai nuo tvirtinimo tipo, antenos gali būti montuojamos ant pastato sienos arba tvirtinamos ant stiebo. Yra dviejų tipų antenosMIMO:

• monoblokas;
• tarpais.

Monobloko viduje jau yra dvi konstrukcijos, sumontuotos su reikiama poliarizacija, o tarpais - susideda iš dviejų antenų, kurias reikia montuoti atskirai, kiekviena jų turi būti nukreipta tiksliai į bazinę stotį.

Visi MIMO antenos montavimo savo rankomis niuansai yra aiškiai ir išsamiai aprašyti pridedamuose dokumentuose, tačiau geriau pirmiausia pasikonsultuoti su teikėju arba pakviesti atstovą montuoti, sumokėjus ne labai didelę sumą, bet gaunant tam tikra garantija atliktiems darbams.

Kaip patiems pasidaryti anteną

Savarankiškai gaminant nėra esminių sunkumų. Reikia darbo su metalu įgūdžių, gebėjimo laikyti lituoklį rankose, noro ir tikslumo.

Būtina sąlyga yra griežtas visų, be išimties, sudedamųjų dalių geometrinių matmenų laikymasis. Milimetro tikslumu ir tiksliau reikia laikytis aukšto dažnio prietaisų geometrinių matmenų. Bet koks nukrypimas sukelia našumo pablogėjimą. Stiprinimas sumažės, MIMO antenų ryšys padidės. Galiausiai, užuot sustiprinus signalą, bus stebimas jo susilpnėjimas.

Deja, tikslūs geometriniai matmenys nėra plačiai prieinami. Išimties tvarka tinkle esančios medžiagos yra pagrįstos kai kurių gamyklinių projektų pakartojimu, ne visada nukopijuotais tam tikru tikslumu. Todėl nereikėtų dėti didelių vilčių į internete skelbiamas schemas, aprašymus ir metodus.

Kita vertus, jei nereikia itin stipraus stiprinimo, tai MIMO antena, pagaminta savarankiškai, laikantis nurodytų matmenų, vis tiek duos, nors ir ne didelį, bet teigiamą efektą.

Medžiagų kaina yra maža, laikas, praleistas turint įgūdžių, taip pat nėra per didelis. Be to, niekas netrukdo išbandyti kelių variantų ir pasirinkti tą, kuris priimtinas pagal testo rezultatus.

Norint savo rankomis pasigaminti 4G LTE MIMO anteną, reikia dviejų visiškai lygių 0,2–0,5 mm storio cinkuoto plieno lakštų, o geriausia – vienpusio folijos stiklo pluošto. Vienas iš lakštų bus naudojamas reflektoriaus (atšvaito) gamybai, o kitas – aktyviųjų elementų gamybai. Kabelis, skirtas prijungti prie modemo, turi turėti 50 omų varžą (tai yra modemo įrangos standartas).

TV kabelio negalima naudoti dėl dviejų priežasčių:

• 75 omų varža sukels nesutapimą su modemo įėjimais;
• didelis storis.

Taip pat turite pasirinkti jungtis, kurios turi tiksliai atitikti modemo jungtis.

Svarbu! Nurodytas atstumas tarp aktyviųjų elementų ir reflektoriaus turi būti matuojamas nuo folijos sluoksnio, jei naudojama folijos medžiaga.

Be to, jums reikės nedidelio 1-1,2 mm storio varinės vielos gabalo.

Pagaminta konstrukcija turi būti dedama į plastikinį dėklą. Metalo naudoti negalima, nes tokiu būdu antena bus uždengta elektromagnetiniu ekranu ir neveiks.

Pastaba! Daugumoje brėžinių nurodytos ne MIMO, o skydinės antenos. Išoriškai jie skiriasi tuo, kad vienas kabelis yra prijungtas prie paprastos skydinės antenos, o dviejų reikia MIMO.

Padarę dvi skydines antenas, galite gauti atskirą „pasidaryk pats“ MIMO 4G antenos versiją.

Apibendrinant galime pasakyti, kad MIMO antenos pasigaminimas savo rankomis nėra labai sudėtinga užduotis. Su deramu kruopštumu visiškai įmanoma įsigyti veikiantį įrenginį, sutaupant tam tikrą pinigų sumą. 3G anteną pasidaryti savo rankomis yra šiek tiek lengviau. Atokioje vietovėje, kur dar nėra LTE aprėpties, tai gali būti vienintelė galimybė padidinti ryšio greitį.

Vaizdo įrašas

Technologija, pagrįsta IEEE 802.11n WiFi standartu.

Wi – gyvenimas pristatoma trumpa WiFi technologijos apžvalga IEEE 802.11n .
Išplėstinė informacija mūsų video leidiniai.

Pirmas kartos WiFi 802.11n įrenginių rinkoje pasirodė prieš keletą metų. MIMO technologija ( MIMO - daugybinis įėjimas / daugybinis išėjimas -multi-in/multi-out) yra 802.11n branduolys. Tai radijo sistema su daugybe atskirų perdavimo ir priėmimo kelių. MIMO sistemos aprašomos naudojant siųstuvų ir imtuvų skaičių. WiFi 802.11n standartas apibrėžia galimų derinių rinkinį nuo 1x1 iki 4x4.

Įprasto Wi-Fi tinklo diegimo patalpose, pavyzdžiui, biure, dirbtuvėse, angare, ligoninėje, dėl sienų, durų ir kitų kliūčių radijo signalas retai pasiekia trumpiausią kelią tarp siųstuvo ir imtuvo. Dauguma šių aplinkų turi daug skirtingų paviršių, kurie atspindi radijo signalą (elektromagnetinę bangą) kaip veidrodis, atspindintis šviesą. Po pakartotinio atspindėjimo susidaro kelios originalaus WiFi signalo kopijos. Kai kelios WiFi signalo kopijos nukeliauja skirtingais keliais nuo siųstuvo iki imtuvo, trumpiausias kelias bus pirmas, o kitos kopijos (arba aidai) pasieks kiek vėliau dėl ilgesnių kelių. Tai vadinama kelių takų signalo sklidimu (daugiatakiu). Daugkartinio platinimo sąlygos nuolat keičiasi kaip Wi-Fi įrenginiai dažnai juda (išmanusis telefonas su Wi-Fi vartotojo rankose), juda aplink įvairius objektus, sukeliančius trukdžius (žmones, automobilius ir pan.). Jei signalai ateina skirtingu laiku ir skirtingais kampais, tai gali sukelti iškraipymus ir galimą signalo susilpnėjimą.

Svarbu atsiminti, kad „WiFi 802.11n“ palaiko MIMO ir didelis imtuvų skaičius gali sumažinti kelių kelių ir destruktyvių trukdžių poveikį, tačiau bet kuriuo atveju geriau sumažinti kelių krypčių sąlygas ten, kur ir kuo greičiau. Vienas iš svarbiausių dalykų – antenas laikyti kuo toliau nuo metalinių objektų (pirmiausia omni WiFi antenų, kurios turi apskritą arba įvairiakryptį spinduliavimo raštą).

Būtinas aiškiai suprasti, kad ne visi „Wi-Fi“ klientai ir „Wi-Fi“ prieigos taškai yra vienodi MIMO požiūriu.
Yra 1x1, 2x1, 3x3 klientai ir t.t. Pavyzdžiui, mobilieji įrenginiai, tokie kaip išmanusis telefonas, dažniausiai palaiko MIMO 1x 1, kartais 1x 2. Taip yra dėl dviejų pagrindinių problemų:
1. poreikis užtikrinti mažą energijos suvartojimą ir ilgą baterijos veikimo laiką,
2. Sunkumai organizuojant kelias antenas tinkamai atskiriant mažame korpuse.
Tas pats pasakytina ir apie kitus mobiliuosius įrenginius: planšetinius kompiuterius, delninius kompiuterius ir kt.

Aukštos klasės nešiojamieji kompiuteriai dabar gana dažnai palaiko MIMO iki 3x3 („MacBook Pro“ ir kt.).

tegul apsvarstykite pagrindinius tipus MIMO WiFi tinkluose.
Kol kas nepateiksime informacijos apie siųstuvų ir imtuvų skaičių. Svarbu suprasti principą.

Pirmasis tipas: Įvairovė priimant signalą WiFi įrenginyje

Jei priėmimo taške yra bent du susiję antenos įvairovės imtuvai,
tada visai realu išanalizuoti visas kopijas kiekviename imtuve, kad būtų parinkti geriausi signalai.
Be to, su šiais signalais galima atlikti įvairias manipuliacijas, tačiau mus pirmiausia domina
galimybė juos derinti naudojant MRC technologiją (Maximum Ratio Combined). MRC technologija bus išsamiau aptarta vėliau.

Antrasis tipas: Įvairovė siunčiant signalą į WiFi įrenginį

Jei siuntimo taške yra bent du prijungti WiFi siųstuvai su antenų įvairove, tada atsiranda galimybė siųsti identiškų signalų grupę, kad padidėtų informacijos kopijų skaičius, padidėtų perdavimo patikimumas ir sumažintų poreikį pakartotinai siųsti duomenis per radiją. kanalas duomenų praradimo atveju.

Trečias tipas: Erdvinis signalų tankinimas WiFi įrenginyje
(signalo sujungimas)

Jei siuntimo taške ir priėmimo taške yra bent du prijungti WiFi siųstuvai su antenos įvairove, tada atsiranda galimybė skirtingais signalais siųsti skirtingos informacijos rinkinį, kad būtų sukurta galimybė virtualiai sujungti tokius informacijos srautus į vieną. duomenų perdavimo kanalas, kurio bendras pralaidumas priklauso nuo atskirų srautų, iš kurių jis susideda, suma. Tai vadinama erdviniu multipleksavimu. Tačiau čia nepaprastai svarbu užtikrinti galimybę kokybiškai atskirti visus pradinius signalus, o tam reikia didelės vertės SNR - signalo ir triukšmo santykis.

MRC technologija (maksimalus santykis kartu ) naudojamas daugelyje šiuolaikinių prieigos taškų Bevielis internetas įmonių klasė.
MRC skirtas signalo lygiui pakelti kryptimi nuo Bevielis internetas klientas į WiFi 802.11 prieigos tašką.
Darbo algoritmas MRC reiškia visų tiesioginių ir atsispindinčių signalų rinkimą keliose antenose ir imtuvuose kelių kelių sklidimo metu. Be to, specialus procesorius ( DSP ) parenka geriausią signalą iš kiekvieno imtuvo ir atlieka derinį. Tiesą sakant, matematinis apdorojimas įgyvendina virtualų fazės poslinkį, kad sukurtų teigiamus trikdžius, kai pridedami signalai. Taigi gautas sumos signalas pagal charakteristikas yra daug geresnis nei visi pirminiai.

MRC leidžia užtikrinti kur kas geresnes darbo sąlygas mažos galios mobiliesiems įrenginiams standarto tinkle Bevielis internetas .

„WiFi 802.11n“ sistemose Daugiatakės sistemos pranašumai naudojami norint vienu metu perduoti kelis radijo signalus. Kiekvienas iš šių signalų, vadinamas " erdviniai srautai“ siunčiama iš atskiros antenos naudojant atskirą siųstuvą. Dėl atstumo tarp antenų kiekvienas signalas į imtuvą patenka šiek tiek skirtingu keliu. Šis efektas vadinamas erdvinė įvairovė“. Imtuve taip pat yra kelios antenos su savo atskirais radijo imtuvais, kurie savarankiškai dekoduoja įeinančius signalus, o kiekvienas signalas derinamas su signalais iš kitų priimančių radijo imtuvų. Dėl to vienu metu gaunami keli duomenų srautai. Tai užtikrina žymiai didesnį pralaidumą nei senosios 802.11 WiFi sistemos, tačiau reikia 802.11n palaikančio kliento.

Dabar pasigilinkime į šią temą:
WiFi įrenginiuose su MIMO galima padalyti visą gaunamos informacijos srautą į kelis skirtingus duomenų srautus naudojant erdvinį multipleksavimą tolesniam siuntimui. Skirtingiems srautams tuo pačiu dažnio kanalu siųsti naudojami keli siųstuvai ir antenos. Galima tai įsivaizduoti taip, kad būtų galima perduoti kokią nors tekstinę frazę taip, kad pirmasis žodis būtų siunčiamas per vieną siųstuvą, antrasis per kitą siųstuvą ir t.t.
Natūralu, kad priimančioji pusė turi palaikyti tą patį funkcionalumą (MIMO), kad būtų galima visapusiškai atrinkti įvairius signalus, juos surinkti ir derinti naudojant, vėlgi, erdvinį multipleksavimą. Taigi gauname galimybę atkurti pirminį informacijos srautą. Pateikta technologija leidžia padalyti didelį duomenų srautą į mažesnių srautų rinkinį ir perduoti juos atskirai vienas nuo kito. Apskritai tai leidžia efektyviau išnaudoti radijo aplinką ir konkrečiai „Wi-Fi“ skirtus dažnius.

„WiFi 802.11n“ technologija taip pat apibrėžia, kaip MIMO gali būti naudojamas siekiant pagerinti imtuvo SNR naudojant perdavimo pluošto formavimą. Taikant šią techniką galima valdyti signalų siuntimo iš kiekvienos antenos procesą taip, kad pagerėtų imtuve gaunamo signalo parametrai. Kitaip tariant, ne tik siunčiami keli duomenų srautai, bet ir keli siųstuvai gali būti naudojami norint pasiekti didesnį SNR priėmimo taške ir dėl to didesnį duomenų perdavimo spartą klientui.
Reikėtų atkreipti dėmesį į šiuos dalykus:
1. „Wi-Fi 802.11n“ standarte apibrėžta pluošto formavimo procedūra (perdavimo pluošto formavimas) reikalauja bendradarbiavimo su imtuvu (iš tikrųjų su kliento įrenginiu), kad imtuve būtų gautas grįžtamasis ryšys apie signalo būseną. Čia būtinas šios funkcijos palaikymas abiejose kanalo pusėse – tiek siųstuve, tiek imtuve.
2. Dėl šios procedūros sudėtingumo pluošto formavimo valdymas (perdavimo pluošto formavimas) nebuvo palaikomas pirmosios kartos 802.11n lustuose tiek terminalų, tiek prieigos taškų pusėje. Šiuo metu dauguma esamų klientų įrenginių lustų taip pat nepalaiko šios funkcijos.
3. Yra tinklų sprendimų Bevielis internetas , kurios leidžia visiškai valdyti spinduliavimo modelį prieigos taškuose, negaunant grįžtamojo ryšio iš kliento įrenginių.

Siūlome gauti pranešimus, kai išleidžiami nauji straipsniai apie tai, ar svetainėje pasirodo nauja medžiaga.

Prisijunk prie mūsų grupės