In der Funktechnologie ist MIMO (Multiple Input and Multiple Output) ein Verfahren zum Multiplizieren der Kapazität einer Funkverbindung unter Verwendung mehrerer Sende- und Empfangsantennen, um die Mehrwegeausbreitung auszunutzen.MIMO-FunktechnologieMIMO ist zu einem wesentlichen Bestandteil der Standards für drahtlose Kommunikation geworden, einschließlich IEEE 802.11n (Wi-Fi), IEEE 802.11ac (Wi-Fi), HSPA + (3G), WiMAX (4G) und Long Term Evolution (4G).

Die frühere Verwendung des Begriffs "MIMO" bezog sich auf die Verwendung mehrerer Antennen sowohl am Sender als auch am Empfänger. In der modernen Verwendung bezieht sich "MIMO" speziell auf eine praktische Technik zum Senden und Empfangen von mehr als einem Datensignal auf demselben Funkkanal zur gleichen Zeit über Mehrwegeausbreitung. MIMO unterscheidet sich grundlegend von intelligenten Antennentechniken, die entwickelt wurden, um die Leistung eines einzelnen Datensignals zu verbessern, z. B. Beamforming und Diversity.
MIMO kann in drei Hauptkategorien unterteilt werden: Vorcodierung, räumliches Multiplexing oder SM und Diversity-Codierung.

Produkte mit MIMO-Technologie

● Zu den CableFree-Produkten, die MIMO verwenden, gehören:
● Kabelfreies IHPR-MIMO
● Kabelfreies HPR-MIMO
● Kabelfreier Bernsteinkristall
● Kabelfreier Saphir

Kabelfreie MIMO-Funktechnologie

Funktionen der MIMO-Technologie

Die Vorcodierung ist in der engsten Definition die Mehrstrom-Strahlformung. Allgemeiner ausgedrückt wird davon ausgegangen, dass alle räumlichen Verarbeitungen am Sender stattfinden. Bei der (Einzelstrom-) Strahlformung wird von jeder der Sendeantennen das gleiche Signal mit geeigneter Phasen- und Verstärkungsgewichtung emittiert, so dass die Signalleistung am Empfängereingang maximiert wird. Die Vorteile der Strahlformung bestehen darin, die empfangene Signalverstärkung zu erhöhen, indem von verschiedenen Antennen emittierte Signale konstruktiv addiert werden, und den Mehrweg-Fading-Effekt zu verringern. Bei der Ausbreitung der Sichtlinie führt die Strahlformung zu einem genau definierten Richtungsmuster. Herkömmliche Strahlen sind jedoch keine gute Analogie in zellularen Netzwerken, die hauptsächlich durch Mehrwegeausbreitung gekennzeichnet sind. Wenn der Empfänger mehrere Antennen hat, kann die Sendestrahlformung nicht gleichzeitig den Signalpegel an allen Empfangsantennen maximieren, und eine Vorcodierung mit mehreren Strömen ist häufig vorteilhaft. Beachten Sie, dass für die Vorcodierung die Kenntnis der Kanalstatusinformationen (CSI) am Sender und am Empfänger erforderlich ist.

Das räumliche Multiplexen erfordert eine MIMO-Antennenkonfiguration. Beim räumlichen Multiplexen wird ein Signal mit hoher Rate in mehrere Ströme mit niedrigerer Rate aufgeteilt, und jeder Strom wird von einer anderen Sendeantenne in demselben Frequenzkanal übertragen. Wenn diese Signale mit ausreichend unterschiedlichen räumlichen Signaturen am Empfängerantennenarray ankommen und der Empfänger eine genaue CSI aufweist, kann er diese Ströme in (fast) parallele Kanäle aufteilen. Das räumliche Multiplexen ist eine sehr leistungsfähige Technik zur Erhöhung der Kanalkapazität bei höheren Signal-Rausch-Verhältnissen (SNR). Die maximale Anzahl von räumlichen Strömen ist durch die geringere Anzahl von Antennen am Sender oder Empfänger begrenzt. Das räumliche Multiplexen kann ohne CSI am Sender verwendet werden, kann jedoch mit der Vorcodierung kombiniert werden, wenn CSI verfügbar ist. Das räumliche Multiplexen kann auch für die gleichzeitige Übertragung an mehrere Empfänger verwendet werden, die als Space-Division-Mehrfachzugriff oder Mehrbenutzer-MIMO bezeichnet werden. In diesem Fall ist am Sender CSI erforderlich. [32] Die Planung von Empfängern mit unterschiedlichen räumlichen Signaturen ermöglicht eine gute Trennbarkeit.

Diversity-Codierungstechniken werden verwendet, wenn am Sender keine Kanalkenntnisse vorhanden sind. Bei Diversity-Verfahren wird ein einzelner Strom (im Gegensatz zu mehreren Strömen beim räumlichen Multiplexen) übertragen, aber das Signal wird unter Verwendung von Techniken codiert, die als Raum-Zeit-Codierung bezeichnet werden. Das Signal wird von jeder der Sendeantennen mit vollständiger oder nahezu orthogonaler Codierung ausgesendet. Die Diversity-Codierung nutzt das unabhängige Fading in den mehreren Antennenverbindungen, um die Signaldiversität zu verbessern. Da es keine Kanalkenntnisse gibt, gibt es keine Strahlformung oder Arrayverstärkung durch Diversity-Codierung. Diversity-Codierung kann mit räumlichem Multiplexing kombiniert werden, wenn am Sender etwas Kanalwissen verfügbar ist.

Formen von MIMO
Die MIMO-Technologie (oder Single User MIMO) mit mehreren Antennen wurde in einigen Standards entwickelt und implementiert, z. B. in 802.11n-Produkten.

SISO / SIMO / MISO sind Sonderfälle von MIMO
● MISO (Multiple Input und Single Output) ist ein Sonderfall, wenn der Empfänger über eine einzige Antenne verfügt.
● Ein Einzel- und Mehrfachausgang (SIMO) ist ein Sonderfall, wenn der Sender über eine einzige Antenne verfügt.
● Single-Input Single-Output (SISO) ist ein herkömmliches Funksystem, bei dem weder Sender noch Empfänger mehrere Antennen haben.

Haupt-MIMO-Techniken für Einzelbenutzer

● Bell Laboratories geschichtete Raumzeit (BLAST), Gerard. J. Foschini (1996)
● Per Antenna Rate Control (PARC), Varanasi, Guess (1998), Chung, Huang, Lozano (2001)
● Selektive Steuerung der Antennenrate (SPARC), Ericsson (2004)

Einige Einschränkungen

● Der physische Antennenabstand ist groß gewählt. mehrere Wellenlängen an der Basisstation. Die Antennentrennung am Empfänger ist bei Mobilteilen stark räumlich begrenzt, obwohl fortgeschrittenes Antennendesign und Algorithmus-Techniken diskutiert werden.

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