Учебное пособие. Lte, lte advanced, lte advanced pro
 Скачать 2.75 Mb.
|
MIMOЗа последние 20 лет благодаря усилиям в области теории сигналов и информации, при этом ключевой вехой стало изобретение MIMO в середине 1990-х годов. MIMO (англ. Multiple Input, Multiple Output – множественный ввод, множественный вывод) — метод пространственного кодирования сигнала, позволяющий увеличить полосу пропускания канала, в котором передача данных и прием данных осуществляются системами из нескольких антенн. Передающие и приемные антенны разнесены настолько, чтобы достичь слабой корреляции между соседними антеннами. [35] Первые попытки использования методов множественных антенн в массовых коммерческих беспроводных сетях использовали только простейшие формы алгоритмов обработки пространства-времени. Сегодня ключевая роль, которую технология MIMO играет в последних стандартах беспроводной связи для персональных, глобальных и городских сетей (PAN, WAN и MAN), свидетельствует о ее ожидаемой важности. Благодаря быстрому прогрессу в области вычислений и интеграции схем, эта тенденция увенчалась принятием MIMO впервые в стандарте сотовой мобильной сети в версии 7 HSDPA (высокоскоростной пакетный доступ по нисходящей линии связи). Вскоре после этого разработка LTE открыла новые горизонты, став первой глобальной системой мобильной сотовой связи, которая с самого начала была спроектирована с использованием MIMO в качестве ключевого компонента. Эта технология позволяет повысить помехоустойчивость каналов связи путем уменьшения относительное число битов, принятых с ошибкой, при этом без снижения скорости передачи данных в условиях многолучевого распространения сигналов. Стандарт LTE использует схемы MIMO, содержащие 1, 2, 4 и 8 (в LTE-A/ LTE-A pro) передающих и приемных антенн в различных сочетания Обозначение MIMO обобщает целый ряд технологий: использование «интеллектуальных» антенн, позволяющих формировать узкую направленность передачи данных (лучи), устранять мешающие воздействия помех за счет их компенсации в приемном устройстве; эта технология дает возможность как повысить помехоустойчивость канала связи, так и увеличить эффективность использования спектра за счет передачи данных в параллельных лучах; использование пространственно-временного кодирования (Space-Time Coding – STC); использование поляризационного разделения каналов, поляризационной обработки сигналов. Как уже было сказано, все разновидности технологии MIMO направлены на достижение одной цели – увеличение пиковой скорости передачи данных в сетях связи за счет улучшения помехоустойчивости. Изначально, использование нескольких антенн для передачи данных было необходимо для уменьшения потери и искажения данных в результате ослабления сигнала. Принцип работы прост: одинаковые данные передаются из одной или нескольких антенн-передатчиков, а затем одна или несколько принимающих антенн улавливают сигнал и декодируют его. Так как в передаче-принятии участвуют как минимум 3 антенны, вероятность потери данных значительно уменьшалась. Без использования данной технологии устройствам было необходимо тратить намного больше времени на получение пакета данных. При отсутствии части пакета устройство отправляло базовой станции запрос на переотправку сигнала, что занимало крайне много времени и терялась пропускная способность. Естественно, чем больше антенн с обеих сторон, тем качественнее будет в итоге связь, и, соответственно, выше пропускная способность. Для примера, при конфигурации MIMO 4x4 пиковой пропускной способностью считается примерно 300 Мбит/с, это значение позволило подогнать стандарты LTE к стандартам 4G. Обычно устанавливается равное число антенн на входе и выходе системы, так как в этом случае достигается максимальная скорость передачи данных. Чтобы показать число антенн на приеме и передаче вместе с названием технологии «MIMO» обычно упоминается обозначение «AxB», где A – это число антенн на входе системы, а B – на выходе. Под системой в данном случае понимается радиосоединение. [36] Чтобы продемонстрировать структуру MIMO, введем следующие обозначения: пусть на передающей стороне имеется Nt передающих антенн, а на приемной стороне Nr приемных. Данная структура приведена на рисунке 20.  Рисунок 20. Структура MIMO Системы 4G, а именно LTE, предусматривают использование MIMO в конфигурации до 8х8. Также, важным положительным моментом является устойчивое качество соединения даже на краю соты. При этом даже на значительном удалении от базовой станции, или при нахождении в глухом помещении будет наблюдаться лишь незначительное снижение скорости передачи данных. [37] |