Что такое mimo антенна: Антенна31 — интернет-магазин антенн для 3g, 4g, WiFi, Yota, охранных систем

Содержание

Технология MiMo : а надо ли? — Полезное


 


MiMo – сокращение от английского Multiple Input Multiple Output,  что дословно можно перевести как множественный ввод множественный вывод… Это наводит на мысль о том, что для приема и передачи используется несколько физических каналов ввода-вывода (применительно к радиосвязи – антенн)


Итак , к примеру, имеем 3 антенны на приеме и 3 на передаче, в случае если исключено взаимное влияние антенн друг на друга, каждая пара антенн организует свой канал связи и общая пропускная способность линии передачи увеличивается в 3 раза в сравнении с отдельно взятой парой антенн.


 


Чем это полезно для обычного пользователя?


 


Из теории нам известно, что для увеличения пропускной способности( скорости интернета) в 2 раза , 2 антенны должно быть как на приемной так и на передающей стороне.  Предположим Вы купили антенну для модема с технологией MiMo, но как узнать использует ли сотовый оператор 2 антенны на своей стороне? Практически ни как…. . Есть несколько видов MiMo технологии применяемой сотовыми операторами при работе, в каждом конкретном случае выбор того или иного режими MiMo осуществляется непосредственно перед установкой канала связи с абонентом. Другими словами  использование этой технологии провайдером зависит от уровня приема сигнала, загруженности сети, плотности помех и т.д. В том или ином случае второй канал может использоваться как для увеличения скорости, так и для повышения стабильности работы сети.   Подробно о теоретической части применения этих технологий в LTE можно посмотреть в видео:


 


https://www.youtube.com/watch?v=I2ch6rY6DJA


 


На практике же  в зонах уверенного приема  MiMo  антенны  не показывают ни какого прироста скорости в сравнении со своими одновходовыми собратьями или же этот прирост в районе 10-20%.


 


Иначе дело обстоит, если сигнал от базовой станции сотового оператора слабый . В  большинстве MiMo антенн для усиления 3G-4G сигнала используется пространственное разнесение каналов связи, те ведется отдельный прием вертикальной и горизонтальной поляризаций и это положительно сказывается на стабильности канала связи в целом, т. к.  в зонах неуверенного приема уровень сигнала может значительно плавать из за наличия препятствий, помех и интерференции сигнала . А работа с двумя поляризациями одновременно дает более стабильный результирующий прием.


 


Подведем итог: Работа модема с МиМо антенной будет всегда более стабильная за счет приема сигнала в 2х поляризациях, но не всегда прирост скорости будет пропорционален стоимости  в сравнении с обычной антенной, особенно в зонах уверенного покрытия сотовой связью.

Антенны MIMO 3G/4G/LTE для усиления сигнала

Для самостоятельной установки рекомендуем рассматривать прежде всего панельные антенны 3G/4G. Этот тип устройств не требует каких-либо профессиональных навыков монтажа и специального оборудования для юстировки. Такие антенны есть в ассортименте всех основных российских производителей усиливающего оборудования.

Основным параметром, по которому следует выбирать антенну – это коэффициент усиления. Если базовая станция оператора находится недалеко от вашего дома, и прием сигнала на улице хороший, то можно использовать направленную антенну с усилением 9-12 дБ. Когда базовая станция удалена на 3-5 км, подойдет антенна 15-17 Дб. Для адресов, находящихся на границе зон обслуживания сетей 4G/LTE понадобится антенна с усилением 20 дБ. Если же вышка расположена далее 15 км, то здесь необходимо воспользоваться параболической антенной 24 – 27 дБ.

Другим важным критерием при выборе является конструкция антенны. На рынке распространены 2 основных вида устройств: с подключением модема через радиочастотный (коаксиальный) кабель и с гермобоксом и подключением по витой паре.

Первый тип антенн дешевле, но требует приобретения кабеля. При прохождении сигнала по кабельной трассе 5-10 метров при работе антенны будут возникать потери сигнала, как следствие – снижение скорости до 30%. При этом с точки зрения эксплуатации подобные антенны могут показаться непрофессионалам более удобными, так как замена сим-карты в комплекте оборудования производится внутри помещения, не нужно добираться до самой антенны (расположенной на крыше или на стене) для смены оператора связи.

Второй тип антенн дороже, так как они обычно укомплектованы уличным кабелем «витая пара» с разъемом USB. Модем размещается в герметичном боксе и подключается непосредственно к принимающей панели антенны. Такая технология позволяет полностью исключить потери сигнала при его передачи антенны к роутеру, что позволяет добиться более высокой и стабильной скорости интернета. Такая антенна не подойдет, если планируется частая смена сим-карт в комплекте, а возможности лазить на крышу к антенне – нет.

4G LTE антенна MiMo 2х14 dBi медь

4G LTE антенна VARIUS MiMo 2х14 dBi (N-fmale)

Высокоточная LTE 4G антенна Varius MiMO предлагается на выбор — на двух медных печатных платах отечественного производства или на цинковых патчах* (по умолчанию антенна из цинковых патчей на высокоточной лазерной резке) Обязательно укажите в заказе в какой конфигурации Вы планируете приобрести антенну. Печатные медные платы можно дополнительно добавить к заказу. *
 

Выполнена в не короткозамкнутом варианте, что гарантирует высочайшее усиление слабого LTE сигнала в любой местности и обеспечивает работу антенны даже с отражёнными сигналами и интерференцией. Прямая видимость на базовую станцию LTE 4G данной антенне не нужна, но и в прямой видимости антенна перекрывает с большим запасом возможности недорогих антенн типа — Волновой канал (Yagi) и Логопериодическая. 

Две высокоточные печатные MiMO антенны расположены в куполе из высокопрочного ABC пластика и имеют минимальную корреляцию между ними, что обеспечивает отличное усиление в двух плоскостях поляризации сигнала LTE 4G (вертикальная и горизонтальная). Это обеспечивает двойное усиление сигнала в двух плоскостях поляризации.

Мы не используем телевизионные коаксиальные кабели 75 Ом, так как эти решения несовместимы с USB модемами LTE 4G всех производителей. Кабели 75 Ом продают только из сображения снижения цены антенны, а не исходя из их качества и получаемого результата. 
Качественная MiMO антенна может быть только с разъёмами и кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом
Антенна не накапливает статического напряжения и не является громоотводом, так как внешняя изоляция кабеля имеет контакт с поверхностью печатной платы антенны и всё статическое напряжение стекает вниз по коаксиальному кабелю.
Кабели USB, которыми мы комплектуем некоторые наши MiMO антенны тоже имеют экранирующую оплётку.

Антенна работает в стандарте MiMo на частотах LTE1800 и LTE2600 Мгц и поэтому подключается только к тем USB модемам и LTE роутерам, которые имеют двойной разъём для подключения внешних антенн по технологии mimo

Панельная mimo антенна имеет рабочий резонанс и на 3G частотах 1900-2100 Мгц. На этих частотах антенна имеет усиление 10 dBi

А вот для частотного диапазона GSM 900 Мгц уже потребуется другая антенна типа волновой канал, так как антенна панельного типа будет слишком крупной.

4G LTE антенна MiMo подходит для роутеров Huawei, ZTE и другие с разъёмами FME, SMA или N-тип

Так-же, усиливающая антенна MiMo, подходит для USB модемов Huawei E392, Huawei E3276, Huawei E3272, Huawei E3372 и другие модемы с разъёмами CRC-9 или TS9

Кабельные сборки и антенные переходники приобретаются отдельно! Смотрите в разделе комплектация к товару! Цена указана только за антенну и крепление под кронштейн

1)Кабельная сборка 5D-FB N-male — SMA-male — 3 метра (кабель 5D-FB) 

2) длина 5 метров — (кабель 5D-FB) 

3) длина 7 метров — (кабель 5D-FB) 

4) длина 10 метров — (кабель 5D-FB) 

Более подробно Вам ответят на вопросы наши специалисты по усилению сигнала LTE

Ознакомьтесь как усилить сигнал LTE 4G

Перед тем как купить антенну 4G LTE прочтите пожалуйста нашу статью, Как выбрать 4G антенну

Ознакомьтесь с нашей статьёй — как измерить уровень сигнала 3G/4G

*медная плата

4G MIMO антенна 2×14 dB


   4G Интернет (от англ. fourth generation — четвёртое поколение) — поколение мобильного Интернета с повышенными требованиями. К четвёртому поколению принято относить технологии, позволяющие осуществлять передачу данных со скоростью, превышающей 100 Мбит/с. Но эта теоретическая скорость, на практике же скорость 4G Интернета доходит до 60- 70 Мбит/с, что в свою очередь тоже весьма неплохо, сравнима с проводным Интернетом. Скорости 4G Интернета хватит для просмотра веб страниц, просмотра онлайн видео и скачивания «тяжелых» файлов (фильмов, альбомов с музыкой и т.д.) с нескольких устройств одновременно (планшет, телевизор, ноутбук и т.д.), если использвать Wi-Fi роутер.

   Но вот для того, что бы использовать по максимуму технологию 4G необходимо иметь высокий уровень сигнала, а получить его довольно сложно, особенно если вы живете далеко от вышки оператора или находитесь в низине. Самый результативный способ повысить уровень сигнала 4G — использовать 4G антенну. Предлагаем приобрести самые эффективные среди 4G антенн — 4G MIMO антенну.

   MIMO (Multiple Input Multiple Output – множественный вход множественный выход) – это технология, используемая в беспроводных системах связи (Wi-Fi, Wi-MAX, 4G), позволяющая значительно улучшить спектральную эффективность системы, максимальную скорость передачи данных и емкость сети. Главным способом достижения указанных выше преимуществ является передача данных от источника к получателю через несколько радио соединений, откуда данная технология и получила свое название.

   Большинство 4G MIMO антенн совмещают в одном корпусе две антенны, что неблагоприятно сказывается на общем результате. Основное отличие 4G MIMO антенны  KAA14-2600 DP от остальных состоит в том, что она имеет два независимых (в разных корпусах) антенных элементы на каждую поляризацию, это позволяет достичь максимальной скорости 4G Интернета при работе в стандарте MIMO.


   4G Антенна KAA14-2600 DP состоит из двух 14 Дб антенных элементов, поляризационное разнесение которых составляет 90°. Каждый антенный элемент работает как на прием, так и на передачу сигнала. В итоге вы получаете 4G MIMO антенну способную усилить 4G сигнал вышки оператора находящегося за много километров от вас и получить максимальную скорость 4G Интернета.


Тест 4G MIMO антенны.



Сравнение 3G/ 4G антенн.



Характеристики 4G MIMO антенны:







Рабочий диапазон частот


2300-2700 МГц


Коэффициент усиления, не менее


14 dB


Разъём


F- female


Диапазон рабочих температур


от -40 до  +50 С0


Габариты:  длина  X  ширина  X  высота


400  X  220  X  150  мм


 


География продаж 3G/ 4G антенн и готовых комплектов.

Принцип MIMO

Меню

Требования к пропускной способности мобильных сетей очень высоки и, при этом, они постоянно растут. Очевидные варианты увеличения пропускной способности — увеличение ширины канала и
использование модуляций более высокого порядка, не позволяют полностью решить задачу обеспечения высокой пропускной способности. Частотный диапазон все-таки ограничен. А использование
модуляции более высокого порядка подразумевает повышение SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio), что тоже имеет свой предел. Еще одним способом увеличения пропускной способности
беспроводных систем является использование нескольких передающих и приемных антенн (MIMO — Multiple Input Multiple Output) и специальная обработка сигнала в этом случае. Далее
приводится классификация вариантов MIMO и их краткое описание.

Классическая система (SISO — Single Input Single Output)

Для начала рассмотрим варианты MIMO, которые могут быть использованы для передачи данных одному пользователю. Первый классический и самый простой вариант использования одной передающей
и одном приемной антенны изображен на рисунке ниже. Такая система с точки зрения терминологии MIMO называется SISO — Single Input Single Output.

Пропускную способность такой системы можно расчитать, используя формулу Шеннона:

C = B log2(1 + S/N), где

C — пропускная способность канала; B — ширина канала; S/N — соотношение сигнал/шум.

Разнесенный прием (Rx Diversity, SIMO — Single Input Multiple Output)

Разнесенный прием (Rx Diversity) — это случай использования большего количества антенн на приемной стороне, чем на передающей. С точки зрения MIMO такая система называется
SIMO — Single Input Multiple Output. Простейший случай такой системы, когда передающая антенна одна, а приемных две, представлен на рисунке ниже и называется SIMO 1×2.

Представленный вариант не требует специальной подготовки сигнала при передаче, поэтому его достаточно просто реализовать на практике. При использовании разнесенного приема увеличения
пропускной способности не происходит. Однако, повышается надежность передачи. В случае с изображенной выше системой на приемной стороне будет два сигнала, и существуют разные способы
их обработки. Например, может выбираться сигнал с наилучшим соотношением сигнал/шум. Такой метод называется switched diversity. Или сигналы могут складываться, что позволяет повысить
соотношение сигнал/шум. И такой метод называется MRC — Maximum Ratio Combining.

Разнесенная передача (Tx Diversity, MISO — Multiple Input Single Output)

Разнесенная передача (Tx Diversity) — это случай использования большего количества антенн на передающей стороне, чем на приемной. С точки зрения MIMO такая система называется
MISO — Multiple Input Single Output. Простейший случай такой системы, когда передающих антенн две, а приемная одна, представлен на рисунке ниже и называется MISO 2×1.

Как и SIMO, MISO не позволяет увеличить пропускную способность канала, но повышает надежность передачи. В то же время, использование MISO позволяет перенести необходимую дополнительную
обработку сигнала с приемной стороны (мобильной станции) на передающую (базовую станцию). Для формирования надежного сигнала используется пространственно-временное кодирование. В этом
случае копия сигнала передается не только с другой антенны, но и в другое время. Также может использоваться пространственно-частотное кодирование.

Пространственное уплотнение (Spatial Multiplexing, MIMO — Multiple Input Multiple Output)

Пространственное уплотнение (Spatial Multiplexing) — это случай использования нескольких антенн на передающей стороне и нескольких антенн на приемной. В отличие от предыдущих
вариантов — MISO и SIMO, описанных выше, данный вариант направлен не на повышение надежности передачи, а на увеличение скорости передачи. Поэтому MIMO используется для передачи данных
мобильным станциям, которые находятся в хороших радиоусловиях. В то время, как варианты MISO и SIMO используются для передачи данных мобильным станциям, которые находятся в более
плохих радиоусловиях. Для того, чтобы повысить скорость передачи данных в случае с MIMO входной поток данных разбивают на несколько потоков, каждый из которых независимо передается с
отдельной антенны. На рисунке ниже приводится общая схема системы MIMO с m передающими антеннами и с n приемными антеннами.

Из-за того, что используется общий канал, каждая антенна на приемнике получает сигнал не только предназначенный для нее (сплошные линии на рисунке), но и все сигналы предназначенные
другим антеннам (прерывистые линии на рисунке). Если известна матрица передачи, то влияние сигналов, предназначенных для других антенн, можно вычислить и минимизировать.

Количество независимых потоков данных, которые могут одновременно передаваться, зависит от количества используемых антенн. Если количество передающих и приемных антенн одинаково, то
количество независимых потоков данных равно или меньше количеству антенн. Например, в случае MIMO 4×4 количество независимых потоков данных может быть 4 или меньше. Если же количество
передающих и приемных антенн не одинаково, то количество независимых потоков данных равно минимальному количеству антенн или меньше. Например в случае MIMO 4×2 количество независимых
потоков данных может быть 2 или меньше.

Для вычисления максимальной пропускной способности в случае использования MIMO применяется следующая формула:

C = M B log2(1 + S/N), где

C — пропускная способность канала; M — количество независимых потоков данных; B — ширина канала; S/N — соотношение сигнал/шум.

В зависимости от количества пользователей, которым одновременно осуществляется передача данных, можно выделить следующие варианты. Single User MIMO (SU-MIMO) — когда технология
MIMO используется для передачи данных одному пользователю, то есть все потоки данных адресованы одному и тому же пользователю. И Multi User MIMO (MU-MIMO) — когда технология
MIMO используется для передачи данных нескольким пользователям одновременно в одних и тех же ресурсных блоках, то есть когда независимые потоки данных адресованы разным пользователям.
Ниже на рисунке приводится пример MU-MIMO для случая с двумя пользователями.

Если вы не нашли интересующую вас информацию по LTE/LTE-A в этой статье, напишите мне об этом письмо на [email protected]
Я постараюсь ее добавить в кратчайшие сроки.

Технология MIMO в сетях WiFi и WiMAX.

Один из подходов к увеличению скорости передачи данных для WiFi стандарта 802.11 и для WiMAX стандарта 802.16 – это использование беспроводных систем с применением нескольких антенн, как для передатчика, так и для приемника. Такой подход называется MIMO (дословный перевод — «множественный вход множественный выход»), или «умная антенная системы» (smart antenna systems). Технология MIMO играет важную роль в реализации WiFi стандарта 802.11n.

 

В технологии MIMO применяются несколько антенн различного рода, настроенных на одном и том же канале. Каждая антенна передает сигнал с различными пространственными характеристиками. Таким образом, технология MIMO использует спектр радиоволн более эффективно и без ущерба для надежности работы. Каждый wi-fi приемник «прислушивается» ко всем сигналам от каждого wifi передатчика, что позволяет делать пути передачи данных более разнообразными. Таким образом, несколько путей могут быть перекомбинированы, что приведет к усилению требуемых сигналов в беспроводных сетях.

 

Еще один плюс технологии MIMO в том, что данная технология обеспечивает пространственное деление мультиплексирования (Spatial Division Multiplexing (SDM)). SDM пространственно уплотняет несколько независимых потоков данных одновременно (в основном, виртуальных каналов) внутри одной спектральной полосы пропускания канала. В сущности, несколько антенн передают различные потоки данных с индивидуальной кодировкой сигналов (пространственные потоки). Эти потоки, двигаясь параллельно по воздуху «пропихивают» больше данных по заданному каналу. На приемнике каждая антенна видит разные сочетания сигнальных потоков и приемник «демултиплексирует» эти потоки для их использования. MIMO SDM может значительно увеличить пропускную способность для передачи данных, если увеличить число пространственных потоков данных. Каждому пространственному потоку необходимы свои собственные передающие / принимающие (TX / RX) антенные пары на каждом конце передачи. Работа системы представлена на рис.1

Также необходимо понимать, что для реализации технологии MIMO требуется отдельная радиочастотная цепь и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для каждой антенны. Реализации, требующие более двух антенн в цепи должны быть тщательно спроектированы для того, чтобы не увеличивать расходы при сохранении надлежащего уровня эффективности.

 

Важным инструментом для повышения физической скорости передачи данных в беспроводных сетях, является расширение полосы пропускания спектральных каналов. Благодаря использованию более широкой полосы пропускания канала с ортогональным частотным разделением мультиплексирования (OFDM) передача данных осуществляется с максимальной производительностью. OFDM является цифровой модуляцией, которая отлично себя зарекомендовала в качестве инструмента для осуществления двунаправленной высокоскоростной беспроводной передачи данных в WiMAX / WiFi сетях. Метод расширения пропускной способности каналов является экономически эффективным и достаточно легко реализуемым с умеренным ростом цифровой обработки сигнала (DSP). При правильном применении, можно удвоить частоту пропускания стандарта Wi-Fi 802.11 с 20 МГц канала на 40 МГц, также можно обеспечить более чем в два раза увеличенную пропускную способность каналов, используемых в настоящее время. Благодаря объединению MIMO архитектуры с более широкой полосой пропускания канала, получается очень мощный и экономически целесообразный подход для повышения физической скорости передачи.

 

Применение MIMO технологии с 20 МГц каналами требует больших затрат для удовлетворения требований IEEE по WiFi стандарту 802.11n (100 Мбит / с пропускной способности на MAC SAP). Также для удовлетворения этих требований при использовании канала в 20 МГц понадобиться, по меньшей мере, по три антенны, как на передатчике, так и на приемнике. Но в то же время работа на 20 МГц канале обеспечивает надежную работу с приложениями, требующими высокую пропускную способность в реальной пользовательской среде.

 

Совместное применение технологий MIMO и расширения канала отвечает всем требованием пользователя и являет собой достаточно надежный тандем. Это так же верно и при использовании одновременно нескольких ресурсоемких сетевых приложений. Комбинация MIMO и 40 МГц расширения канала позволит отвечать и более сложным требованиям, таким как Закон Мура и выполнение технологии CMOS совершенствования DSP технологии.

 

При применении расширенного канала 40 МГц в диапазоне 2.4 ГГц, изначально возникли трудности с совместимостью с оборудованием на основе WiFi стандартов 802.11a /b/g, а также с оборудованием, использующим технологию Bluetooth для передачи данных.

 

Для решения этой проблемы в Wi-Fi стандарте 802.11n предусмотрен целый ряд решений. Одним из таких механизмов, специально предназначенным для защиты сетей, является так называемая невысокая пропускная способность (non-HT) дублированного режима. Перед использованием протокола передачи данных WiFi стандарта 802.11n этот механизм отправляет по одному пакету на каждую из половинок 40 МГц канала для объявления сети распределения вектора (NAV). Следуя non-HT дублированного режима NAV сообщению, протокол передачи данных стандарта 802.11n может быть использован в течении заявленного в сообщение время, без нарушения наследия (целостности) сети.

 

Другой механизм является своего рода сигнализацией и не дает беспроводным сетям расширять канал более чем 40 МГц. Например, в ноутбуке установлены модули 802.11n и Bluetooth, данный механизм знает о возможности возникновения потенциальных помех при работе этих двух модулей одновременно и отключает передачу по каналу 40 МГц одного из модулей.

 

Эти механизмы гарантируют, что WiFi 802.11n будут работать с сетями более ранних стандартов 802.11 без необходимости перевода всей сети на оборудование стандарта 802.11n.

 

Увидеть пример использования системы MIMO можно на рис. 2

Если у Вас после прочтения возникнут какие-либо вопросы, Вы можете задать их через форму отправки сообщений в разделе контакты.

 

KAA14-2600 DP — направленная 4G MIMO антенна для 4G модема

Антенна KAA14–2600DP для сетей стандарта 4G LTE.

В отличии от антенн других производителей, антенна KAA14–2600DP имеет два независимых антенных элемента, по одному для каждой поляризации. Это позволяет достичь максимальной скорости при работе в режиме MIMO 2х2.

Проведённые тесты в сетях сотовых операторов показали увеличение скорости приёма/передачи данных при установке данной антенны более чем в 6 раз, что подтверждает ее высокую эффективность.

На данном видео можно убедиться в эффективности использования данной антенны в условиях низкого уровня сигнала от оператора связи.

Для эффективной работы в стандарте MIMO 2х2 кроссполяризационная развязка антенны должна быть выше 22-24 Дб. Антенна KAA14–2600DP имеет кроссполяризационную развязку более 35 Дб, что позволяет ей работать в стандарте MIMO 2×2 с максимальной эффективностью даже в условиях низкого уровня сигнала.

Конструкция антенны KAA14–2600DP представляет из себя антенную решетку со слабо коррелированными антенными элементами, что достигается благодаря использованию технологии поляризационного разнесения сигналов. При использовании антенны KAA14–2600DP можно достичь как увеличения скорости передачи информации, так и повышения надежности канала беспроводной передачи данных, особенно на большом удалении от базовой станции оператора.

Корпус 4G антенны выполнен из высококачественного АБС (ABS)- пластика, который устойчив к УФ излучению, не теряет своих свойств под продолжительным действием солнечных лучей и осадков. Основание антенны окрашено методом порошковой покраски, что обеспечивает хорошую долговечность и стойкость к механическим воздействиям.

По Вашему желанию компания НОВОТЕЛ возьмёт на себя все вопросы по доставке, монтажу и подключению предлагаемого на нашем сайте оборудования.

Технология

с несколькими входами и выходами (MIMO) | Технология множественных антенн

Множественные антенны для передатчиков и приемников значительно улучшают характеристики связи

Многие современные телекоммуникационные стандарты, особенно в потребительском пространстве, приняли технологию множественных антенн (MIMO) из-за значительных преимуществ, которые она дает по сравнению с использованием аналогичных систем. одноантенные трансиверы (SISO).

MIMO означает Multiple-In Multiple-Out , имея в виду тот факт, что, когда пакет передается в канал, он передается более чем на одну антенну, а когда он выходит из канала, он принимается на нескольких антеннах.Это отличается от системы Single-In Single-Out с одной антенной на обоих концах канала или системы SIMO, которая будет включать в себя некоторые типы радиостанций, которые используют объединение разнесения на приемном конце, но все же передают только через одну антенну. .

Некоторым это может показаться немного странным, поскольку, когда названия были первоначально придуманы в Bell Labs, они были сделаны с точки зрения канала, а не радио, а «in» относится к функции передачи.

Что такое технология с несколькими антеннами?

Множественные антенны на передатчике и приемнике вводят степени свободы сигнализации, которые отсутствовали в системах SISO.Это называется пространственной степенью свободы. Пространственные степени свободы могут использоваться для «разнообразия» или «мультиплексирования», либо для их комбинации. Проще говоря, разнообразие означает избыточность.

Простым примером разнесения является несколько антенн, пытающихся принять один и тот же сигнал. Принятый сигнал на двух антеннах искажается шумом, который не коррелирован между антеннами, поэтому путем объединения двух сигналов может быть восстановлен сигнал лучшего качества.Аналогия здесь заключается в том, что, глядя на один и тот же объект с двух разных точек обзора, можно получить более подробную информацию об объекте. Разнесение также может быть достигнуто с использованием нескольких передающих антенн с использованием методов пространственно-временного кодирования (STC).

Второй основной метод MIMO — Пространственное мультиплексирование . Пространственное мультиплексирование позволяет паре передатчик / приемник MIMO увеличить свою пропускную способность без увеличения использования полосы пропускания или мощности передачи. Мультиплексирование увеличивает пропускную способность линейно с количеством передающих или приемных антенн, в зависимости от того, какая из них меньше.Передатчик отправляет сигналы, несущие разные битовые потоки, от каждой из своих антенн. Каждая приемная антенна принимает линейную комбинацию передаваемых сигналов. Беспроводной канал представляет собой матрицу, которая является функцией геометрии передающей / приемной антенной решетки и рассеивателей / отражателей, присутствующих в окружающей среде.

Когда пара передатчик / приемник MIMO работает в среде, богатой рассеянием, матрица каналов становится обратимой, что позволяет приемнику декодировать все различные сигналы, передаваемые из различных апертур передающей антенны, что приводит к усилению мультиплексирования. Существует компромисс между количеством разнесения и мультиплексированием, которое может обеспечить система MIMO. Типичная пара передатчик / приемник MIMO автоматически находит рабочую точку на кривой компромисса разнесения и мультиплексирования на основе мгновенных условий беспроводного канала.

Методы MIMO:

Формирование собственного луча может выполняться как на стороне передачи канала, так и на стороне приема. Классическое формирование луча похоже на использование антенны с высоким коэффициентом усиления, но не требуется переориентация для направления в разные стороны. Формирование собственного луча обеспечивает такое же усиление, но нечувствительно к ориентации антенны или рассеивающим элементам вблизи антенны.Многие люди думают о таких системах, как радар с фазированной антенной решеткой, когда вводится идея формирования луча, и действительно, фазированная антенная решетка — это метод использования нескольких антенных элементов для управления направленностью антенного кластера в разных направлениях, формируя передающую или приемную антенну. «луч».

Несмотря на то, что «фазированная антенная решетка» кажется более продвинутой из-за ее использования в чрезвычайно дорогих военных системах, на самом деле это более простая форма формирования луча, чем это можно сделать с помощью современной системы MIMO.Системы с фазированной антенной решеткой выполняют формирование диаграммы направленности с использованием ограниченной возможности фазового сдвига и комбинирования сигналов в аналоговой области, что имеет некоторые существенные недостатки, включая тот факт, что улучшение производительности ухудшается по мере увеличения полосы пропускания канала, и что это обычно работает только в чистой линии. ситуации прямой видимости (LOS) в отсутствие каких-либо рассеивателей или многолучевого распространения, которые вызывают значительное ухудшение.

MIMO С другой стороны, формирование собственного луча преобразует сигналы от всех антенн в цифровую область, где может использоваться сложная цифровая обработка сигналов (DSP). Таким образом, формирование собственного луча может фактически выполняться независимо для каждой из узкополосных поднесущих системы мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM). В частности, системы MIMO могут использовать тип формирования луча, известный как формирование собственного луча. Формирование собственного луча не ограничивается формированием простого луча в трехмерном пространстве. На него не оказывают отрицательного воздействия рассеивающие объекты или многолучевые отражения. Собственный формирователь луча, принимающий сигнал в ситуации вне прямой видимости (NLOS) с множественными отражениями, может формировать эффективную диаграмму направленности антенны, которая увеличивает усиление во множестве направлений, соответствующих отдельным отражениям.Используя цифровую обработку сигналов, системы MIMO имеют возможность адаптировать эти шаблоны для каждого пакета.

Пространственно-временное кодирование — это механизм, который можно использовать для передачи по множеству антенн и достижения аналогичного усиления, которое может быть достигнуто при использовании приема с разнесением множества антенн. Пространственно-временное кодирование означает получение данных, которые обычно передавались бы с одной антенны, и применение метода кодирования обработки сигналов для передачи математически измененной версии того же информационного содержания на дополнительных антеннах таким образом, чтобы расширить возможности приемника. для отделения данных от фонового шума.Пространственно-временное кодирование может быть естественным совпадением для приема с формированием диаграммы направленности или разнесенного приема.

Возьмем, например, ситуацию, когда автомобильная радиостанция может легко иметь четыре антенны, тогда как небольшой портативный блок может быть ограничен двумя или даже одной антенной. Если КПК передает на одну антенну, автомобильный блок может использовать разнесение приемников или формирование диаграммы направленности для улучшения приема. Пространственно-временное кодирование дает транспортному средству возможность передавать на всех четырех антеннах и достигать аналогичного коэффициента усиления, когда КПК ограничен одной приемной антенной, что делает канал симметричным и гораздо более полезным для двунаправленной связи.

Пространственное мультиплексирование часто бывает методом, в который людям трудно поверить, не говоря уже о том, чтобы понять. Этот метод MIMO фактически передает несколько уникальных информационных «потоков» от разных антенн, каждая из которых работает на идентичной центральной частоте. Приемник, использующий по крайней мере столько антенн, сколько переданных потоков, может декодировать их по отдельности и, таким образом, увеличить объем данных, проходящих через фиксированную полосу пропускания канала. Система MIMO 4 × 4 может обеспечивать четыре потока в оптимальных условиях и, таким образом, передавать в четыре раза больше данных, чем система SISO, по той же полосе пропускания канала.

Если у нас есть передатчик, который передает четыре потока (A, B, C и D), эти потоки сливаются в воздухе, и искаженная комбинация wA + xB + yC + zD поступает на каждую из четырех приемных антенн, где w, x, y и z представляют собой искажения канала, вызванные многолучевым каналом, которые изменяются на каждой антенне. Именно посредством очень сложной цифровой обработки сигналов MIMO приемник характеризует все эти эффекты канала w, x, y, z, чтобы восстановить исходные потоки A, B, C и D, выполняя то, что сводится к решению четырех уравнений с четырьмя неизвестными, которые многие могут вспомнить из классов линейной алгебры.

Пространственное мультиплексирование MIMO имеет преимущество, заключающееся в возможности увеличения спектральной эффективности (бит в секунду на Гц канала) без снижения устойчивости канала до такой степени, как при переходе к созвездиям более высокого порядка. Например, с помощью 16-QAM с довольно устойчивой скоростью кодирования FEC можно достичь скорости, близкой к 4 бит / сек / Гц, за счет использования двух потоков. Без MIMO системе необходимо было бы использовать 64-QAM и менее надежную скорость кодирования FEC, чтобы достичь аналогичной пропускной способности в том же канале, что значительно ограничивает его диапазон или требует гораздо более высокой мощности передачи.

Все эти методы, независимо от того, используются ли они по отдельности или в некоторой комбинации, обеспечивают преимущество, которое можно измерить с точки зрения более низкой требуемой мощности передачи, большего диапазона, большей помехоустойчивости или более высокой пропускной способности.

НАЗАД В начало

Что такое MIMO (множественный ввод, множественный вывод)?

К

MIMO (несколько входов, несколько выходов) — это антенная технология для беспроводной связи, в которой несколько антенн используются как в источнике (передатчик), так и в пункте назначения (приемник).Антенны на каждом конце цепи связи объединены, чтобы минимизировать ошибки и оптимизировать скорость передачи данных. MIMO — это одна из нескольких форм технологии интеллектуальной антенны, другие — MISO (несколько входов, один выход) и SIMO (один вход, несколько выходов).

В обычной беспроводной связи одна антенна используется в источнике, а другая отдельная антенна используется в пункте назначения. В некоторых случаях это приводит к проблемам с эффектами многолучевого распространения. Когда электромагнитное поле (электромагнитное поле) встречается с препятствиями, такими как холмы, каньоны, здания и электрические провода, фронты волн рассеиваются, и, таким образом, они выбирают множество путей, чтобы достичь пункта назначения.Позднее поступление рассеянных частей сигнала вызывает такие проблемы, как затухание, прерывание (эффект обрыва) и прерывистый прием (ограждение пикетом). В системах цифровой связи, таких как беспроводной Интернет, это может вызвать снижение скорости передачи данных и увеличение количества ошибок. Использование двух или более антенн наряду с передачей нескольких сигналов (по одной для каждой антенны) в источнике и в пункте назначения устраняет проблемы, вызванные многолучевым распространением волн, и даже может использовать этот эффект.

Технология

MIMO вызвала интерес из-за ее возможных приложений в цифровом телевидении (DTV), беспроводных локальных сетях (WLAN), городских сетях (MAN) и мобильной связи.

Последнее обновление: ноябрь 2006 г.


Продолжить чтение о MIMO (несколько входов, несколько выходов)

Узнайте больше о мобильных данных, внутренних сервисах и инфраструктуре

Что такое MU-MIMO? Как это работает и зачем мне это нужно?

Неудивительно, что постоянно растет число беспроводных клиентских устройств, которые с нетерпением ждут возможности использовать сетевые ресурсы, услуги и приложения, предоставляемые современными беспроводными сетями.Во множестве мест, таких как школы, офисы, открытые общественные места и т. Д., Наличие безопасного и высокопроизводительного беспроводного доступа больше не является «изюминкой», скорее, многие считают это необходимостью. По мере увеличения числа беспроводных клиентов, производители сделали множество технологических усовершенствований, чтобы облегчить бремя перегрузки, например, связывание каналов для повышения пропускной способности, множественный ввод-множественный вывод (MIMO), справедливость эфирного времени для предотвращения устаревания клиентов от замедления связи или управления полосой пропускания для перемещения клиентских устройств на уже загруженные 2. Диапазон 4 ГГц в более подходящий диапазон 5 ГГц. Однако ни одно из этих усовершенствований не решает фундаментального «узкого места», которое было частью стандартов беспроводной связи 802.11 с момента их появления, — ограничения только односторонней связи между точкой доступа и отдельным клиентским устройством. Так было до сих пор. С выпуском 802.11ac WAVE 2 поставляется многопользовательский MIMO (MU-MIMO), революционный новый способ связи точек доступа со своими клиентами.

Так как это работает?

Чтобы понять, как работает MU-MIMO, вам сначала необходимо понять, как SU (Single User) -MIMO работал с момента его появления в 802.Стандарт беспроводной связи 11n. SU-MIMO или, скорее, MIMO, относится к практической методике для отправки и приема более чем одного сигнала данных одновременно по одному и тому же радиоканалу с использованием многолучевого распространения. Это позволило точкам беспроводного доступа и устройствам одновременно передавать или принимать несколько потоков данных между собой, увеличивая скорость соединения.

Для работы MIMO передатчик и приемник (т. Е. Точка доступа и клиентское устройство) должны иметь несколько цепочек радио / антенн.Например, точка доступа, которая может отправлять RF в одном потоке и принимать RF в другом (1×1), сможет делать это с клиентским устройством, которое также поддерживает соединение 1×1. Устройство 2×2 поддерживает два потока в каждом направлении, а устройство 3×3 поддерживает три. Любое устройство, поддерживающее большее количество потоков, будет работать с любым устройством, поддерживающим меньше (и наоборот), но общая производительность будет ограничена меньшим устройством.

Пространственный поток — это набор данных, отправленный по радиоканалу передачи, который может быть математически восстановлен радиоканалами приемника.В MIMO каждый пространственный поток передается из разных цепочек радио / антенн в том же частотном канале, что и передатчик. Приемник принимает каждый поток по каждой из своих идентичных цепочек радио / антенн. Поскольку приемник знает фазовые сдвиги своих антенн, он может восстанавливать исходные потоки.

Однако, чтобы понять, как работает MU-MIMO, важно сначала узнать о формировании луча передачи (TxBF). В отличие от MIMO, который отправляет разные пространственные потоки на каждую антенну, формирование луча передачи отправляет один и тот же поток на несколько антенн с преднамеренными временными сдвигами для увеличения дальности.Фаза каждого потока данных передается всеми антеннами в разное время, так что эти разные сигналы конструктивно интерферируют в точке в пространстве (то есть в местоположении приемника), тем самым повышая мощность сигнала в этом месте. При использовании всенаправленных антенн создаваемая диаграмма направленности становится эффективно направленной. Таким образом, формирование луча передачи может работать только в том случае, если передатчик может определить местоположение приемника с помощью зондирующих кадров.

MU-MIMO делает еще один шаг вперед в этом процессе.Добавляя еще больше радиоцепей / антенн, точка доступа может управлять фазированной диаграммой направленности антенны, чтобы контролировать, где сигнал самый сильный, а где сигнал самый слабый. Обладая достаточным количеством антенн и знаниями об относительном положении всех связанных клиентских устройств, точка доступа может создать фазовый шаблон для разговора с несколькими клиентами как независимо, так и одновременно. Таким образом, впервые благодаря использованию многопользовательской технологии с множеством входов и множеством выходов (MU-MIMO) точка беспроводного доступа может передавать данные на несколько клиентских устройств Wi-Fi одновременно.

Так зачем мне это нужно?

Ответ на этот вопрос прост. Поскольку спрос в вашей сети увеличивается за счет подобных политик BYOD, Интернета вещей и огромного количества клиентских устройств, доступных потребителям, обслуживание каждого из этих клиентов на основе принципа один-два-один окажется слишком обременительным для пользователей, жаждущих данных. сегодня.

Важно отметить, что даже устройства, не поддерживающие MIMO, могут видеть косвенные улучшения в результате использования MU-MIMO. Если с устройствами MU-MIMO в сети обращаться своевременно, у клиентов SU-MIMO будет больше времени для обслуживания.

В конечном счете, единственный надежный способ облегчить бремя перенасыщенных беспроводных сетей и повысить их общую производительность — это разорвать оковы устаревших технологий и перейти к более новаторским решениям сегодняшнего дня, что в настоящий момент так и происходит быть MU-MIMO.

Smart Guides. Руководство по пониманию MIMO

Прежде всего, MIMO — это сокращение от Multiple Input — Multiple Output

Итак, вы только что купили новый беспроводной широкополосный модем, у которого есть два порта для подключения антенны, и вам, вероятно, интересно, какой из них использовать и зачем вам два?

Будьте спокойны — не вдаваясь в технические подробности, вот основная информация о технологии MIMO.

Прежде чем мы перейдем к этому, если вы не знаете, как работает ваш мобильный телефон или USB-накопитель с беспроводным доступом в Интернет, вам будет полезно прочитать наше Руководство по 4G.

Увидимся здесь, когда закончишь.

В начале …

С момента зарождения радиотехнологии мы привыкли к мобильному телефону или радиопередаче УВЧ с помощью одной антенны. Эта передача проходит по воздуху и принимается гораздо большей антенной на телефонной вышке, которая, в свою очередь, ретранслирует сигнал в пункт назначения.

Эта технология проста и эффективна для передачи телефонного звонка.

Однако с ростом спроса на более быстрый и надежный беспроводной Интернет 4G (который работает так же, как голосовой вызов), необходимы более сложные методы передачи.

Если вы уже несколько лет используете 3G-Интернет, вы, вероятно, заметили, что заявленные максимальные скорости быстро растут. Начиная с 3,6 Мбит / с для первой серии мобильных широкополосных «палок», до 7,2 Мбит / с примерно в 2007 году, до 21 Мбит / с в 2008 году, до 42 Мбит / с вскоре после этого и теперь 100 Мбит / с с введением 4G в конце 2011 года.С появлением 5G в наши двери есть некоторые, кто считает, что новое поколение может увеличить скорость до 50 раз по сравнению с 4G.

Конечно, маловероятно, что вы действительно испытали (или испытаете) такую ​​невероятно высокую скорость передачи данных (это история для другого раза), но большинство людей испытают заметный скачок скорости при переходе на новый модем.

Скачки скорости

Увеличение скорости — непростая задача. Теоретически, самым большим фактором, ограничивающим скорость, является пропускная способность.

Каждой телефонной вышке дается общая ширина частот, на которых она может передавать, и каждому человеку, который подключается, выделяется небольшой канал определенной ширины.

Это означает, что у каждой башни есть ограниченное количество клиентов, которые она может обслуживать до того, как станет перегруженной.

Таким образом, наиболее очевидный способ увеличить скорость — предоставить каждому клиенту более широкий диапазон частот для передачи — это означает, что на одну телефонную вышку будет меньше людей, а это значит, что для обслуживания потребуется больше телефонных вышек, что дорого!

Вместо этого первым шагом к увеличению скорости является использование других факторов, помимо пропускной способности.

Технологии

3G, такие как HSPA, используют преимущества методов цифровой модуляции, таких как квадратурная фазовая манипуляция (и многие другие приемы), для увеличения скорости передачи символов, что является вторым важным фактором, ограничивающим скорость.

Скорость также ограничена отношением сигнал / шум (SNR), до которого мы можем увеличить мощность (или громкость) передачи, чтобы телефонная вышка могла «слышать» нас лучше, но это приводит к быстрому уменьшению отдачи. Как только мы выжали из всех возможных характеристик передачи от антенны к антенне, мы должны подойти к проблеме по-другому.

Здесь на помощь приходит MIMO — если мы не можем улучшить передачу по воздуху, почему бы не увеличить количество антенн?

Еще больше антенн на вечеринку!

Используя несколько антенн, мы можем забыть о трудностях передачи по воздуху и вместо этого переложить нагрузку на оборудование обработки сигналов в вашем модеме.

Поскольку все антенны передают на одинаковых частотах, от телефонной вышки не требуется дополнительной полосы пропускания для каждого пользователя.

Пространственное мультиплексирование — это набор умных методов модуляции, которые позволяют нам передавать независимые потоки с нескольких антенн на одних и тех же частотах без искажения информации, которую мы отправляем.

[2] Эта диаграмма демонстрирует, как мы можем переложить нагрузку на оборудование обработки сигналов, которое разбивает поток данных на канальном уровне на кадры, которые затем кодируются, модулируются и отображаются на исходящую антенну.

Приемная антенна выполняет вышеуказанные задачи в обратном порядке, рекомбинируя кадры (надеюсь, без ошибок) в исходный поток данных.

Обычные сигналы 3G и Next-G передаются с вертикальной поляризацией, когда волна распространяется «вверх и вниз».

LTE MIMO-волны имеют наклонную поляризацию, при этом каждая волна повернута на 45 градусов от горизонтали и является зеркальной, поэтому первая волна находится под углом 45 градусов, а вторая — под углом 135 градусов. Эта маленькая хитрость называется поляризационным разнесением и позволяет вашему модему различать два независимых потока данных на одной и той же частоте, выделенной вышкой сотовой связи.

Поскольку наш модем имеет две внутренние антенны, каждая из которых отвечает за прием одного потока данных, абсолютно необходимо, чтобы у нас были две отдельные внешние антенны.

Мы не можем использовать соединительный провод «Y» или какой-либо другой трюк для соединения обоих портов модема в одну антенну, а также мы не можем соединить обе внешние антенны в один порт.

Использование MIMO

Важно знать, что MIMO включается и выключается модемом.

Решение об использовании MIMO согласовывается с вышкой сотовой связи, посредством чего оценивается качество принятых и переданных сигналов (показатель, известный как CQI).

При низком уровне или качестве сигнала модему трудно различить два потока данных, поэтому, когда уровень сигнала падает ниже определенного порогового уровня, MIMO отключается, и модем работает только с одной антенной (порт 1 на Sierra Беспроводные модемы).

Антенны MIMO

Чтобы узнать, поддерживают ли вышки в вашем районе MIMO, проверьте карту покрытия мобильного широкополосного доступа Telstra.

Самым темным синим цветом обозначены области с рейтингом 4G 100 Мбит / с, в которых используется 2×2 MIMO для обеспечения своей скорости.

Светло-синяя область обозначает зоны 3G 42 Мбит / с DC HSPA +, которые не используют MIMO, но используют два канала на одной антенне для обеспечения более высоких скоростей.

Поляризационное разнообразие

Чтобы в полной мере использовать MIMO (в настоящее время используется в связи 4G LTE), необходимо использовать две антенны.

При установке направленных антенн, таких как антенна Yagi, первая антенна должна быть повернута горизонтально на угол 45 градусов, а вторая — на угол 135 градусов.Это из-за «поляризационного разнообразия».

LTE использует поляризационное разнесение, чтобы помочь различать два потока данных, отправляемых с вышки.

Находясь за пределами зоны MIMO, большинство модемов могут по-прежнему использовать двойные антенны.

Услуги

3G могут использовать усовершенствованные методы разнесения приемников, которые используют вторую антенну для захвата задержанных сигналов и радиопередач более высокого качества, а два потока объединяются через MRC.

Повышение производительности обычно наблюдается в средах с пространственно-дисперсионным многолучевым распространением, где сигналы рассеиваются на физическом расстоянии.

Услуги

DC-HSPA + могут быть полезны, когда несущие транслируются на разных полярностях, что позволяет антеннам лучше согласовываться с полярностью целевой несущей.

Более продвинутые типы приемников могут использовать методы линейного выравнивания и выравнивания с решающей обратной связью в попытке минимизировать межсимвольные помехи.

Наличие двух антенн позволяет получить несколько «стереоскопический» обзор источников помех, позволяя некоторым усовершенствованным приемникам настраивать коэффициенты объединения, чтобы установить ноль в направлении источника помех.

Внимание!

При использовании только одной антенны убедитесь, что она подключена к порту 1 модема, который часто указывается на пластиковой / резиновой бирке, закрывающей порт.

Полезные ресурсы

[1] Д. Гальперин, В. Ху, А. Шет и Д. Ветеролл, 802.11 с несколькими антеннами для чайников, Вашингтонский университет и Intel Labs в Сиэтле. [2] Д. Гесберт и Дж. Ахтар, Преодолевая барьеры возможностей Шеннона: обзор беспроводных систем MIMO, журнал Telenor: Telektronikk.[3] Профессор Роберт В. Хит мл. — однопользовательская связь MIMO

Понимание преимуществ технологии MIMO

Антенные системы с множеством входов и множеством выходов (MIMO) используются в современных стандартах беспроводной связи, включая IEEE 802.11n, 3GPP LTE и системы мобильного WiMAX. Этот метод поддерживает повышенную скорость передачи данных даже в условиях помех, замирания сигнала и многолучевого распространения. Потребность в более высоких скоростях передачи данных на больших расстояниях была одной из основных причин разработки систем связи с ортогональным мультиплексированием с частотным разделением каналов (OFDM) MIMO.В течение многих лет инженеры предполагали, что теоретические пределы пропускной способности канала были определены теоремой Шеннона-Хартли 1 , проиллюстрированной в формуле. 1.

Емкость = Журнал BW 2 (1 + SNR) (1)

Как уравнение. 1 показано, что увеличение SNR канала приводит к незначительному увеличению пропускной способности канала. В результате традиционным способом достижения более высоких скоростей передачи данных является увеличение полосы пропускания сигнала. К сожалению, увеличение ширины полосы сигнала канала связи за счет увеличения символьной скорости модулированной несущей увеличивает ее восприимчивость к замиранию из-за многолучевого распространения.Для широкополосных каналов одним частичным решением проблемы многолучевого распространения является использование ряда узкополосных перекрывающихся поднесущих. Использование перекрывающихся поднесущих OFDM не только улучшает спектральную эффективность, но и более низкие скорости передачи символов, используемые узкополосными поднесущими, уменьшают влияние продуктов многолучевого распространения сигнала.

Каналы связи

MIMO обеспечивают интересное решение проблемы многолучевого распространения, требуя нескольких путей прохождения сигнала. Фактически, системы MIMO используют комбинацию множества антенн и множества сигнальных трактов, чтобы получить информацию о канале связи.Используя пространственное измерение канала связи, системы MIMO могут достигать значительно более высоких скоростей передачи данных, чем традиционные каналы с одним входом и одним выходом (SISO). 2 В системе MIMO 2 x 2 ( Рис. 1 ) сигналы распространяются по множеству путей от передатчика к антеннам приемника.

Используя эти сведения о канале, приемник может восстанавливать независимые потоки от каждой из антенн передатчика. Система MIMO 2 x 2 создает два пространственных потока, чтобы эффективно удвоить максимальную скорость передачи данных по сравнению с тем, что может быть достигнуто в традиционном канале связи SISO 1 x 1.

Хотя исследование 3-7 разработало несколько методов для аппроксимации максимальной пропускной способности канала системы MIMO, пропускную способность канала можно оценить как функцию N пространственных потоков. Базовое приближение пропускной способности канала MIMO является функцией пространственных потоков, полосы пропускания и отношения сигнал / шум (SNR) и показано в уравнении. 2:

Емкость = N BW журнал 2 (1 + SNR) (2)

Учитывая уравнение для пропускной способности канала MIMO, можно исследовать взаимосвязь между количеством пространственных потоков и пропускной способностью различных реализаций конфигураций SISO и MIMO.В качестве примера, спецификации IEEE 802.11g предписывают, что канал беспроводной локальной сети (WLAN) использует конфигурацию SISO. Согласно этому стандарту максимальная скорость кодированных данных 54 Мбит / с требует использования схемы модуляции 64-QAM 8 и кодовой скорости 3/4. В результате скорость передачи некодированных данных составляет 72 Мбит / с (4/3 x 54 Мбит / с). При минимальной величине вектора ошибки передатчика (EVM) на уровне -25 дБ, отношение сигнал / шум 25 дБ можно оценить как требование для схемы квадратурно-амплитудной модуляции с 64 состояниями (64QAM).Хотя EVM и SNR не эквивалентны во всех случаях, мы можем предположить, что ошибка величины символа будет преобладать над ошибкой сигнала, когда SNR приближается к своему нижнему пределу.

Максимальная скорость передачи данных IEEE 802.11g точно соответствует максимальной пропускной способности канала, определяемой теоремой Шеннона-Хартли. Согласно этой теореме, гауссов канал с отношением сигнал / шум 25 дБ должен обеспечивать скорость передачи некодированных данных 94 Мбит / с в полосе частот канала 20 МГц. Таким образом, реализация SISO стандарта IEEE 802. 11g приближается к теоретической максимальной пропускной способности канала теоремы Шеннона-Хартли, но не превышает ее.

Напротив, уравнение. 2 предполагает, что канал MIMO с четырьмя пространственными потоками должен иметь пропускную способность в четыре раза больше, чем канал SISO, канал 20 МГц с отношением сигнал / шум (SNR) 25 дБ, а четыре пространственных потока должны иметь некодированный бит. скорость 4 х 94 Мбит / с = 376 Мбит / с. Эта оценка близко соответствует ожидаемым скоростям передачи данных черновых спецификаций физического уровня IEEE 802.11n. 9 IEEE 802.11n разработан для поддержки конфигураций MIMO с четырьмя пространственными потоками. При наивысшей скорости передачи пакетов с использованием схемы модуляции 64QAM с кодовой скоростью канала 5/6 скорость передачи данных составляет 288,9 Мбит / с, а скорость передачи некодированных данных составляет 346,68 Мбит / с. При максимальной скорости передачи данных канал IEEE 802.11n с четырьмя пространственными потоками обеспечивает скорость передачи данных, сопоставимую с теоретическим пределом 376 Мбит / с. На рис. 2 просмотрите сравнение теоретической пропускной способности каналов систем SISO и MIMO и макс.скорости передачи данных (по сравнению с SNR) для IEEE 802.11g и IEEE 802.11n.

Можно заметить, что скорость передачи данных конфигурации MIMO 4 x 4 (четыре пространственных потока) превышает предел Шеннона-Хартли на всех скоростях передачи данных, что делает системы MIMO привлекательными для более высокой пропускной способности. Хотя системы MIMO предоставляют пользователям явные преимущества на уровне приложений, проектирование и тестирование устройств MIMO сопряжены со значительными проблемами. Например, системы MIMO требуют от проектировщиков антенн решения проблемы размещения нескольких антенн.Кроме того, разработчикам приемопередатчиков необходимо решить проблему многоканальной синхронизации. Наконец, инженеры по цифровой обработке сигналов (DSP) должны реализовать более сложные алгоритмы обработки основной полосы частот, чтобы лучше интерпретировать модель канала.

Генераторы векторных радиочастотных сигналов (VSG) и векторные анализаторы сигналов (VSA) являются одноканальными устройствами. Традиционная трехступенчатая супергетеродинная архитектура векторных анализаторов ВЧ сигналов не поддается синхронизации. По этой причине инновации от National Instruments и других поставщиков позволяют инженерам синхронизировать несколько VSA и VSG для фазово-когерентного захвата и генерации РЧ сигналов.

Требование наличия нескольких фазово-когерентных радиочастотных каналов зависит от способности совместно использовать все тактовые сигналы между каждым повышающим или понижающим преобразователем. Каждый канал тестовой системы MIMO использует подход одноступенчатого понижающего преобразования. Чтобы каждый полученный I / Q-сигнал в основной полосе частот был фазово-когерентным, необходимо использовать общий гетеродин (гетеродин) и аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) между каждым каналом. Фазу каждого канала можно точно откалибровать, регулируя начальную фазу цифрового понижающего преобразователя (DDC).

Преимущества системы, такие как повышение скорости передачи данных и устойчивость к многолучевому распространению, вероятно, будут стимулировать дальнейшее развитие систем связи MIMO-OFDM.

ССЫЛКИ

1. Шеннон К. Э. «Связь в присутствии шума», Труды Института радиоинженеров , Vol. 37, No. 1, January 1949, pp. 10-21.

2. Эндрюс, Гош и Мухамед, Основы WiMAX: понимание широкополосных беспроводных сетей , Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, 2008, стр.151-153.

3. И. Э. Телатар, «Пропускная способность многоантенных гауссовских каналов», Техническая записка AT&T, июнь 1995 г.

4. Т. Л. Марцетта и Б. М. Хохвальд, «Пропускная способность мобильной линии связи с множеством антенн при рэлеевских замираниях», IEEE Transactions on Information Theory , Vol. 45, № 1, январь 1999 г., стр. 139–157.

5. Г. Дж. Фошини и М. Дж. Ганс, «О пределах беспроводной связи в условиях замирания при использовании нескольких антенн», Lucent Technologies, Bell Labs Innovations.

6. С. Лойка и А. Коуки, «Новый составной верхний предел пропускной способности канала MIMO», IEEE Communications Letters , Vol. 6, No. 3, March 2002.

7. С. Лойка и Г. Цулос, «Оценка производительности системы MIMO с использованием подхода корреляционной матрицы», IEEE Communications Letters , Vol. 6, No. 1, 12 января 2002 г.

8. Спецификации IEEE 802.11-2007, Стандарт IEEE для информационных технологий, Компьютерное общество IEEE, 12 июня 2007 г. 9. IEEE, Неутвержденный проект стандарта P802.11n_D3.00, сентябрь 2007 г.

Общие сведения о MIMO (множественный вход, множественный выход) — скорость LTE и значение усилителя соты

Закладка

Чудеса MIMO

Для RVers и Cruisers понимание того, что такое технология MIMO, как она работает и как ее можно использовать для повышения скорости сотовой связи, может упростить поиск отличного мобильного Интернета в дороге.

Для любого, кто хоть немного разбирается в беспроводной связи, современные сотовые радиостанции 4G / LTE и 5G просто чудо.

Рассмотрим первый iPhone, который был выпущен в 2007 году с максимальной теоретической скоростью сотовой связи около 500 Кбит / с с использованием сотовой сети AT&T 2G EDGE.

Чуть более десяти лет спустя новейшие флагманские сотовые устройства смогли поддерживать максимальную теоретическую скорость более 1000 Мбит / с.

Это более чем 2000-кратное увеличение всего за 10 лет!

По мере того, как мы вступаем в эру 5G, теоретические пиковые скорости приближаются к 10 Гбит / с, то есть еще в 10 раз больше!

Конечно, теория редко совпадает с реальностью — и сотовые сети необходимо существенно модернизировать и дорабатывать, чтобы даже приблизиться к тому, чтобы обеспечить такую ​​скорость реальным людям за пределами лаборатории.

А в реальном мире — вы будете делить эту скорость, возможно, с сотнями или тысячами других людей, подключенных к той же вышке сотовой связи.

Ранний прототип антенны MIMO?

Но реальные скорости 4G / LTE более 50 Мбит / с на самом деле вовсе не редкость, и сейчас широко сообщается о скоростях более 100 Мбит / с — и все становится только быстрее.

Одна из ключевых технологий, делающих возможными такие скорости, известна как MIMO (Multiple Input, Multiple Output) — невероятно умный метод использования нескольких антенн для увеличения как скорости передачи данных, так и надежности.

Технология

MIMO является фундаментальной для радиостанций 4G / LTE, 5G и WI-Fi, но у бустеров сотовой связи и MIMO есть некоторые … проблемы … при совместной работе.

Прочтите, чтобы понять, что такое MIMO, как он работает и как можно использовать немного информации о MIMO, чтобы потенциально удвоить скорость сотовой связи.


Это руководство предоставлено вам нашими участниками

Для нас большая честь иметь возможность представить основные разделы этого руководства бесплатно без сторонней рекламы.

Этот контент предоставляется вам за счет средств наших премиум-членов.

Наши участники имеют доступ ко всему этому руководству, интерактивному руководству, обзорам продуктов, предупреждениям, скидкам поставщиков и многому другому.

Если вы являетесь участником, пожалуйста, войдите в систему выше, чтобы увидеть эксклюзивные части этого руководства для участников.

Если мобильный Интернет является важной частью вашего образа жизни, вот способы, которыми вы можете помочь:

Стать участником Поддержите этот контент

Кратко о MIMO

MIMO — одна из основных технологий, обеспечивающих сотовую связь 4G / LTE и 5G, и почти каждое современное мобильное устройство (будь то телефон или точка доступа) на самом деле имеет ДВЕ или более сотовых антенн на борту, чтобы задействовать магию MIMO.

На другом конце линии — вышки сотовой связи обычно имеют две, четыре или даже восемь антенн, работающих вместе в тесной синхронизации для связи с вами.

Чем больше антенн передают сигнал, тем больше возможных эхо-сигналов и отражений (прочтите раздел «как это работает» ниже, чтобы понять магию здесь), из которых принимающее устройство может извлечь сигнал.

А дополнительные приемные антенны на вышке сотовой связи позволят вашему оператору лучше принимать слабый удаленный сигнал с вашего телефона.

На этом рисунке показано очень распространенное развертывание MIMO 4×2:

Многие сети L4G / TE представляют собой развертывание MIMO 4×2: 4 антенны на вышке сотовой связи и 2 на мобильном устройстве работают вместе. Стандарт LTE-Advanced поддерживает конфигурации до 8×8, и мы начинаем видеть сотовые устройства с более чем двумя антеннами, поддерживающими MIMO 4×4.

Почти каждый модем LTE на рынке имеет 2 внутренние антенны и даже, возможно, два антенных порта для лучшего приема.

И теперь доступные потребителю устройства поставляются с внутренними 4×4 MIMO (четырьмя сотовыми антеннами!), Такими как флагманские точки доступа, такие как AT&T Netgear Nighthawk 5G Hotspot Pro, Verizon MiFi M2100 5G UW, T-Mobile Inseego 5G MiFi M2000 и многие другие. более новые смартфоны, такие как iPhone 12.

Это действительно чертовски удивительный материал!

MIMO против бустеров видео

Для краткого обзора MIMO и Boosters, вот наше видео. Надеюсь, что для объяснения более сложной темы недостаточно технических средств:

Содержимое этого руководства только для членов

Было ли это руководство пока полезным?

Что ж … ниже доступно гораздо больше для наших участников, а также десятки других подобных руководств, видео, класс, форумы, вебинары и многое другое. Все это специально создано для того, чтобы помочь трейдерам, круизерам и кочевникам оставаться в сети.


Надеюсь, вы заметили, что наш контент не загроможден сторонней рекламой, мы не спонсируемся и не полагаемся на продажу вам планов или оборудования, чтобы сделать наш контент возможным.

Вместо этого мы финансируемся сообществом через нашу программу премиум-членства, что позволяет нам сосредоточиться на создании непредвзятого, качественного, всестороннего, постоянно обновляемого контента.

Если мобильный Интернет является важной частью вашего образа жизни, вот способы, которыми вы можете помочь:

Стать участником Поддержите этот контент

Если вы уже являетесь участником, войдите в систему, чтобы просмотреть оставшуюся часть этого руководства.

Вот краткий обзор эксклюзивных тем для участников в этом руководстве:

Режимы MIMO

Немного о наиболее распространенных режимах работы MIMO с вышками сотовой связи.

MIMO против бустеров сотовой связи

Мы углубляемся в вопрос, почему усилители сотовой связи не всегда являются лучшим выбором для усиления сигнала сотовой сети LTE.

Оптимизация сотового приема в мире MIMO

Понимание MIMO может помочь вам лучше оптимизировать производительность сотовой передачи данных.

MIMO — не только для сотовой связи

MIMO также используется для других беспроводных сигналов, таких как Wi-Fi.

Как это работает: нарушение скорости передачи данных светом

Становлюсь супер-компьютерщиком в этом разделе.


Заключение: понимание MIMO

Удивительная маленькая антенна Netgear MIMO, застрявшая в окне и подключенная к точке доступа, часто может превзойти любой усилитель!

Для тех, кто хочет и может потратить немного времени, чтобы понять, что такое MIMO, как он работает и как его можно использовать для повышения скорости сотовой связи — MIMO может удвоить скорость сотовой связи.

Иногда — все, что нужно, — это бросить вызов здравому смыслу и попробовать выключить усилитель сотовой связи.

Результаты могут вас удивить!


Антенны сотовой связи могут быть жизненно важной частью вашей стратегии усиления сигнала, чтобы получить лучший сигнал и, следовательно, лучшую производительность сотовой передачи данных. Они бывают разных форм, размеров и разновидностей.

Их можно использовать напрямую для подключения к мобильным точкам доступа или встроенным сотовым маршрутизаторам, либо они могут подключаться к вашему усилителю сотовой связи.Они бывают всенаправленными и направленными, одиночными и MIMO и могут поддерживать разные диапазоны частот. Они бывают комбинированными антеннами с Wi-Fi и GPS.

Но самое главное — это варианты установки на вашем доме на колесах или лодке.

Поэтому, прежде чем выбирать антенну, убедитесь, что вы понимаете все эти переменные — и имейте в виду, что, вероятно, здесь нет единого решения, подходящего для всех. Возможно, вам придется пойти на компромисс или даже приобрести специальные антенны для сложных зон сигнала.

Мы рекомендуем начать с нашего Руководства по выбору антенн, а затем перейти к другим нашим руководствам по связанным темам:

Понимание MIMO (множественный вход, множественный выход) — скорость LTE и значение усилителя сотовой связи
Выбор антенных кабелей, разъемов и адаптеров для сотовых и Wi-Fi устройств
Антенны мобильной сотовой связи для жилых автофургонов и лодок
Тестирование и понимание скорости вашего мобильного Интернета
Руководство по установке антенны сотовой связи и Wi-Fi для жилых автофургонов и лодок
Понимание и оптимизация производительности сотовых данных
Наземные антенны для жилых автофургонов и лодок

Изучите ресурсный центр

16
Фев

Изменения в устаревших планах Sprint в рамках интеграции T-Mobile

16
Фев

Verizon Business предлагает тарифные планы на маршрутизатор Arris LTE и широкополосную связь для бизнеса

12
Фев

Insty Connect Explorer: устанавливаемый на крышу модем и антенны Cat-12 с внутренним Wi-Fi-маршрутизатором

11
Фев

Выпущены наборы KING Extend Pro и Extend Go для сотовой связи — на основе weBoost Drive Reach

Мобильный спутниковый Интернет и возможности связи для автофургонов и яхтсменов
Тестирование и понимание скорости вашего мобильного Интернета
Потоковое видео через сотовую сеть и Wi-Fi: телевидение, фильмы и развлечения в пути

Становиться участником

MIA — это наше премиальное членство, предназначенное для тех, кто считает мобильный Интернет важной частью своего образа жизни.

В благодарность за создание подобного контента мы предлагаем ряд дополнительных льгот. От интерактивного руководства, подробного эксклюзивного контента для участников, скидок, предупреждений, классов и многого другого.

Станьте сторонником

Мы полностью понимаем, что членство подходит не всем.

Однако вы все равно можете поддерживать этот контент с нашим уровнем поддержки всего за 25 долларов в год.

С нашей благодарностью, вы получите доступ ко всему нашему бесплатному контенту без «ворчаний».

Есть вопросы? Оставайтесь в курсе

Присоединяйтесь к нашей «Библиотечной стойке»:
Интернет для RVers & Cruisers Группа Facebook

Мы перекрестно размещаем новостные статьи и руководства и можем помочь вам указать правильное направление к нашему содержанию здесь, в центре ресурсов.

Мы благодарны нашим премиум-участникам за то, что мы можем предложить наш бесплатный контент — и для этого они также имеют доступ к нашим частным разделам вопросов и ответов для более подробного руководства.

Будьте в курсе

Мы постоянно отслеживаем отрасль и анализируем новые разработки для мобильных путешественников. Если вы хотите получать обновления, мы предлагаем несколько способов:

MIMO: Почему важны несколько антенн

Несмотря на то, что MIMO стало модным словом за последние несколько лет, не все это было шумихой. Он может принести конечному пользователю реальные ощутимые выгоды. По правде говоря, ИТ-менеджеру необязательно понимать сложные детали того, как работает MIMO, поскольку он должен «просто работать» и делать беспроводные сети более быстрыми и надежными.Однако понимание терминологии и методов, используемых в MIMO, сведет к минимуму путаницу и приведет к более обоснованным решениям в отношении продуктов MIMO и, в конечном итоге, производительности, которой следует от них ожидать.

MIMO: Чем больше, тем веселее?

MIMO означает несколько входов и нескольких выходов, где несколько означает несколько антенн, используемых одновременно для передачи, и несколько антенн, используемых одновременно для приема, по всему радиоканалу. А какой канал? В целом канал можно описать как радиосреду между передатчиком и приемником.Он включает антенны, и в этом обсуждении мы просто сосредоточимся на количестве передающих и приемных антенн, а не на их конкретных характеристиках.

Следовательно, «множественный вход» относится к множеству передающих антенн, поскольку они вводят радиосигнал в канал, а «множественный выход» относится к множеству антенн приемника, поскольку они принимают выходной сигнал из канала в приемник. Что делать, если есть только одна приемная антенна? Тогда это будет «один выход», и у нас может быть конфигурация с несколькими входами и одним выходом.Обычно используемые термины, такие как 2 × 2 MIMO, относятся к конфигурации с двумя передающими антеннами и двумя приемными антеннами. Это можно обобщить, описав систему NxM, где N — количество передающих антенн, M — количество приемных антенн, а N не обязательно равно M.

Рисунок 1: Две передающие (Tx 1 , Tx 2 ) и две приемные антенны (Rx 1 , Rx 2 ), образующие конфигурацию 2×2

Может возникнуть вопрос, зачем вообще нужно добавлять антенны. Сколько антенн должно быть у передатчика и приемника? Это просто случай «чем больше, тем лучше»? Вообще говоря, добавление дополнительных антенн на передатчик или приемник может использоваться для улучшения качества и надежности связи, пропускной способности между передатчиком и приемником или того и другого.

Расширьте свое разнообразие

Одной из основных причин использования нескольких антенн является повышение качества и надежности связи. Разнесение использует две или более антенны на передатчике и / или приемнике. Например, основная форма разнесения приемников достигается путем размещения двух антенн на определенном расстоянии друг от друга, и из-за разницы в физическом местоположении каждая из них принимает несколько отличающуюся версию сигнала, отправляемого передатчиком.Приемник математически комбинирует их, чтобы получить лучшую оценку передаваемого сигнала, чем если бы у него была только одна приемная антенна. На рисунке 2 ниже каждая антенна приемника, Rx 1 и Rx 2 , имеет несколько иную версию сигнала, излучаемого антеннами передатчика. Этот метод также называется пространственным разнесением, поскольку антенны приемника пространственно отделены друг от друга.

Рисунок 2: Разнесение приема с конфигурацией 1×2

И наоборот, система может использовать пространственное разнесение с более чем одной антенной передатчика, разделяя их на определенном расстоянии, что дает желаемый эффект.Передатчик отправляет свой сигнал через обе антенны (на рисунке 1, Tx 1 и Tx 2 ), и поэтому сигнал имеет пространственное разнесение. Во многих случаях передатчик не будет посылать один и тот же сигнал на каждую антенну, а скорее изменит сигнал, поэтому он будет передаваться немного иначе, чем вторая антенна. Примерами этого являются разнесение задержки и пространственно-временное блочное кодирование, при котором обе антенны передают свою собственную версию сигнала, измененную специальной математической матрицей.

Разнесение при передаче и приеме может повысить надежность связи между передатчиком и приемником. Это особенно важно для условий канала, которые являются зашумленными, имеют замирание или другие сложные условия. Это также может иметь вторичный эффект увеличения полезного диапазона между передатчиком и приемником, требуя меньшего количества повторений данных из-за потери или повреждения во время процесса доставки по каналу.

Повышение надежности определенно желательно в сегодняшних переполненных и часто подверженных помехам сетях, и использование нескольких антенн для разнесения помогает нам достичь этого.Но это стремление к увеличению пропускной способности, которое, кажется, никогда не прекращается, так как же нам увеличить пропускную способность между передатчиком и приемником? Для этого перейдем к пространственному мультиплексированию.

Получить пространственный

Пространственное мультиплексирование — это метод с несколькими антеннами, который увеличивает скорость передачи данных по сравнению с методами с одной антенной. Теоретически пространственное мультиплексирование может увеличить пропускную способность системы, поскольку к системе добавляются пары антенн передатчика и приемника. Исходные данные (обычно данные, запрошенные пользователем) разделяются на два или более независимых потока данных, которые передаются через несколько антенн, называемых пространственными потоками.Распространенной конфигурацией является ранее упомянутая система MIMO 2 × 2. В этом случае пропускная способность теоретически увеличивается вдвое по сравнению с конфигурацией с одной антенной. Есть некоторые предположения об условиях корреляции каналов и необходимом соотношении сигнал / шум (SNR), необходимых для приближения к такому увеличению пропускной способности, но эти темы лучше оставить на другой день.

В конфигурации NxM максимальное количество пространственных потоков ограничено меньшим из N или M. Если имеется три антенны передатчика, но только две антенны приемника, система будет поддерживать максимум два пространственных потока.Стандарт IEEE 802.11n допускает два пространственных потока в конфигурациях 2 × 2, 3 × 2 и 2 × 3. Поскольку все они поддерживают два потока, они имеют эквивалентную пропускную способность, но конфигурации 2×3 и 3×2 имеют большее разнообразие. Для еще большего увеличения емкости стандарт 802.11n также определяет конфигурации 3 × 3 и 4 × 4 с тремя и четырьмя пространственными потоками соответственно.

Meraki MIMO

Meraki производит несколько точек беспроводного доступа с MIMO, таких как точка доступа Meraki MR16 с облачным управлением, с двухдиапазонным и двойным радио 802.11n, включая 2 × 2 MIMO. Более подробную информацию о точках беспроводного доступа Meraki можно найти здесь: http://meraki.com/products_services/enterprise.

Рисунок 3: Точка доступа Meraki Cloud Controlled

Несколько антенн в 802.11n могут использовать разнесение для повышения надежности соединения. Пропускную способность также можно увеличить за счет пространственного мультиплексирования MIMO. Есть много других аспектов, которые следует учитывать при использовании MIMO, таких как состояние и качество канала, знание канала, системы обратной связи, конструкция антенны, конструкция алгоритма и соображения и другие.Помимо методов с использованием нескольких антенн, существуют и другие методы увеличения пропускной способности.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *