Актуальность применения технологии MIMO PDF Print E-mail
Written by Administrator   
Monday, 20 August 2012 14:29

В современном информационном обществе постоянно возрастают требования к повышению скорости передачи данных, расширению зоны покрытия и надежности соединения в беспроводных сетях связи, работающих в условиях городской застройки. Инженеры-разработчики оборудования для систем беспроводной передачи данных, пытающиеся решить данные задачи, сталкиваются, в частности, с двумя проблемами: явлением замирания сигналов и межканальной интерференцией. Замирания связаны с переотражением электромагнитных волн от препятствий на пути своего распространения (здания, деревья, холмы). При этом на антенну приемника в каждый момент времени поступает множество копий переданного сигнала, которые при сложении в противофазе взаимоподавляются, сводя принимаемую мощность к нулю и образуя так называемые “мертвые зоны” в области покрытия сети. Межканальная интерференция связана с искажениями сигналов в соте сети под влиянием сигналов соседних сот, в которых для передачи данных используется тот же частотный диапазон.

Решением этих проблем является применение технологии MIMO (Multiple Input - Multiple Output, множественный ввод - множественный вывод), которая, в общем случае, подразумевает, что каждое радиотехническое устройство, участвующее в обмене данными, будет иметь несколько антенн. Простейшим примером является система, состоящая из двухантенного передатчика и одноантенного приемника. Она получила название MISO (Multiple Input - Single Output, множественный ввод - единственный вывод). В сетях Wi-MAX осуществляется передача сигналов именно по такой схеме, поэтому в последующих пунктах данного раздела системы MISO будут рассмотрены подробнее.

Наиболее распространенная схема до сегодняшнего дня, в которой каждое приемо-передающее устройство имеет единственную антенну, получила название SISO (Single Input - Single Output, единственный ввод -единственный вывод).

Эффективность применения MIMO в условиях замирания сигналов и канальной интерференции обусловлена следующими причинами.

1.    Возрастание среднего значения отношения сигнал-шум вследствие когерентного сложения сигналов, излучаемых антеннами передатчика. Степень возрастания пропорциональна количеству приемных антенн.

2.    Влияние соканальной интерференции на помехоустойчивость приема можно интерпретировать как возрастание шумов в заданной полосе частот. Поэтому улучшение приема на фоне шумов при использовании MIMO означает, в частности, ослабление воздействия канальной интерференции.

3.    Для противодействия замираниям используется разнесение сигналов по времени, частоте и в пространстве. Разнесение по времени или частоте может быть реализовано в классической системе SISO, однако комбинированное разнесение в пространстве является отличительной чертой именно технологии MIMO.

Также различают разнесение сигналов на передающей и на приемной стороне. Первый вид реализуем только в системах с передатчиком, имеющим две и больше антенн. Сигналы, независимо излучаемые каждой из них и поступающие на приемник, будут иметь различные пути распространения. Можно считать, что между устройствами возникает совокупность независимых радиоканалов. Это позволяет надеяться на то, что хотя бы в одном из них замирание не приведет к полному подавлению мощности сигнала.

Разнесение сигналов на приемной стороне означает, что несколько антенн должен иметь приемник. Тогда на каждую из них одновременно поступают сигналы, излучаемые передающим устройством. Вероятность того, что замирание приведет к взаимоподавлению сигналов сразу на всех антеннах, значительно меньше, чем в системах SISO.

При одновременном использовании многоантенного приемника и многоантенного передатчика описанные выше преимущества комбинируются. Совокупность образованных радиоканалов связи называется MIMO-каналом.