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Multiplexación espacial MIMO

Multiplexación espacial MIMO

Una de las ventajas clave de la multiplexación espacial MIMO es el hecho de que puede proporcionar capacidad de datos adicional. La multiplexación espacial MIMO logra esto utilizando las múltiples rutas y usándolas efectivamente como "canales" adicionales para transportar datos.

La cantidad máxima de datos que puede transportar un canal de radio está limitada por los límites físicos definidos por la Ley de Shannon.

Ley de Shannon y multiplexación espacial MIMO

Como ocurre con muchas áreas de la ciencia, existen límites teóricos más allá de los cuales no es posible avanzar. Esto es cierto para la cantidad de datos que se pueden pasar a lo largo de un canal específico en presencia de ruido. La ley que rige esto se llama Ley de Shannon, y lleva el nombre del hombre que la formuló. Esto es particularmente importante porque la tecnología inalámbrica MIMO proporciona un método no para infringir la ley, sino para aumentar las velocidades de datos más allá de las posibles en un solo canal sin su uso.

La ley de Shannon define la velocidad máxima a la que se pueden transmitir datos sin errores en un ancho de banda dado en presencia de ruido. Generalmente se expresa en la forma:

C = W log2(1 + S / N)

Donde C es la capacidad del canal en bits por segundo, W es el ancho de banda en hercios y S / N es la SNR (relación señal / ruido).

A partir de esto, se puede ver que existe un límite último en la capacidad de un canal con un ancho de banda dado. Sin embargo, antes de que se alcance este punto, la capacidad también está limitada por la relación señal / ruido de la señal recibida.

En vista de estos límites, es necesario tomar muchas decisiones sobre la forma en que se realiza una transmisión. El esquema de modulación puede jugar un papel importante en esto. La capacidad del canal puede aumentarse mediante el uso de esquemas de modulación de orden superior, pero estos requieren una mejor relación señal / ruido que los esquemas de modulación de orden inferior. Por tanto, existe un equilibrio entre la tasa de datos y la tasa de error admisible, la relación señal / ruido y la potencia que se puede transmitir.

Si bien se pueden realizar algunas mejoras en términos de optimizar el esquema de modulación y mejorar la relación señal / ruido, estas mejoras no siempre son fáciles o baratas e invariablemente son un compromiso, equilibrando los diversos factores involucrados. Por lo tanto, es necesario buscar otras formas de mejorar el rendimiento de datos para canales individuales. MIMO es una forma en la que se pueden mejorar las comunicaciones inalámbricas y, como resultado, está recibiendo un grado considerable de interés.

Multiplexación espacial MIMO

Para aprovechar la capacidad de rendimiento adicional, MIMO utiliza varios conjuntos de antenas. En muchos sistemas MIMO, solo se utilizan dos, pero no hay ninguna razón por la que no se puedan utilizar más antenas y esto aumenta el rendimiento. En cualquier caso, para la multiplexación espacial MIMO, el número de antenas de recepción debe ser igual o mayor que el número de antenas de transmisión.

Para aprovechar el rendimiento adicional ofrecido, los sistemas inalámbricos MIMO utilizan un enfoque matemático matricial. Flujos de datos t1, t2,. tn se puede transmitir desde las antenas 1, 2,. norte. Luego, hay una variedad de rutas que se pueden usar y cada ruta tiene diferentes propiedades de canal. Para permitir que el receptor pueda diferenciar entre los diferentes flujos de datos, es necesario utilizar. Estos se pueden representar por las propiedades h12, viajando desde la antena transmisora ​​uno hasta la antena receptora 2 y así sucesivamente. De esta manera, para un sistema de antenas de tres transmisiones y tres recepciones, se puede configurar una matriz:

r1 = h11 t1 + h21 t2 + h31 t3
r2 = h12 t1 + h22 t2 + h32 t3
r3 = h13 t1 + h23 t2 + h33 t3

Donde r1 = señal recibida en la antena 1, r2 es la señal recibida en la antena 2 y así sucesivamente.

En formato de matriz, esto se puede representar como:

[R] = [H] x [T]

Para recuperar el flujo de datos transmitido en el receptor es necesario realizar una cantidad considerable de procesamiento de señales. Primero, el decodificador del sistema MIMO debe estimar la característica de transferencia de canal individual hij para determinar la matriz de transferencia de canal. Una vez que se ha estimado todo esto, entonces se ha producido la matriz [H] y los flujos de datos transmitidos se pueden reconstruir multiplicando el vector recibido por el inverso de la matriz de transferencia.

[T] = [H]-1 x [R]

Este proceso se puede comparar con la resolución de un conjunto de N ecuaciones lineales simultáneas para revelar los valores de N variables.

En realidad, la situación es un poco más difícil que esto, ya que la propagación nunca es tan sencilla y, además de esto, cada variable consta de un flujo de datos continuo, esto, sin embargo, demuestra el principio básico detrás de los sistemas inalámbricos MIMO.

Ver el vídeo: Introducción a Tecnología MU-MIMO y Lanzamiento de Nuevos Productos. (Octubre 2020).