MIMO

From ICO wiki
Jump to navigationJump to search

Raadio maailmas tähendab MIMO ehk multiple-input ja multiple-output (mitu sisendid ja mitu väljundit) seda, kui saatja ja vastuvõtja rollis kasutatakse enam kui ühte antenni. See võimaldab tõsta andmeedastuskiirust ja/või suurendada traadita andmeside levi. Traadita kohtvõrgu standard IEEE 802.11n kasutab seda meetodit, et tõsta 802.11a ja 802.11g andmeedastuskiirus 54 Mbit/s kuni 600 Mbit/s. MIMO tehnoloogiat kasutatakse ka nii WiMAX'i puhul kui ka 3G mobiilside puhul.

Prinzip MIMO.png


Shannoni valem ja MIMO

Nagu paljude teiste teaduste valdkondadega, on olemas teoreetilised piirid, millest üle ei ole võimalik minna. Shannoni valem ütleb seda sama asja maksimaalse andmete edastuskiiruse kohta, mida saadetakse üle kindla kanali müra olemasolu korral.

C = W log2( 1 + S/N )

C on andmete edastuskiirus, W on kanali laius ja S/N on signaali ja müra suhe. Et tõsta andmete edastuskiirust, on võimalik kasutada näiteks paremat modulatsiooni tehnikat. Kuid see eeldab ka paremat signaali ja müra suhet. Seega kuskil on tasakaalupunkt, millest ei ole mõtet üle minna.

Siin tuleb mängu MIMO tehnoloogia, mille abil on võimalik tõsta traadita side andmeedastuskiirust.

Analoogia heli maailmast

Eeldame, et meil on ruumis üks muusika mängija, millel on ainult üks kõlar ning me mängime muusikat, millel on üks audio kanal. Ruumis on ka üks inimene, kes kuulab mängitavat muusikat. Kuna inimesel on kaks kõrva, siis antud situatsiooni võib nimetada SIMO lahenduseks. Üks kõlar on saatja rollis ning kaks kõrva on vastuvõtja rollis. Me võime kõlarite arvu suurendada kuid mono heli jääb ikkagi mono heliks. Selles puudub informatsioon suuna kohta. Stereo heli puhul saadetakse kaks või rohkem iseseisvat heli kanalit, mis tagab kuulajal suuna taju. Sellist situatsiooni võib nimetada MIMO lahenduseks. Samuti varem nimetatud situatsiooon, kus mono heli mängitakse mitmest kõlarist saab samuti nimetada MIMO lahenduseks.

Spatial Diversity

Raadiolained ei levi nagu heli. Olenevalt übritsevas keskonnas olevatest materjalidest, liiguvad need sealt läbi, peegelduvad või teevad mõlemat varem nimetatud. Kodu Wi-Fi lahenduse puhul tahame me, et terve maja oleks kaetud leviga, aga kui ette jäävad takistused, siis võib juhtuda, et sama signaal jõuab peegeldunud kujul uuesti kliendini. Sellist olukorda nimetatakse multipath'ks, kus sama signaal leiab erinevat teed pidi üles kliendi. Ühe antenni puhul, on ühendus multipath puhul häiritud, kuna üks antenn peab vastu võtma peegeldunud signaale erinevatel aja hetkedel.

MIMO seadmed suudavad tänu mitmele antennile multipath nähtuse enda kasuks pöörata. Peegeldunud signaalid võetakse vastu ja ühendatakse. Niimoodi käitudes suurendatakse vastuvõetava signaali tugevust.

Spatial Multiplexing

Sellist MIMO funktsionaalsust võib võrrelda juba varem näitena toodud stereo heliga. Eri signaalid saadetakse välja erinevatest antennidest. Näiteks ühe paketi saatmiseks tükeldatakse see kolmeks (juhul kui kasutuses on kolm antenni) ning tükeldatud osad saadetakse erinevate signaalidena. Nii suudetakse saata informatsiooni kolm korda kiiremini. Vastuvõtjal peab olema sama palju (või rohkem) antenne, et saadetud signaale vastu võtta.

MIMO kokkuvõte

Kasutades mitut antenni, MIMO traadita side tehnoloogia võimaldab suurendada ühe kanali mahutavust, järgides samal ajal Shannoni valemit. Suurendades saatja ja vastuvõtu antennide arvu, on võimalik lineaarselt kasvatada ühe kanali läbilaskevõimet. Kuna ISM sagedusala on üha rohkem üldkasutatav, siis tuleks olemasolevat sagedusala efektiivsemalt kasutada. MIMO on just selline tehnoloogia, mis lubab seda teha.

Kasutatud materjal