MIMO se abrevia como Multiple-input multiple-output. Esta es una tecnología de comunicación por radio inalámbrica y de múltiples rutas que se está mencionando y utilizando en muchas tecnologías nuevas en estos días. Esta técnica se ha desarrollado para mejorar el sistema de comunicación inalámbrica utilizando múltiples antenas en el transmisor, receptor o ambos. Vo-LTE, LTE (Long Term Evolution), Wi-Max, Wi-Fi y muchas otras tecnologías de radio, inalámbrica y RF están utilizando la nueva tecnología inalámbrica MIMO para proporcionar una capacidad de enlace ampliada y eficiencia espectral combinada con una fiabilidad de enlace mejorada.
MIMO: múltiples entradas, múltiples salidas básicas
La comunicación Multiple-In, Multiple-Out (MIMO) envía la misma información que varias señales simultáneamente a través de múltiples antenas, utilizando un solo canal de radio.
Sistema MIMO
Utiliza múltiples antenas para mejorar la calidad y la fuerza de la señal de un canal de enlace de RF en una forma de diversidad de antenas. Los datos se dividen en múltiples flujos de datos en el punto de transmisión y se reorganizan en el lado de recepción mediante otra configuración de radio MIMO con el mismo número de antenas.
Básicamente, un medio de comunicación puede verse afectado por el desvanecimiento de la señal y esto afectará la relación señal / ruido. Si se puede hacer que estos se vean afectados de diferentes maneras por la ruta de la señal, la probabilidad de que todos se vean afectados al mismo tiempo se reduce considerablemente. En consecuencia, la diversidad ayuda a estabilizar un enlace y mejora el rendimiento, reduciendo las tasas de error.
Multiplexación espacial y diversidad espacial se utilizan dos metodologías para proporcionar mejoras en la relación señal / ruido (SNR) y se caracterizan por mejorar la confiabilidad del sistema con respecto a las diversas formas de desvanecimiento.
El concepto de diversidad espacial
El principio de diversidad es proporcionar al receptor múltiples versiones de la misma señal. En la mayoría de los entornos donde funcionan los sistemas de comunicación inalámbrica, la intensidad de la señal recibida varía con el tiempo, lo que se denomina desvanecimiento.
El desvanecimiento degrada significativamente el rendimiento de las comunicaciones al hacer que la probabilidad de error de bit aumente en comparación con lo que sería si solo estuviera presente ruido blanco.
La siguiente figura muestra la probabilidad de error de bit en función de la energía de bit a la densidad espectral de potencia de ruido, Eb / N0. La segunda observación es que para el desvanecimiento de Rayleigh, que es el tipo de desvanecimiento asumido en esta figura y que a menudo ocurre en la práctica, la probabilidad de error disminuye linealmente cuando se representa en una escala logarítmica contra Eb / N0 en dB.
Una escala logarítmica contra Eb / N0 trazada en dB
El concepto de multiplexación espacial
La multiplexación espacial se refiere a la transmisión de múltiples flujos de datos a través de un canal de múltiples rutas mediante la explotación de múltiples rutas. De esta manera, se pueden transmitir múltiples canales de datos simultáneamente sobre la misma banda de frecuencia, lo que permite transmitir un número potencialmente grande de bits por segundo por hertz de espectro.
La multiplexación espacial es análoga a otros tipos más comunes de esquemas de multiplexación como multiplexación por división de frecuencia (FDM), multiplexación por división de tiempo (TDM).
MIMO de usuario único y multiusuario
MIMO de usuario único se refiere a un MIMO convencional en el que solo un nodo de transmisión y un nodo de recepción, y el nodo de transmisión tiene varias antenas. En MIMO multiusuario, los usuarios celulares móviles, cada uno con una sola antena, transmiten a una estación base, y la estación base procesa las señales de cada uno de los móviles individuales como si provinieran de múltiples antenas de transmisión en un solo nodo.
En este caso, la estación base realiza la misma operación que el receptor. Por lo tanto, varios usuarios móviles pueden transmitir los datos sobre el mismo ancho de banda y la estación base puede desacoplar los flujos de datos individuales utilizando técnicas de codificación espacial.
En multiusuario, MIMO permite que más usuarios celulares transmitan simultáneamente en la ruta de enlace ascendente sobre el mismo ancho de banda de lo que sería posible de otra manera.
Diagrama de bloques básico del sistema MIMO
La siguiente figura muestra el diagrama de bloques básico de los sistemas MIMO. Los bits de información a transmitir se codifican utilizando un codificador convencional. Y eso se va a intercalar. La palabra de código intercalada se asigna a los símbolos de datos (símbolos de modulación de amplitud cuadrática) mediante el uso de un asignador de símbolos.
Diagrama de bloques básico del sistema MIMO
Estos símbolos de datos se introducen en un codificador de espacio-tiempo que genera uno o más flujos de datos espaciales. Los flujos de datos espaciales se asignan a las antenas transmisoras mediante un bloque de precodificación de espacio-tiempo.
Las señales lanzadas desde las antenas transmisoras se propagan a través del canal y llegan al conjunto de antenas receptoras. El receptor recopila las señales en la salida de cada elemento de antena de recepción e invierte las operaciones del transmisor para decodificar los datos: recibir procesamiento espacio-tiempo, seguido de decodificación espacio-tiempo, mapeo de símbolos, desintercalado y decodificación.
Ventajas de MIMO
- Múltiples entradas Múltiples salidas aprovechan la multiplexación espacial para aumentar el rango y el ancho de banda inalámbrico.
- Los algoritmos MIMO envían información a través de dos o más antenas y la información también se recibe a través de múltiples antenas.
- Los sistemas MIMO proporcionan una ganancia de capacidad precisa sobre los sistemas de RF de antena única convencionales, junto con una comunicación más confiable.
Desventajas
La principal desventaja es solo su complejidad. Aparte de esto, proporcionará una salida precisa.
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