4х4 mimo антенна что это

MIMO антенна — что это такое и в чем ее приемущество?

Для того, чтобы лучше понять принцип работы MIMO антенны давайте вообразим следующую ситуацию: базовая станция (БС) оператора мобильной сети и модем стали двумя географическими пунктами А и Б, между этими объектами проложен определенный путь, люди, передвигающиеся по этому пути олицетворяют информацию, А — это ваша приемная Антенна, Б — это БС сотового оператора. Люди передвигаются из одного пункта в другой с помощью поезда, вместимость которого- 100 человек. Но людей, которые хотят из пункта Б добраться в пункт А гораздо больше. Поэтому строится второй путь и запускается новый поезд, вместимость которого, тоже 100 человек. Таким образом, производительность и эффективность двух поездов в 2 раза выше.

Точно также же устроена и новейшая технология MIMO (англ. Multiple Input Multiple Output) , она позволяет принимать одновременно больше потоков. Для этого используются различные поляризации сигналов, например горизонтальная и вертикальная — 2х2. Раньше, чтобы принимать больше информации, то есть больше потоков, потребовалось бы приобретение двух простых антенн.

Сегодня же достаточно приобрести только одну антенну MIMO. Улучшенная антенна MIMO содержит в одном корпусе сразу два набора излучающих элементов, так называемых патчей, каждый из которых подключен к отдельному гнезду. Второй вариант устройства: имеется один набор патчей и запитка для двух портов, что позволяет патчу функционировать в двух направлениях: горизонтальном и вертикальном. В этом случае к двум гнездам присоединяется единственный набор патчей. Именно второй вариант антенн MIMO (с двумя кабельными вводами) вы можете найти в ассортименте нашей компании.

А как же подключить 2 кабеля, выходящих из мимо-антенны к одному модему? Все очень просто. Сегодня не только антенны поддерживают эту функцию, но и модемы. Существуют модемы с 2 входами для подключения внешних антенн, например широко распространенный Huawei E3372 .

Преимущества технологии MIMO

К главным преимуществам относится возможность улучшения пропускной способности, не расширяя при этом полосу. Так устройство одновременно раздает несколько потоков информации по единственному каналу.

Качество передаваемого сигнала и скорость передачи данных становится лучше. Потому что технология сначала кодирует данные, а затем на приемной стороне восстанавливает их.

Более чем в два раза увеличивается скорость трансляции сигнала.

Увеличиваются и многие другие параметры скорости за счет использования двух независимых кабелей, через которые одновременно происходит раздача и получение информации в виде цифрового потока. Улучшаются качества спектра следующих систем : 3G, 4G/LTE, WiMAX, WiFi, благодаря использованию двух входов и двух выходов.

Сфера применения антенн MIMO

Чаще всего технология MIMO применяется для передачи данных такого протокола, как WiFi. Это объясняется увеличенными пропускной способностью и емкостью. Для примера возьмем протокол 802.11n, в нем при использовании описываемой технологии, можно достичь скорость до 350 Мегабит/сек. Также улучшилось качество передачи данных, даже на тех участках, где сигнал приема низкий. Примером уличной точки доступа с антенной MIMO может послужить всем известная Nanostanion M2.

Сеть WiMAX, при использовании MIMO, теперь может транслировать информацию со скоростью до 40 Мегабит/секунду.

В 4G антеннах применяется технология MIMO до 8×8. Благодаря этому достигается высокая скорость передачи — более 35 Мегабит/секунду. Помимо этого, обеспечивается надежное и высококачественное соединение отличного качества.

Постоянно ведутся работы по улучшению и усовершенствованию конфигураций технологии. В скором времени это позволит улучшить показатели спектра, усовершенствовать емкость сетей и ускорить скорость передачи данных.

Источник

Технология MIMO в антеннах 3G 4G: что это такое и как выбрать?

Интернет за городом своими руками

Если вы самостоятельно выбираете антенну 3G 4G, то наверняка заметили, что в каталоге несколько антенн, одинаковых по коэффициенту усиления, но разных по цене. Казалось бы, разница всего лишь в одно слово. Вот для примера 2G/3G/4G антенна 15дБ KP15-750/2900 и 2G/3G/4G MIMO антенна 15дБ KAA15-750/2900. Давайте разбираться.

«Multiple Input Multiple Output». Если дать как можно более простое определение, то MIMO – это многопотоковая передача данных. Аббревиатуру можно перевести с английского как «несколько входов, несколько выходов».

Суть технологии такова: методом пространственного кодирования сигнала увеличивается полоса пропускания канала, в котором передача данных происходит через некоторое число антенн. Простыми словами: происходит расширение сигнала за счет увеличения количества параллельных антенн. По сути мы просто удваиваем количество потоков. А для того, чтобы мы при передачи данных не создавали дополнительных помех антенны разнесены в пространстве. Т.е одна работает в вертикальной плоскости, вторая — в горизонтальной.

При трансляции радиоволн, цифровой поток в радиоканале селективно замирает. Это можно заметить, если вы находитесь вдали от зоны, которую могут охватить радиоволны. Для избавления от этой проблемы была создана антенна MIMO, способная транслировать информацию по нескольким каналам с незначительной задержкой. Информация предварительно кодируется, а затем восстанавливается на приемной стороне. В итоге не только увеличивается скорость распределения данных, но и значительно улучшается качество сигнала.

В различных реализациях MIMO имеется ввиду одновременная передача в одном физическом канале нескольких независимых сообщений. С целью реализации действия MIMO применяют многоантенные системы: на передающей стороне имеется Nt передающих антенн, а на приемной стороне Nr приемных.

Представим, что информация это люди, а модем и базовая станция оператора это два города между которыми проложен один путь, а антенна это вокзал. Перевозить людей будем на поезде, который, для примера, может перевезти не больше ста человек. Пропускная способность между такими городами будет ограничена, т.к. поезд может отвезти только сто человек за один раз.

Чтобы 200 человек смогли прибыть в другой город в один и тот же момент времени, между городами строят еще один путь и запускают второй поезд одновременно с первым. Таким образом увеличивая поток людей в два раза. Также работает и MIMO технология. Количество потоков определяет стандарт MIMO, два потока — MIMO 2×2, четыре потока — MIMO 4×4 и т.д. Для передачи данных по сети интернет, будь то 4G LTE или WiFi на сегодня, как правило, используется стандарт MIMO 2×2. Чтобы принимать двойной поток одновременно потребуется две обычных антенны или по аналогии два вокзала, или, для экономии средств, одна MIMO антенна, как если бы это был один вокзал с двумя платформами. То есть, MIMO антенна — это две антенны внутри одной.

Вам понравится:  Как законно установить спутниковую антенну

Как это влияет на интернет? MIMO даёт значительный прирост в скорости передачи данных. В зависимости от конфигурации оборудования и количества используемых антенн, можно получить увеличение скорости в два раза. Отличительной особенностью MIMO-антенн является наличие двух антенных разъёмов, и соответственно, использование двух проводов для подключения к модему/роутеру.

Несмотря на то, что многие говорят, и не безосновательно, что MIMO-антенна для сетей 4G LTE фактически представляет собой две антенны в одной, не стоит думать, что при использовании такой антенны стопроцентно будет двухкратный рост скорости. Таковым он является в теории, а на практике разница между обычной и MIMO-антенной в сети 4G LTE может быть и 20-25%. Однако, более важным в данном случае будет стабильный сигнал, который может обеспечить MIMO-антенна.

Если Вам нужно поднять скорость и использование антенны 3G 4G ничего не меняет, то необходимо рассмотреть использование роутеров с технологией агрегации.

Мы рекомендуем установку MIMO-антенн для получения максимально быстрого и стабильного интернета в сети 4G LTE.

На что стоит обратить внимание.
Необходимо понимать, 3G 4G антенна приобретается и настраивается как правило 1 раз. Поэтому нужно максимально внимательно подойти к выбору. Выделить достаточно времени исходя из ваших способностей. Есть сомнения — набирайте нашим техническим специалистам.

Как официальные представители завода-производителя несем все гарантийные обязательства и оказываем своевременную и качественную техническую поддержку. Принимаем оплату любым удобным способом и предоставляем возможность приобретения оборудования для интернета в деревне в рассрочку до 3х месяцев.

С отзывами о нас можно ознакомится на сайтах Google и Яндекс .

Источник

XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2020

АРХИТЕКТУРА MIMO 4X4

В данной работе рассмотрены ключевые вопросы, касающиеся архитектуры сетей MIMO, общие принципы в сети LTE, способы увеличения пропускной способности MIMO и построена модель системы. Продемонстрирована аналоговая система распределенных внутренних антенн (DAS) для мобильной связи 5G, которая поддерживает конфигурацию MIMO с несколькими входами и несколькими выходами.

LTE, MIMО, анализ производительности, пропускная способность, DAS на основе IFoF.

Последнее десятилетие характеризуется интенсивным развитием систем беспроводной связи (мобильная радиосвязь, системы беспроводного доступа к сети Интернет, компьютерные радиосети внутри зданий и др.). В каналах радиосвязи таких систем действует комплекс помех и искажений.

Последнее время проявляется тенденция роста интереса к беспроводным системам передачи информации. Поэтому встает вопрос о повышении пропускной способности, не снижающем качества предоставляемых услуг связи. Данную проблему можно решить при помощи технологии Multiple Input Multiple Output (MIMO), то есть антенных систем с «многоканальным входом многоканальным выходом». В данном случае общий поток данных делится на несколько подпотоков, а затем передается в общем канале связи. Тем самым растет скорость передачи данных при неизменной полосе частот. Для обеспечения независимости подпотоков в MIMO-системах используют пространственное и поляризационное разнесение. При этом системы MIMO хорошо работают вне зоны прямой видимости и при наличии хорошо рассеивающей среды, каждый из передаваемых сигналов оказывается «промаркированным» самой средой передачи (межканальной и межсимвольной интерференцией, затуханием, задержкой во времени, и другими искажениями).

Наступает эра мобильной связи пятого поколения (сокращенно 5G). Предполагается, что сетевая технология 5G обеспечит пиковую скорость 20 Гбит / с на ячейку и 1000-кратный трафик данных по сравнению с текущим 4G LTE, что обеспечит более быструю связь не только со смартфонами, но и со многими другими устройствами, такими как датчики, роботы, автомобили и т. д. Одной из наиболее важных частей внутреннего DAS является эффективная аналоговая оптическая линия с соотношением цена / пропускная способность. В традиционном DAS, основанном на схеме цифровой передачи, хост-узел DAS оцифровывает аналоговый мобильный сигнал и передает оцифрованный сигнал в ROU, где цифровой сигнал преобразуется обратно в аналоговый сигнал . Однако процедура оцифровки требует огромной ширины полосы сигнала (например, трафика данных в формате eCPRI

118 Гбит / с для передачи с 8 частотами (FA), полосой пропускания 100 МГц, 5G мобильным сигналом с конфигурацией 4 × 4 с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO), высокая сложность и увеличение задержки.

Таким образом, разработка и анализ алгоритмов приема дискретных сообщений, основанных на принципе «приема «в целом» при использовании технологии MIMO в каналах с памятью, является весьма актуальной темой.

MIMO – Multi Input, Multi Output — метод пространственного кодирования сигнала, при котором передача данных осуществляется с помощью N антенн и их приѐма М антеннами, позволяющий увеличить полосу пропускания канала. MIMO позволяет бороться с многолучевым распространением сигнала и получить некоторые дополнительные преимущества. За счет использования нескольких антенн на передаче и приеме каждой паре передающей/приемной антенне можно сопоставить отдельный тракт для передачи информации. При этом разнесенный прием будет выполняться оставшимися антеннами, а данная антенна также будет выполнять функции дополнительной антенны для других трактов передачи. В результате, теоретически, можно увеличить скорость передачи данных во столько раз, сколько дополнительных антенн будет использоваться, на практике же ограничение накладывается качеством каждого радио тракта.

Различаются в этих системах схемы канального кодирования, предшествующего обработке MIMO. В WiMAX – последовательное кодирование, а в LTE – параллельное, что показано на рисунке 1.2. При параллельной схеме, входные данные демультиплексируются на два потока, каждый из которых в отдельности подвергается помехоустойчивому кодированию. Закодированные потоки подаются в схему MIMO. На приемной стороне осуществляются обратные опе- 14 рации, после снятия помехоустойчивого кода в обеих ветвях декодированные данные подаются обратно в приемник – обработчик MIMO: реализуется итерационный алгоритм совместной демодуляции MIMO и канального декодирования, позволяющий заметно улучшить работу приемника и снизить требуемое отношение сигнал/шум на входе приемника. Этот алгоритм называется алгоритмом последовательного исключения демодулированнных компонент. При последовательном канальном кодировании, как в WiMAX, этот алгоритм нереализуем.

MIMO позволяет значительно улучшить спектральную эффективность системы, максимальную скорость передачи данных и емкость сети. MIMO обеспечивает лучшую работу антенн, позволяя сочетать потоки данных, приходящие разными путями и в разное время. При этом увеличивается эффективность приема сигналов.

Для работы технологии MIMO необходимы некоторые изменения в структуре передатчика по сравнению с обычными системами. Чтобы показать число антенн на приеме и передаче вместе с названием технологии «MIMO» обычно упоминается обозначение «AxB», где A – число антенн на входе системы, а B – на выходе.

При организации технологии MIMO на передающей стороне необходим делитель потоков, который будет разделять данные, предназначенные для передачи на несколько низкоскоростных подпотоков, число которых зависит от 15 числа антенн. Например, для MIMO 4х4 и скорости поступления входных данных 200 Мбит/сек делитель будет создавать 4 потока по 50 Мбит/сек каждый. Далее каждый их данных потоков должен быть передан через свою антенну. Обычно, антенны на передаче устанавливаются с некоторым пространственным разнесением, чтобы обеспечить как можно большее число побочных сигналов, которые возникают в результате переотражений. В одном из возможных способов организации технологии MIMO сигнал передается от каждой антенны с различной поляризацией, что позволяет идентифицировать его при приеме. Однако в простейшем случае каждый из передаваемых сигналов оказывается промаркированным самой средой передачи (задержкой во времени, затуханием и другими искажениями).

Вам понравится:  Подрулевой переключатель стеклоочистителя рено сандеро

На приемной стороне несколько антенн принимают сигнал из радиоэфира. Причем антенны на приемной стороне также устанавливаются с некоторым пространственным разнесением, за счет чего обеспечивается разнесенный прием, обсуждавшийся ранее. Принятые сигналы поступают на приемники, число которых соответствует числу антенн и трактов передачи. Причем на каждый из приемников поступают сигналы от всех антенн системы. Каждый из таких сумматоров выделяет из общего потока энергию сигнала только того тракта, за который он отвечает. Делает он это либо по какому-либо заранее предусмотренному признаку, которым был снабжен каждый из сигналов, либо благодаря анализу задержки, затухания, сдвига фазы, т.е. набору искажений среды распространения. В зависимости от принципа работы системы передаваемый сигнал может повторяться через определенное время, либо передаваться с небольшой задержкой через другие антенны.

Системы 4G, а именно LTE, предусматривают использование MIMO в конфигурации до 8х8. Это в теории может дать возможность передавать данные от базовой станции к абоненту свыше 300 Мбит/сек. Также важным положительным моментом является устойчивое качество соединения даже на краю соты. При этом даже на значительном удалении от базовой станции, или при нахождении в глухом помещении будет наблюдаться лишь незначительное снижение 16 скорости передачи данных. В релизе WiMAX 802.16m MIMO рассматривается как обязательная технология, с возможной конфигурацией 4х4.

Таким образом, технология MIMO находит применение практически во всех системах беспроводной передачи данных. Причем потенциал ее не исчерпан. Уже сейчас разрабатываются новые варианты конфигурации антенн, вплоть до 64х64 MIMO. Это в будущем позволит добиться еще больших скоростей передачи данных, емкости сети и спектральной эффективности.

Общие принципы технологии MIMO в сетях LTE

Существенно снизить ошибки при передаче данных позволяет разнесенный прием, а также это становится возможным за счет передачи несколькими антеннами, при этом расстояние между ними подбирается такое, чтобы наблюдалась слабая корреляция замираний сигналов в этих антеннах.

Однако, в современных высокоскоростных системах передачи дискретных сообщений значительно улучшить емкость сети, спектральную эффективность и скорость передачи информации можно при использовании технологии с многоканальным входом и многоканальным выходом (Multiple Input Multiple Output, MIMO) [6, 7], то есть использовать антенные решетки на обоих концах линии связи. При этом, каждой паре, передающей и приемной антенн, соотнесен отдельный канал передачи информации.

Можно утверждать, что канальная скорость передачи данных повышается пропорционально числу используемых антенн. Чаще всего имеется равное число антенн на передающей и приемной стороне, что позволяет достигнуть высокой скорости передачи данных. В передатчике устанавливается делитель потоков. Он разбивает данные для передачи на 18 несколько низкоскоростных подпотоков в соответствии с числом антенн. Затем на приемной стороне каждый приемник получает сигнал от каждой передающей антенны. Пространственное разнесение обеспечивает слабую корреляцию сигналов. Также для идентификации сигнала на приеме, можно передавать его от каждой антенны с разной поляризацией. Главное, что каждый из передаваемых сигналов оказывается «помеченным» самой средой передачи (межканальной и межсимвольной интерференцией, затуханием, задержкой во времени, и другими искажениями).

На приемной стороне также устанавливается несколько антенн с некоторым пространственным разнесением. Полученные потоки данных поступают на приемные устройства, их число соответствует количеству антенн и каналов связи. Поскольку на каждое приемное устройство поступают информационные потоки от всех антенн системы, каждый приемник снабжен сумматором. С его помощью из общего потока может быть выделена энергия сигнала подканала, за который он отвечает. Данное выделение происходит по определенному признаку, которое заранее было определено. Среда распространения также «маркирует» полезные сигналы задержкой, затуханием, или сдвигом фаз, что также способствует разделению данных при помощи анализа искажений.

Вероятность ошибки в подобных системах снижается, так как прибегают к совместному разнесению как на передаче, так и на приеме. Адаптивная пространственная обработка сигналов позволяет существенно увеличить скорость передачи информации (пространственное кодирование), позволяющая формировать нескольких параллельных информационных подпотоков. Если увеличить число потоков данных, скорость передачи возрастет, но вероятность битовой ошибки при фиксированной излучаемой мощности тоже начнет расти. Встает задача оптимизации вероятности ошибки и скорости передачи данных. Необходимо искать компромисс между двумя этими параметрами.

Между каждой парой на передающей и приемной стороне необходимо произвести оценку многоканальной импульсной характеристики (МИХ) для обеспечения оптимальной пространственной обработки сигналов. Для решения данной проблемы используют псевдошумовые обучающие последовательности. При этом для оценки МИХ применяются квазиортогональные обучающие вектора, которые обеспечивают качественную оценку.

Если среда распространения обладает безусловным эффектом многолучевого распространения, то MIMO-системы будут иметь явное преимущество среди систем беспроводной связи. На стороне передатчика и на стороне приемника в подобных системах используется несколько трактов приемо-передачи для создания нескольких независимых путей распространения сигнала, которые можно восстановить в приемнике. В названии Multiple Input Multiple Output – MIMO слова Input («вход») и Output («выход») относятся к радиоканалу между антеннами. Одновременная отправка сигнала в радиоканал сразу несколькими передающими антеннами и комбинация этих сигналов на одновременном приеме позволяет улучшить 20 характеристики. Существует несколько базовых конфигураций систем беспроводной связи: Single Input Single Output – SISO (один вход, один выход), Single Input Multiple Output – SIMO (один вход, несколько выходов), Multiple Input Single Output – MISO (несколько входов, один выход) и MIMO (несколько входов, несколько выходов). Они изображены на рисунке 1.3, где между двумя антеннами стрелками показаны отличные пути распространения многолучевого сигнала. Также возможен вариант и линии прямой видимости LOS (Line of Sight). При этом в эти пути включены и трассы многолучевых сигналов, возникающих в результате отражения, рассеяния и дифракции на окружающих объектах. Если рассматривать систему-MIMO с конфигурацией, то каждая передающая антенна имеет два выделенных канала передачи, а каждая приемная антенна — два объединенных канала приема. Количество антенн на приеме и передаче может быть не только, сегодня разрабатываются системы и с конфигурацией 2х2, 64х64. Также применяются варианты с неравным количеством приемных и передающих антенн.

Основных два преимущества систем MIMO позволяют бороться либо с эффектом замирания сигнала, либо используются для повышения пропускной способности. Как было показано в, cуществуют следующие 21 виды многоантенных систем: формирующие диаграммы направленности, с пространственным разнесением и пространственным мультиплексированием. Далее рассмотрим все три типа.

Первый метод – это пространственное разнесение. Данный способ позволяет повысить эффективность по мощности при помощи минимизации повторной передачи данных. Это осуществляется за счет применения пространственно- временное блочное кодирование (Space-Time Block Codes, STBC) разнесение задержки и пространственно-временное решетчатое кодирование (Space-Time Trellis Codes, STTC). В зависимости от длины пути распространения и времени мощность сигнала в радиоканале изменяется очень быстро в среде со свойствами многолучевости. На приемной стороне возникает многолучевое замирание, то есть мощность сигнала сильно ослабевает. Разнесенный прием может решить данную проблему, поскольку копии одного и того же сигнала проходят по различным каналам, где замирания неидентичные, а затем складываются.

Вам понравится:  Многофункциональный термостат цифровой регулятор температуры розетка с таймером

Еще один способ организации многоантенных систем это пространственное мультиплексирование. В данном случае через различные антенны предаются различные данные, что увеличивает скорость передачи информации. Следует отметить, что данная технология обеспечивает повышение скорости, используя при этом ту же полосу частот и мощность, что и привычная система с одной антенной на передаче и приеме SISO. Теоретически, пропускная способность линейно зависит от числа используемых приемных и передающих антенных пар. В случаях, когда число приемных и передающих антенн не равно, пропускная способность определяется меньшим из этих двух чисел. Пространственное мультиплексирование используется в технологии множественного доступа с пространственным разделением каналов SDMA (Space Division Multiple Access).

Третий метод организации многоантенных систем – это формирование диаграммы направленности. В данном случае на передающей стороне используется предварительно заданная информация о канале связи. В каждый тракт каждой антенной передаются одинаковые символы вместе с комплексным коэффициентом по амплитуде и/или по фазе. При этом антенная решетка подстраивается под определенное отношение сигнал/шум канала. Если формирование диаграммы направленности оптимизировано для пространственного разнесения или пространственного мультиплексирования, каждый антенный элемент одновременно передает взвешенную комбинацию двух символов данных. В приемнике и передатчике находятся фильтры предварительной и последующей коррекции, которые нужны для формирования матрицы предискажений. Построение такой матрицы диаграммы направленности возможно, если на передающей стороне есть информация о свойствах канала радиосвязи. Тем самым возможен выигрыш пропускной способности. Конечно же в этом случае при изменении характеристик канала, матрицу предискажений придется изменять. На приемной стороне могут быть получены данные о канале, а затем отправлены передатчику для дальнейшей коррекции его работы.

MIMO технология также используется в стандарте WiMAX, который также имеет несколько версий. Один из релизов это 802.16e. В нем описывается способ обеспечения услугами мобильного широкополосного доступа, позволяющий передавать данные со скоростью до 40 Мбит/сек в направлении от базовой станции к абонентскому оборудованию. При этом в 802.16e технология MIMO не является основополагающей, а существует лишь как дополнение с конфигурацией 2х2. Технология MIMO становится неотъемлемой частью следующей версии стандарта 802.16m, в которой конфигурация может быть и 4х4. При этом WiMAX выступает в качестве разновидности сотовой системы связи четвертого поколения, поскольку имеет список характерных свойств: хэндовер, роуминг, голосовые соединения.

Однако самое интересное применение технология MIMO нашла в системе сотовой связи начиная с третьего поколения. Например, в стандарте UMTS, в Rel. 6 она используется совместно с технологией HSPA (технология беспроводной широкополосной радиосвязи, использующая пакетную 26 передачу данных и являющаяся надстройкой к мобильным сетям WCDMA/UMTS) с поддержкой скоростей до 20 Мбит/сек, а в Rel. 7 – с HSPA+, где скорости передачи данных достигают 40 Мбит/сек. При этом в системах 3G MIMO так и не нашла широкого применения.

Видно, что технология MIMO находит широкое практическое применение почти во всех системах беспроводной передачи данных. Однако возможности ее использования не до конца изучены. На сегодняшний день идут разработки новых конфигураций системы, вплоть до MIMO 64х64. Все это приведет к повышению скорости передачи информации, емкости сети и спектральной эффективности.

Пропускная способность сетей MIMO и способы ее увеличения

Пропускная способность системы связи – максимальная скорость передачи информации, при которой обеспечивается сколь угодно малая вероятность ошибки.

Физический смысл возможности увеличения скорости передачи данных можно пояснить с помощью формулы Шеннона.

Например, емкость системы SISO определяется теоремой Шеннона-Хартли:

где λi – это собственное значение , det( ) – определитель матрицы.

Собственные и сингулярные значения связаны выражением σi 2 = λi . Таким образом, MIMO лучше всего работает при высоких SNR, которые наиболее часто доступны при наличии LoS. Следует также отметить, что, если на передаче канал известен (CSIT), он может усилить сигнал в «лучшем» подканале, тем самым увеличить пропускную способность.

Пропускная способность канала MIMO равна n пропускных способностей каналов SISO, т.е. канал MIMO может быть представлен в виде совокупности параллельных каналов SISO. Скорость передачи данных при технологии MIMO линейно увеличивается с увеличением числа антенн.

На рисунке покажем представление каналов связи MIMO в виде нескольких каналов SISO.

Очень часто, особенно в условиях города, в канале связи имеют место замирания сигнала. При наличии замираний матрица канала связи H, а, следовательно, и пропускная способность канала связи будут случайными. Распределение пропускной способности канала связи определяется распределением элементов матрицы канала H [5].

В реальных системах беспроводной связи, как правило, имеет место пространственная корреляция замираний между сигналами в различных антеннах.

Пространственная корреляция замираний обычно вызывается близким расположением между собой антенн (ближе, чем несколько десятков длин волн). Пространственная корреляция приводит к уменьшению пропускной способности канала. Возникает задача анализа коэффициентов корреляции канала в зависимости от взаимного расположения передающей и приемной решёток по вертикали.

Интервал корреляции по задержкам и коэффициенты корреляции определяются разностью хода лучей от передатчика до элементов решётки приемника.

Лучи, приходящие на приемную решетку под углом θ (угол отсчитывается от нормали к оси решетки), запаздывают по фазе между соседними элементами на величину δ:

Корреляционные матрицы Rt и Rr могут быть определены на основе модели, позволяющей вычислить эти матрицы исходя из расстояния между элементами передающих и приёмных антенн.

При этом, приближенная оценка коэффициента корреляции дается формулой:

Если антенны расположены на одной оси главных максимумов излучения-приема (θ = 0), например, на одной высоте, то в этом случае задержки на элементах приемной решетки отсутствуют и ρ = 1. Реализация режима MIMO проблематична, однако в этом случае помехи минимальны и отношение сигнал/шум высокий. На практике решётки должны быть на разной высоте, антенны БС должны быть не ниже 40 м.

Расчет коэффициента корреляции на основании формулы (2.6) приведен в таблице 2.1 при двух значениях d / λ. Необходимо заметить, что при ρ Код для цитирования: Скопировать

Студенческий научный форум — 2020
XII Международная студенческая научная конференция

В рамках реализации «Государственной молодежной политики Российской Федерации на период до 2025 года» и направления «Вовлечение молодежи в инновационную деятельность и научно-техническое творчество» коллективами преподавателей различных вузов России в 2009 году было предложено совместное проведение электронной научной конференции «Международный студенческий научный форум».

Источник

Оцените статью
Частотные преобразователи
Adblock
detector