Ի՞նչ է MIMO-ն:

1.   Ի՞նչ է MIMO-ն:

Փոխկապակցվածության այս դարաշրջանում բջջային հեռախոսները, որպես արտաքին աշխարհի հետ հաղորդակցվելու պատուհան, կարծես դարձել են մեր մարմնի մի մասը:

Բայց բջջային հեռախոսը չի կարող ինքնուրույն ճամփորդել ինտերնետում, բջջային կապի ցանցը դարձել է նույնքան կարևոր, որքան ջուրն ու էլեկտրականությունը մարդկանց համար:Երբ շրջում ես համացանցում, չես զգում այս կուլիսային հերոսների կարևորությունը:Երբ հեռանում ես, զգում ես, որ այլևս չես կարող ապրել:

Կար ժամանակ, բջջային հեռախոսների ինտերնետը գանձվում էր թրաֆիկի հաշվին, միջին մարդու եկամուտը մի քանի հարյուր մետաղադրամ է, բայց 1 ՄՀց-ով պետք է մեկ մետաղադրամ ծախսել:Այսպիսով, երբ տեսնեք Wi-Fi, դուք ապահով կզգաք:

Տեսնենք, թե ինչ տեսք ունի անլար երթուղիչը:

8 ալեհավաք, կարծես սարդեր լինեն։

Կարո՞ղ է ազդանշանն անցնել երկու կամ ավելի պատերի միջով:Թե՞ ինտերնետի արագությունը կկրկնապատկվի։

Այս էֆեկտները կարելի է ձեռք բերել երթուղիչի միջոցով, և դա ձեռք է բերվում բազմաթիվ ալեհավաքներով, հայտնի MIMO տեխնոլոգիայով:

MIMO, որը Multi-input Multi-ելք է:

Դժվար է դա պատկերացնել, չէ՞։Ի՞նչ է Multi-input Multi-output, ինչպե՞ս կարող են ալեհավաքները հասնել բոլոր էֆեկտների:Երբ ինտերնետում եք ցանցային մալուխի միջոցով, համակարգչի և ինտերնետի միջև կապն ակնհայտորեն ֆիզիկական մալուխ է:Հիմա եկեք պատկերացնենք, երբ մենք օգտագործում ենք ալեհավաքներ՝ էլեկտրամագնիսական ալիքների միջոցով օդով ազդանշաններ ուղարկելու համար:Օդը գործում է որպես մետաղալար, բայց վիրտուալ է, ազդանշանների փոխանցման ալիք, որը կոչվում է անլար ալիք:

Այսպիսով, ինչպե՞ս կարող եք ինտերնետն ավելի արագ դարձնել:

Այո դու ճիշտ ես!Այն կարող է լուծվել ևս մի քանի ալեհավաքներով, ևս մի քանի վիրտուալ լարերով միասին՝ տվյալներ ուղարկելու և ստանալու համար:MIMO-ն նախատեսված է անլար կապուղու համար:

Նույնը, ինչ անլար երթուղիչները, 4G բազային կայանը և ձեր բջջային հեռախոսը նույն բանն են անում:

Շնորհիվ MIMO Technology-ի, որը սերտորեն ինտեգրված է 4G-ին, մենք կարող ենք զգալ ինտերնետի ավելի արագ արագությունը:Միաժամանակ զգալիորեն նվազել է բջջային կապի օպերատորների արժեքը.մենք կարող ենք ավելի քիչ ծախսել ինտերնետի ավելի արագ և անսահմանափակ արագություն զգալու համար:Այժմ մենք վերջապես կարող ենք ձերբազատվել Wi-Fi-ից կախվածությունից և անընդհատ շրջել ինտերնետում:

Հիմա ներկայացնեմ, թե ինչ է MIMO-ն:

2.MIMO դասակարգում

Նախ, MIMO-ն, որը մենք նշեցինք ավելի վաղ, վերաբերում է ներբեռնման ժամանակ ցանցի արագության զգալի աճին:Դա պայմանավորված է նրանով, որ առայժմ մենք ներբեռնումների ավելի մեծ պահանջարկ ունենք:Մտածեք դրա մասին, դուք կարող եք ներբեռնել տասնյակ ԳՀց տեսանյութեր, բայց վերբեռնել հիմնականում ընդամենը մի քանի ՄՀց:

Քանի որ MIMO-ն կոչվում է բազմաթիվ մուտքային և բազմակի ելքեր, փոխանցման բազմաթիվ ուղիներ են ստեղծվում մի քանի ալեհավաքներով:Իհարկե, ոչ միայն բազային կայանն աջակցում է բազմակի ալեհավաքի փոխանցմանը, այլև բջջային հեռախոսը պետք է հանդիպի բազմաթիվ ալեհավաքների ընդունմանը:

Եկեք ստուգենք հետևյալ պարզ գծագիրը. (Իրականում բազային կայանի ալեհավաքը հսկայական է, իսկ բջջային հեռախոսի ալեհավաքը փոքր է և թաքնված: Բայց նույնիսկ տարբեր հնարավորություններով նրանք գտնվում են նույն հաղորդակցման դիրքերում):

Ըստ բազային կայանի և բջջային հեռախոսների ալեհավաքների քանակի՝ այն կարելի է բաժանել չորս տեսակի՝ SISO, SIMO, MISO և MIMO։

SISO: Մեկ մուտք և մեկ ելք

SIMO: Մեկ մուտք և բազմակի ելք

MISO. Բազմակի մուտք և մեկ ելք

MIMO՝ բազմակի ելք և բազմակի ելք

Սկսենք SISO-ից.

Ամենապարզ ձևը MIMO տերմիններով կարող է սահմանվել որպես SISO – Single Input Single Output:Այս հաղորդիչը գործում է մեկ ալեհավաքով, որպես ընդունիչ:Բազմազանություն չկա, և լրացուցիչ մշակում չի պահանջվում:

Կա մեկ ալեհավաք բազային կայանի և մեկը բջջային հեռախոսի համար;նրանք չեն խանգարում միմյանց. նրանց միջև փոխանցման ճանապարհը միակ կապն է:

Կասկած չկա, որ նման համակարգը շատ փխրուն է, փոքր ճանապարհ է։Ցանկացած անսպասելի իրավիճակ ուղղակիորեն վտանգ կստեղծի հաղորդակցությունների համար։

SIMO-ն ավելի լավ է, քանի որ հեռախոսի ընդունումը ուժեղացված է:

Ինչպես տեսնում եք, բջջային հեռախոսը չի կարող փոխել անլար միջավայրը, ուստի այն փոխվում է ինքն իրեն. բջջային հեռախոսն ինքն իրեն ալեհավաք է ավելացնում:

Այս կերպ բազային կայանից ուղարկված հաղորդագրությունը կարող է բջջային հեռախոսին հասնել երկու եղանակով։Պարզապես նրանք երկուսն էլ գալիս են բազային կայանի նույն ալեհավաքից և կարող են ուղարկել միայն նույն տվյալները:

Արդյունքում, կարևոր չէ, թե արդյոք դուք կորցնում եք որոշակի տվյալներ յուրաքանչյուր երթուղու վրա:Քանի դեռ հեռախոսը կարող է պատճեն ստանալ ցանկացած ճանապարհից, չնայած առավելագույն հզորությունը մնում է նույնը յուրաքանչյուր երթուղու վրա, տվյալների հաջող ստացման հավանականությունը կրկնապատկվում է:Սա նաև կոչվում է ստանալ բազմազանություն:

Ի՞նչ է MISO-ն:

Այսինքն՝ բջջային հեռախոսը դեռ ունի մեկ ալեհավաք, իսկ բազային կայանում ալեհավաքների թիվը հասցվել է երկուսի։Այս դեպքում նույն տվյալները փոխանցվում են երկու հաղորդիչ ալեհավաքներից:Եվ ստացողի ալեհավաքն այնուհետև կարող է ստանալ օպտիմալ ազդանշան և ճշգրիտ տվյալներ:

MISO-ի օգտագործման առավելությունն այն է, որ բազմաթիվ ալեհավաքները և տվյալները ստացողից տեղափոխվում են հաղորդիչ:Բազային կայանը դեռ կարող է ուղարկել նույն տվյալները երկու եղանակով.Կարևոր չէ, որ դուք կորցնեք որոշ տվյալներ.հաղորդակցությունը կարող է նորմալ ընթանալ։

Չնայած առավելագույն հզորությունը մնում է նույնը, հաղորդակցության հաջողության մակարդակը կրկնապատկվել է:Այս մեթոդը կոչվում է նաև փոխանցման բազմազանություն:

Վերջապես, եկեք խոսենք MIMO-ի մասին:

Ռադիոկապի երկու ծայրերում կա մեկից ավելի ալեհավաք, և դա կոչվում է MIMO – Multiple Input Multiple Output:MIMO-ն կարող է օգտագործվել ինչպես ալիքի կայունության, այնպես էլ ալիքի թողունակության բարելավման համար:Բազային կայանը և շարժական կողմը կարո՞ղ են երկու ալեհավաք օգտագործել անկախ ուղարկելու և ստանալու համար, և դա նշանակում է, որ արագությունը կրկնապատկվել է:

Այսպիսով, բազային կայանի և բջջային հեռախոսի միջև կան փոխանցման չորս երթուղիներ, որոնք շատ ավելի բարդ են թվում:Բայց վստահ լինելու համար, քանի որ բազային կայանը և բջջային հեռախոսը երկուսն էլ ունեն 2 ալեհավաք, այն կարող է միաժամանակ ուղարկել և ստանալ երկու տվյալ:Այսպիսով, որքանով է ավելանում MIMO-ի առավելագույն հզորությունը մեկ ուղու համեմատ:SIMO-ի և MISO-ի նախորդ վերլուծությունից թվում է, որ առավելագույն հզորությունը կախված է երկու կողմերի ալեհավաքների քանակից:

MIMO համակարգերը սովորաբար A*B MIMO են.A նշանակում է բազային կայանի ալեհավաքների թիվը, B նշանակում է բջջային հեռախոսների ալեհավաքների քանակը:Մտածեք 4*4 MIMO-ի և 4*2 MIMO-ի մասին:Ի՞նչ եք կարծում, ո՞ր հզորությունն է ավելի մեծ:

4*4 MIMO-ն կարող է միաժամանակ ուղարկել և ստանալ 4 ալիք, և դրա առավելագույն հզորությունը կարող է հասնել SISO համակարգի 4 անգամ:4*2 MIMO-ն կարող է հասնել միայն SISO համակարգի 2 անգամ:

Սա, օգտագործելով մի քանի ալեհավաքներ և փոխանցման տարբեր ուղիներ մուլտիպլեքսավորման տարածության մեջ, որպեսզի զուգահեռաբար ուղարկի տարբեր տվյալների բազմաթիվ պատճեններ՝ հզորությունը մեծացնելու համար, կոչվում է տիեզերական բաժանման մուլտիպլեքս:

Այսպիսով, կարո՞ղ է առավելագույն փոխանցման հզորությունը MIMO համակարգում:Եկեք գնանք փորձությանը:

Մենք դեռ որպես օրինակ վերցնում ենք բազային կայանը և բջջային հեռախոսը 2 ալեհավաքով։Ո՞րն է լինելու նրանց միջև փոխանցման ուղին:

Ինչպես տեսնում եք, չորս ուղիներն անցնում են նույն մարման և միջամտության միջով, և երբ տվյալները հասնում են բջջային հեռախոսին, նրանք այլևս չեն կարողանում տարբերել միմյանց:Սա նույնը չէ՞, ինչ մեկ ճանապարհ:Այս պահին 2*2 MIMO համակարգը նույնը չէ՞, ինչ SISO համակարգը:

Նույն կերպ, 2*2 MIMO համակարգը կարող է այլասերվել SIMO, MISO և այլ համակարգերի, ինչը նշանակում է, որ տիեզերական բաժանման մուլտիպլեքսը կրճատվում է փոխանցման բազմազանության կամ ընդունման բազմազանության, բազային կայանի ակնկալիքները նույնպես դեգեներացվել են բարձր արագություն հետապնդելուց: ապահովելով ստացման հաջողության մակարդակը.

Իսկ ինչպե՞ս են ուսումնասիրվում MIMO համակարգերը՝ օգտագործելով մաթեմատիկական նշաններ:

3.MIMO ալիքի գաղտնիքը

Ինժեներները սիրում են օգտագործել մաթեմատիկական նշաններ:

Ինժեներները բազային կայանի երկու ալեհավաքների տվյալները նշել են որպես X1 և X2, բջջային հեռախոսների ալեհավաքներից ստացված տվյալները՝ Y1 և Y2, փոխանցման չորս ուղիները՝ H11, H12, H21, H22:

Այս կերպ հեշտ է հաշվարկել Y1 և Y2:Բայց երբեմն, 2*2 MIMO-ի հզորությունը կարող է հասնել SISO-ի կրկնակի, երբեմն չի կարող, երբեմն նույնիսկ դառնում է նույնը, ինչ SISO-ն:Ինչպե՞ս եք դա բացատրում:

Այս խնդիրը կարելի է բացատրել հենց մեր նշած կապուղու հարաբերակցությամբ. որքան բարձր է հարաբերակցությունը, այնքան ավելի դժվար է տարբերակել փոխանցման յուրաքանչյուր ուղին շարժական կողմում:Եթե ​​ալիքը նույնն է, ապա երկու հավասարումները դառնում են մեկ, ուստի այն փոխանցելու միայն մեկ ճանապարհ կա:

Ակնհայտ է, որ MIMO ալիքի գաղտնիքը կայանում է փոխանցման ուղու անկախության դատողության մեջ:Այսինքն՝ գաղտնիքը H11, H12, H21, H22 է:Ինժեներները պարզեցնում են հավասարումը հետևյալ կերպ.

Ինժեներները փորձեցին պարզեցնել H1, H12, H21 և H22-ը, որոշ կոմպլեքսավորվող փոփոխությունների միջոցով հավասարումը և, ի վերջո, վերածվեց բանաձևի:

Երկու մուտքեր X'1 և X'2, բազմապատկեք λ1 և λ2-ը, կարող եք ստանալ Y'1 և Y'2:Ի՞նչ են նշանակում λ1 և λ2 արժեքները:

Կա նոր մատրիցա.Միայն մեկ անկյունագծով տվյալների հետ կապված մատրիցը կոչվում է անկյունագծային մատրիցա:Շեղանկյունի վրա ոչ զրոյական տվյալների թիվը կոչվում է մատրիցայի աստիճան:2*2 MIMO-ում այն ​​վերաբերում է λ1 և λ2-ի ոչ զրոյական արժեքներին:

Եթե ​​վարկանիշը 1 է, դա նշանակում է, որ 2*2 MIMO համակարգը մեծ փոխկապակցվածություն ունի փոխանցման տարածության մեջ, ինչը նշանակում է, որ MIMO-ն վերածվում է SISO-ի կամ SIMO-ի և կարող է ստանալ և փոխանցել միայն բոլոր տվյալները միաժամանակ:

Եթե ​​աստիճանը 2 է, ապա համակարգն ունի երկու համեմատաբար անկախ տարածական ալիք:Այն կարող է միաժամանակ ուղարկել և ստանալ տվյալներ:

Այսպիսով, եթե վարկանիշը 2 է, արդյո՞ք այս երկու հաղորդման ալիքների հզորությունը մեկից կրկնակի է:Պատասխանը λ1-ի և λ2-ի հարաբերության մեջ է, որը կոչվում է նաև պայմանական թիվ:

Եթե ​​պայմանական թիվը 1 է, նշանակում է λ1 և λ2 նույնն են.նրանք ունեն բարձր անկախություն։2*2 MIMO համակարգի հզորությունը կարող է հասնել առավելագույնի։

Եթե ​​պայմանական թիվը 1-ից բարձր է, նշանակում է λ1-ը և λ2-ը տարբեր են:Այնուամենայնիվ, կան երկու տարածական ալիքներ, և որակը տարբեր է, ապա համակարգը հիմնական ռեսուրսները կդնի ալիքի վրա ավելի որակով։Այս կերպ 2*2 MIMO համակարգի հզորությունը SISO համակարգի 1 կամ 2 անգամ է:

Այնուամենայնիվ, տեղեկատվությունը ստեղծվում է տիեզերական հաղորդման ժամանակ այն բանից հետո, երբ բազային կայանը ուղարկում է տվյալները:Ինչպե՞ս է բազային կայանը գիտի, թե երբ ուղարկել մեկ կամ երկու ալիք:

Մի մոռացեք, և նրանց միջև գաղտնիքներ չկան:Բջջային հեռախոսը կուղարկի իր չափված կապուղու վիճակը, փոխանցման մատրիցայի աստիճանը և նախակոդավորման առաջարկները բազային կայան՝ հղում ստանալու համար:

Այս պահին, կարծում եմ, մենք կարող ենք տեսնել, որ MIMO-ն նման բան է ստացվում: