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MU-MIMO MIMO multiusuario

MU-MIMO MIMO multiusuario

MIMO multiusuario o MU-MIMO es una forma mejorada de tecnología MIMO que está ganando aceptación. MU-MIMO, MIMO multiusuario permite que múltiples terminales de radio independientes accedan a un sistema que mejora las capacidades de comunicación de cada terminal individual. En consecuencia, a menudo se considera una extensión del acceso múltiple por división espacial, SDMA.

MU-MIMO aprovecha la capacidad máxima del sistema programando múltiples usuarios para poder acceder simultáneamente al mismo canal utilizando los grados de libertad espacial que ofrece MIMO.

Para permitir el uso de MU-MIMO, existen varios enfoques que se pueden adoptar y una serie de aplicaciones / versiones disponibles.

MU-MIMO frente a SU-MIMO

Tanto los sistemas MIMO de usuario único como los MIMO multiusuario se pueden demandar dentro de los sistemas de telecomunicaciones inalámbricos y celulares. Cada forma de MIMO tiene sus ventajas y desventajas.


Comparación de Mu-MIMO vs SU-MIMO
CaracterísticaMU-MIMOSU-MIMO
Caracteristica principalPara Mu-MIMO, la estación base puede comunicarse por separado con varios usuarios.La estación base se comunica con un solo usuario.
Aspecto claveEl uso de MU-MIMO proporciona una ganancia de capacidad.Proporciona una mayor velocidad de datos para un solo usuario.
Ventaja claveGanancia de multiplexación.Reducción de interferencias
Rendimiento de datosMU-MIMO proporciona un mayor rendimiento cuando la relación señal / ruido es alta.Proporciona un mayor rendimiento para una relación señal / ruido baja.
Información del estado del canalSe requiere CSI perfecto.No se necesita CSI.

Conceptos básicos de MU-MIMO

MU-MIMO proporciona una metodología mediante la cual se puede lograr el intercambio espacial de canales. Esto se puede lograr a costa de hardware adicional (filtros y antenas), pero la incorporación no se produce a costa de un ancho de banda adicional como es el caso cuando se utilizan tecnologías como FDMA, TDMA o CDMA.

Cuando se utiliza multiplexación espacial, MU-MIMO, la interferencia entre los diferentes usuarios en el mismo canal se acomoda mediante el uso de antenas adicionales y procesamiento adicional cuando se permite la separación espacial de los diferentes usuarios.

Hay dos escenarios asociados con MU-MIMO, MIMO multiusuario:

  • Enlace ascendente: canal de acceso múltiple, MAC: El desarrollo de MIMO-MAC se basa en los conocidos conceptos MIMO de usuario único ampliados para dar cuenta de múltiples usuarios.
  • Enlace descendente - Canal de transmisión, BC: El MIMO-BC es el escenario más desafiante. La estrategia óptima implica técnicas de cancelación previas a la interferencia conocidas como "Codificación de papel sucio", DPC; consulte a continuación. Esto se complementa con la programación implícita del usuario y un algoritmo de carga de energía.

Ventajas de MIMO multiusuario MU-MIMO

MU-MIMO, MIMO multiusuario ofrece algunas ventajas significativas sobre otras técnicas:

  • Los sistemas MU-MIMO permiten obtener un nivel de ganancia directa en una capacidad de acceso múltiple que surge de los esquemas de multiplexación multiusuario. Esto es proporcional al número de antenas de estación base empleadas.
  • MU-MIMO parece verse menos afectado por algunos problemas de propagación que afectan a los sistemas MIMO de un solo usuario. Estos incluyen la pérdida de rango de canal y la correlación de antena; aunque la correlación de canal todavía afecta la diversidad por usuario, no es un problema importante para la diversidad de múltiples usuarios.
  • MU-MIMO permite lograr una ganancia de multiplexación espacial en la estación base sin la necesidad de múltiples antenas en el UE. Esto permite la producción de terminales remotos económicos; la inteligencia y el costo se incluyen dentro de la estación base.

Las ventajas de usar MIMO multiusuario, MU-MIMO tienen un costo de hardware adicional (antenas y procesamiento) y también de obtener la información del estado del canal que requiere el uso del ancho de banda disponible.

MIMO-MAC

Esta forma de MU-MIMO se usa para un canal de acceso múltiple, por lo tanto, MIMO y se usa en escenarios de enlace ascendente.

Para el MIMO-MAC, el receptor realiza gran parte del procesamiento; aquí el receptor necesita conocer el estado del canal y usa la información del estado del canal en el receptor, CSIR. Determinar CSIR es generalmente más fácil que determinar CSIT, pero requiere niveles significativos de capacidad de enlace ascendente para transmitir los pilotos dedicados de cada usuario. Sin embargo, los sistemas MIMO MAC superan al MIMO punto a punto, especialmente si el número de antenas receptoras es mayor que el número de antenas transmisoras de cada usuario.

MIMO-BC

Esta forma de MU-MIMO se utiliza para los canales de transmisión MIMO, es decir, el enlace descendente. De los dos canales, BC y MAC, es el canal de transmisión el que presenta más desafíos dentro de MU-MIMO.

El procesamiento de transmisión es necesario para esto y generalmente se realiza en forma de precodificación y programación de usuario de enlace descendente basada en SDMA, acceso múltiple por división de espacio. Para ello, el transmisor debe conocer la información del estado del canal en el transmisor, CSIT. Esto permite mejoras significativas en el rendimiento con respecto a los sistemas MIMO punto a punto ordinarios, especialmente cuando el número de antenas de transmisión excede al de las antenas en cada receptor.

Codificación de papel sucio, DPC

Codificación de papel sucio, DPC es una técnica utilizada en escenarios de telecomunicaciones, particularmente comunicaciones inalámbricas para proporcionar una transmisión eficiente de datos digitales a través de un canal que está sujeto a interferencias, cuya naturaleza es conocida por el transmisor.

La técnica de codificación de papel sucio, DPC, consiste en precodificar los datos para que los datos de interferencia se puedan leer en presencia de la interferencia. La precodificación normalmente utiliza la información de estado del canal.

Para explicar la codificación de papel sucio, DPC, se puede utilizar una analogía de escribir en papel sucio. Normalmente se utilizaría tinta negra, pero si el papel está sucio, es decir, negro, entonces la escritura no se puede leer. Sin embargo, si la escritura fuera en blanco, aunque no se pudiera leer en papel blanco, sería perfectamente legible en papel negro o sucio. Se utiliza la misma técnica en la transmisión de datos, aunque debe conocerse la naturaleza de la interferencia para que se pueda incorporar la codificación previa para contrarrestar el efecto de la interferencia.

MIMO multiusuario todavía está en pañales y se están realizando muchos desarrollos para determinar los formatos óptimos para su uso. Se están determinando los tipos de codificación, así como los niveles de indicación del estado del canal, ya que consumen recursos valiosos y pueden restar valor al rendimiento general de datos disponible. Sin embargo, las ganancias significativas que se pueden obtener mediante el uso de MU-MIMO, MIMO multiusuario significan que se introducirá en un futuro previsible.

Ver el vídeo: MU MIMO Explained (Octubre 2020).