Chercher Οικιακές συσκευές

MIMO - m τεχνολογίες πολλαπλών κεραιών σε LTE)

Η χρήση τεχνολογιών MIMO (multiple input – multiple output) επιλύει δύο προβλήματα:

Αυξημένη ποιότητα επικοινωνίας λόγω κωδικοποίησης χωρικού χρόνου/συχνότητας και (ή) διαμόρφωσης δέσμης,

Αύξηση της ταχύτητας μετάδοσης κατά τη χρήση χωρικής πολυπλεξίας.

Δομή MIMO

Σε διάφορες υλοποιήσεις του MIMO, αυτό αναφέρεται στην ταυτόχρονη μετάδοση πολλών ανεξάρτητων μηνυμάτων σε ένα φυσικό κανάλι. Για την εφαρμογή του MIMO, χρησιμοποιούνται συστήματα πολλαπλών κεραιών: στην πλευρά εκπομπής υπάρχει Ntκεραίες εκπομπής και στην πλευρά λήψης Nrθετός Αυτή η δομήφαίνεται στο Σχ. 1.

Ρύζι. 1. Δομή MIMO

Τι είναι το MIMO;

MIMO (Αγγλικά) Πολλαπλή είσοδος πολλαπλή έξοδος) -μια μέθοδος κωδικοποίησης χωρικού σήματος που σας επιτρέπει να αυξήσετε το εύρος ζώνης του καναλιού, στο οποίο η μετάδοση δεδομένων πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας Νκεραίες και τη λήψη τους Μκεραίες. Οι κεραίες εκπομπής και λήψης είναι αρκετά διαχωρισμένες ώστε να επιτυγχάνεται ασθενής συσχέτιση μεταξύ γειτονικών κεραιών.

Ιστορία της MIMO

Ιστορία των συστημάτων MIMO ως αντικείμενο ασύρματη επικοινωνίαόχι πολύ ακόμα. Πρώτη πατέντα για χρησιμοποιώντας MIMO-Η αρχή στις ραδιοεπικοινωνίες καταχωρήθηκε το 1984 για λογαριασμό του υπαλλήλου της Bell Laboratories, Jack Winters. Με βάση την έρευνά του, ο Jack Salz της ίδιας εταιρείας δημοσίευσε την πρώτη εργασία για τις λύσεις MIMO το 1985. Ανάπτυξη αυτή την κατεύθυνσησυνεχίστηκε από τα Bell Laboratories και άλλους ερευνητές μέχρι το 1995. Το 1996, οι Greg Raleigh και Gerald J. Foschini πρότειναν νέα επιλογήυλοποίηση ενός συστήματος MIMO, αυξάνοντας έτσι την απόδοσή του. Στη συνέχεια, ο Greg Raleigh, ο οποίος πιστώνεται με το OFDM ( Ορθογώνια Πολυπλεξία Διαίρεσης Συχνότητας– ορθογώνια πολυπλεξία φορέα) για την MIMO, ίδρυσε την Airgo Networks, η οποία ανέπτυξε το πρώτο chipset MIMO που ονομάζεται True MIMO.

Ωστόσο, παρά το σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα από την εμφάνισή της, η κατεύθυνση MIMO αναπτύσσεται με πολύ πολύπλευρο τρόπο και περιλαμβάνει μια ετερογενή οικογένεια μεθόδων που μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με την αρχή του διαχωρισμού σήματος στη συσκευή λήψης. Ταυτόχρονα, τα συστήματα MIMO χρησιμοποιούν τόσο προσεγγίσεις διαχωρισμού σημάτων που έχουν ήδη τεθεί σε εφαρμογή, όσο και νέες. Αυτά περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, χωροχρονική, χωρική-συχνότητα, χωρική-πόλωση κωδικοποίηση, καθώς και υπερ-ανάλυση προς την κατεύθυνση άφιξης του σήματος στον δέκτη. Χάρη στην πληθώρα προσεγγίσεων για το διαχωρισμό σημάτων, χρειάστηκε τόσος χρόνος για να αναπτυχθούν πρότυπα για τη χρήση συστημάτων MIMO στις επικοινωνίες. Ωστόσο, όλοι οι τύποι MIMO στοχεύουν στην επίτευξη ενός στόχου - την αύξηση του μέγιστου ρυθμού μεταφοράς δεδομένων στα δίκτυα επικοινωνίας μέσω της βελτίωσης της ατρωσίας από το θόρυβο.

Η πιο απλή κεραίαΤο MIMO είναι ένα σύστημα δύο ασύμμετρων δονητών (μονόπολων) προσανατολισμένων σε γωνία ±45° σε σχέση με κατακόρυφο άξονα(Εικ. 2).

Ρύζι. 2 Η απλούστερη κεραία MIMO

Αυτή η γωνία πόλωσης επιτρέπει στα κανάλια να βρίσκονται σε ίσες συνθήκες, αφού με έναν οριζόντιο-κάθετο προσανατολισμό των εκπομπών, ένα από τα στοιχεία πόλωσης θα λάμβανε αναπόφευκτα μεγαλύτερη εξασθένηση κατά τη διάδοση κατά μήκος της επιφάνειας της γης. Τα σήματα που εκπέμπονται ανεξάρτητα από κάθε μονόπολο είναι αμοιβαία πολωμένα ορθογώνια με επαρκώς υψηλή αμοιβαία απομόνωση στο στοιχείο διασταυρούμενης πόλωσης (τουλάχιστον 20 dB). Μια παρόμοια κεραία χρησιμοποιείται στην πλευρά λήψης. Αυτή η προσέγγιση επιτρέπει την ταυτόχρονη μετάδοση σημάτων με τους ίδιους φορείς που διαμορφώνονται με διαφορετικούς τρόπους. Η αρχή του διαχωρισμού της πόλωσης εξασφαλίζει τον διπλασιασμό εύρος ζώνηςγραμμές ραδιοεπικοινωνίας σε σύγκριση με την περίπτωση ενός μονοπόλου (υπό ιδανικές συνθήκες οπτικής επαφής με τον ίδιο προσανατολισμό των κεραιών λήψης και εκπομπής). Έτσι, ουσιαστικά οποιοδήποτε σύστημα διπλής πόλωσης μπορεί να θεωρηθεί σύστημα MIMO.

Περαιτέρω εξέλιξη του MIMO

Όταν η τεχνολογία MIMO καθορίστηκε στην Έκδοση 7, το πρότυπο εξαπλώθηκε ενεργά σε όλο τον κόσμο. Υπήρξαν προσπάθειες συνδυασμού δικτύων τρίτης γενιάς με τεχνολογία MIMO, αλλά δεν χρησιμοποιήθηκαν ευρέως. Σύμφωνα με την Παγκόσμια Ένωση Προμηθευτών Κινητός Εξοπλισμός (Παγκόσμια Ένωση Προμηθευτών κινητής τηλεφωνίας, GSA) με ημερομηνία 4 Νοεμβρίου 2010. Εκείνη την εποχή, από τους 2.776 τύπους συσκευών με δυνατότητα HSPA στην αγορά, μόνο 28 μοντέλα υποστηρίζουν MIMO. Επιπλέον, η υλοποίηση ενός δικτύου MIMO με χαμηλή διείσδυση τερματικών MIMO οδηγεί σε μείωση της απόδοσης του δικτύου. εταιρεία Nokiaανέπτυξε τεχνολογία για την ελαχιστοποίηση των απωλειών εύρους ζώνης, αλλά θα ήταν αποτελεσματική μόνο εάν η διείσδυση τερματικού MIMO ήταν τουλάχιστον 40% συσκευές συνδρομητών. Προσθέτοντας στα παραπάνω, αξίζει να υπενθυμίσουμε ότι στις 14 Δεκεμβρίου 2009, η πρώτη στον κόσμο δίκτυο κινητής τηλεφωνίαςβασισμένη στην τεχνολογία LTE, η οποία κατέστησε δυνατή την επίτευξη πολύ υψηλότερων ταχυτήτων. Με βάση αυτό, είναι σαφές ότι οι χειριστές είχαν στόχο την ταχεία ανάπτυξη Δίκτυα LTE, παρά για τον εκσυγχρονισμό των δικτύων τρίτης γενιάς.

Σήμερα μπορούμε να παρατηρήσουμε την ταχεία αύξηση του όγκου της κίνησης στα δίκτυα κινητής τηλεφωνίας 4ης γενιάς και για να παρέχουν την απαραίτητη ταχύτητα σε όλους τους συνδρομητές τους, οι πάροχοι πρέπει να αναζητήσουν διάφορες μεθόδουςνα αυξήσει την ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων ή να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της χρήσης των πόρων συχνότητας. Το MIMO, από την άλλη, σας επιτρέπει να μεταδώσετε σχεδόν 2 φορές περισσότερα δεδομένα στη διαθέσιμη ζώνη συχνοτήτων την ίδια χρονική περίοδο με την επιλογή 2x2. Εάν χρησιμοποιείτε μια υλοποίηση κεραίας 4x4, τότε, δυστυχώς, μέγιστη ταχύτηταΗ λήψη πληροφοριών θα είναι 326 Mbit/s, και όχι 400 Mbit/s, όπως υποδηλώνει ο θεωρητικός υπολογισμός. Αυτό οφείλεται στην ιδιαιτερότητα της μετάδοσης μέσω 4 κεραιών. Σε κάθε κεραία εκχωρούνται ορισμένα στοιχεία πόρων (RE) για τη μετάδοση συμβόλων αναφοράς. Είναι απαραίτητα για την οργάνωση συνεκτικής αποδιαμόρφωσης και εκτίμησης καναλιών. Η θέση αυτών των RE φαίνεται στο Σχ. 3. Οι κεραίες εκπομπής έχουν λογικούς αριθμούς θύρας κεραίας. Οι χαρακτήρες με την ένδειξη R0 μεταδίδονται από τη θύρα 0, οι χαρακτήρες από το R1 μεταδίδονται από τη θύρα 1 κ.λπ. Ως αποτέλεσμα, το 14,3% όλων των RE κατανέμεται για τη μετάδοση συμβόλων αναφοράς, γεγονός που εξηγεί τη διαφορά μεταξύ θεωρητικής και πρακτικής ταχύτητας.

Τεχνολογία MIMOέπαιξε τεράστιο ρόλο στην ανάπτυξη του WiFi. Πριν από μερικά χρόνια ήταν αδύνατο να φανταστούμε άλλες συσκευές με απόδοση 300 Mbit/s και άνω. Η εμφάνιση νέων πρότυπα ταχύτηταςεπικοινωνίες, για παράδειγμα, το 802.11n συνέβη σε μεγάλο βαθμό χάρη στο MIMO.

Γενικά, αξίζει να αναφέρουμε εδώ ότι όταν μιλάμε για τεχνολογία WiFi, εννοούμε στην πραγματικότητα ένα από τα πρότυπα επικοινωνίας, συγκεκριμένα το IEEE 802.11. Το WiFi έγινε επωνυμία αφού εμφανίστηκαν δελεαστικές προοπτικές χρήσης ασύρματη μετάδοσηδεδομένα. Μπορείτε να διαβάσετε λίγα περισσότερα για την τεχνολογία Wi-Fi και το πρότυπο 802.11 στο.

Τι είναι η τεχνολογία MIMO;

Για να δώσω λοιπόν τον απλούστερο δυνατό ορισμό Το MIMO είναι μετάδοση δεδομένων πολλαπλών ροών. Η συντομογραφία μπορεί να μεταφραστεί από τα αγγλικά ως "πολλές εισόδους, πολλαπλές εξόδους" Σε αντίθεση με τον προκάτοχό της (SingleInput/SingleOutput), σε συσκευές με υποστήριξη MIMO το σήμα μεταδίδεται σε ένα ραδιοφωνικό κανάλι χρησιμοποιώντας όχι έναν, αλλά πολλούς δέκτες και πομπούς. Κατά τον ορισμό τεχνικά χαρακτηριστικά Συσκευές WiFiΔίπλα στη συντομογραφία αναγράφεται ο αριθμός τους. Για παράδειγμα, 3x2 σημαίνει 3 πομπούς σήματος και 2 κεραίες λήψης.

Εκτός, Το MIMO χρησιμοποιεί χωρική πολυπλεξία. Πίσω από το τρομακτικό όνομα κρύβεται η τεχνολογία της ταυτόχρονης μετάδοσης πολλών πακέτων δεδομένων σε ένα κανάλι. Χάρη σε αυτή την «πύκνωση» του καναλιού, η απόδοσή του μπορεί να διπλασιαστεί ή περισσότερο.

MIMO και WiFi

Με την αυξανόμενη δημοτικότητα της ασύρματης μετάδοσης δεδομένων Συνδέσεις WiFi, φυσικά, οι απαιτήσεις για την ταχύτητά τους έχουν αυξηθεί. Και ήταν η τεχνολογία MIMO και άλλες εξελίξεις που το έλαβαν ως βάση που κατέστησαν δυνατή την αύξηση της απόδοσης αρκετές φορές. Ανάπτυξη Το WiFi είναι ενεργοποιημένοστην πορεία ανάπτυξης των προτύπων 802.11 - a, b, g, n και ούτω καθεξής. Δεν είναι για τίποτα που αναφέραμε την εμφάνιση του προτύπου 802.11n. Πολλαπλή είσοδος Η πολλαπλή έξοδος είναι το βασικό συστατικό του, το οποίο κατέστησε δυνατή την αύξηση της ταχύτητας του καναλιού ασύρματη σύνδεση από 54 Mbit/s σε περισσότερα από 300 Mbit/s.

Το πρότυπο 802.11n σάς επιτρέπει να χρησιμοποιείτε είτε ένα τυπικό πλάτος καναλιού 20 MHz είτε μια ευρυζωνική γραμμή 40 MHz με υψηλότερη απόδοση. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, το σήμα ανακλάται πολλές φορές, χρησιμοποιώντας έτσι πολλαπλές ροές σε ένα κανάλι επικοινωνίας.

Χάρη σε αυτό, η πρόσβαση στο Διαδίκτυο που βασίζεται σε WiFi επιτρέπει πλέον όχι μόνο σερφάρισμα, έλεγχο email και επικοινωνία στο ICQ, αλλά και διαδικτυακά παιχνίδια, online βίντεο, επικοινωνία στο Skype και άλλη «βαριά» κίνηση.

Περισσότερο νέο πρότυπο- χρησιμοποιεί επίσης τεχνολογία MIMO.

Προβλήματα με τη χρήση του MIMO στο WIFI

Στην αυγή της τεχνολογίας, ήταν δύσκολο να συνδυαστούν συσκευές, εργασία με και χωρίς υποστήριξη MIMO.Ωστόσο, τώρα αυτό δεν είναι πλέον τόσο σχετικό - σχεδόν κάθε κατασκευαστής που σέβεται τον εαυτό του ασύρματος εξοπλισμόςτο χρησιμοποιεί στις συσκευές του.

Επίσης, ένα από τα προβλήματα με την έλευση της τεχνολογίας μετάδοσης δεδομένων με χρήση πολλαπλών δεκτών και πολλαπλών πομπών ήταν η τιμή της συσκευής. Ωστόσο, εδώ η εταιρεία έκανε μια πραγματική επανάσταση στις τιμές. Όχι μόνο κατάφερε να δημιουργήσει την παραγωγή ασύρματου εξοπλισμού με υποστήριξη MIMO, αλλά το έκανε και σε πολύ προσιτές τιμές. Κοιτάξτε, για παράδειγμα, το κόστος ενός τυπικού πακέτου εταιρείας - (σταθμός βάσης), (πλευρά πελάτη). Και σε αυτές τις συσκευές δεν είναι μόνο MIMO, αλλά βελτιωμένο αποκλειστικά Τεχνολογία airMaxμε βάση αυτό.

Το μόνο πρόβλημα που παραμένει είναι η αύξηση του αριθμού των κεραιών και πομπών (αυτή τη στιγμή το πολύ 3) για συσκευές με PoE. Είναι δύσκολο να παρέχουμε ισχύ σε έναν πιο ενεργοβόρο σχεδιασμό, αλλά και πάλι, η Ubiquiti σημειώνει συνεχή πρόοδο προς αυτή την κατεύθυνση.

Τεχνολογία AirMAX

Η Ubiquiti Networks είναι ένας αναγνωρισμένος ηγέτης στην ανάπτυξη και υλοποίηση του καινοτόμες τεχνολογίες WiFi, συμπεριλαμβανομένου του MIMO. Σε αυτή τη βάση η Ubiquiti ανέπτυξε και κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας την τεχνολογία AirMAX. Η ουσία του είναι ότι η λήψη και η μετάδοση ενός σήματος από πολλές κεραίες σε ένα κανάλι διατάσσεται και δομείται από το πρωτόκολλο TDMA με επιτάχυνση υλικού: τα πακέτα δεδομένων χωρίζονται σε ξεχωριστές χρονοθυρίδες, οι ουρές μετάδοσης συντονίζονται.

Αυτό σας επιτρέπει να επεκτείνετε τη χωρητικότητα του καναλιού και να αυξήσετε τον αριθμό των συνδεδεμένων συνδρομητών χωρίς απώλεια ποιότητας επικοινωνίας. Αυτή η απόφασηαποτελεσματικό, εύκολο στη χρήση και, το σημαντικότερο, φθηνό. Σε αντίθεση με παρόμοιο εξοπλισμό που χρησιμοποιείται σε δίκτυα WiMAX, ο εξοπλισμός της Ubiquiti Networks με τεχνολογία AirMAX έχει ευχάριστη τιμή.

Υπάρχοντα δίκτυα κινητές επικοινωνίεςχρησιμοποιούνται όχι μόνο για την πραγματοποίηση κλήσεων και την αποστολή μηνυμάτων. Χάρις σε ψηφιακή μέθοδοςμετάδοση, χρήση υπάρχοντα δίκτυαΕίναι επίσης δυνατή η μεταφορά δεδομένων. Αυτές οι τεχνολογίες, ανάλογα με το επίπεδο ανάπτυξης, ονομάζονται 3G και 4G. Η τεχνολογία 4G υποστηρίζεται από το πρότυπο LTE. Η ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων εξαρτάται από ορισμένα χαρακτηριστικά του δικτύου (που καθορίζονται από τον χειριστή), θεωρητικά φτάνοντας έως και 2 Mb/s για ένα δίκτυο 3G και έως και 1 Gb/s για ένα δίκτυο 4G. Όλες αυτές οι τεχνολογίες λειτουργούν πιο αποτελεσματικά εάν υπάρχει ισχυρή και σταθερό σήμα. Για τους σκοπούς αυτούς, τα περισσότερα μόντεμ προβλέπουν τη σύνδεση εξωτερικών κεραιών.

Κεραία πίνακα

Στην πώληση μπορείτε να βρείτε διάφορες επιλογέςκεραίες για τη βελτίωση της ποιότητας λήψης. Η κεραία πάνελ 3G είναι πολύ δημοφιλής. Το κέρδος μιας τέτοιας κεραίας είναι περίπου 12 dB στην περιοχή συχνοτήτων 1900-2200 MHz. Αυτός ο τύπος συσκευής μπορεί επίσης να βελτιώσει την ποιότητα του σήματος 2G - GPRS και EDGE.

Όπως η συντριπτική πλειοψηφία των άλλων παθητικών συσκευών, έχει μονόδρομη κατευθυντικότητα, η οποία, μαζί με την αύξηση του λαμβανόμενου σήματος, μειώνει το επίπεδο παρεμβολής από τα πλάγια και το πίσω μέρος. Έτσι, ακόμη και σε συνθήκες ασταθούς λήψης, είναι δυνατό να αυξηθεί το επίπεδο σήματος σε αποδεκτές τιμές, αυξάνοντας έτσι την ταχύτητα λήψης και μετάδοσης πληροφοριών.

Εφαρμογή πάνελ κεραιών για λειτουργία σε δίκτυα 4G

Δεδομένου ότι το εύρος λειτουργίας των δικτύων 4G πρακτικά συμπίπτει με το εύρος της προηγούμενης γενιάς, δεν υπάρχουν δυσκολίες στη χρήση αυτών των κεραιών σε δίκτυα 3G 4G LTE. Για οποιαδήποτε από τις τεχνολογίες, η χρήση κεραιών επιτρέπει στους ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων να πλησιάσουν τις μέγιστες τιμές.

Κατέστησε δυνατή την περαιτέρω αύξηση της ταχύτητας λήψης και μετάδοσης δεδομένων νέα τεχνολογία, χρησιμοποιώντας ξεχωριστούς δέκτες και πομπούς στην ίδια ζώνη συχνοτήτων. Ο σχεδιασμός του υπάρχοντος μόντεμ 4G περιλαμβάνει τη χρήση της τεχνολογίας MIMO.

Το αναμφισβήτητο πλεονέκτημα των κεραιών πάνελ είναι το χαμηλό κόστος και η εξαιρετική αξιοπιστία τους. Δεν υπάρχει σχεδόν τίποτα στο σχέδιο που μπορεί να σπάσει ακόμα και αν πέσει από μεγάλο ύψος. Το μόνο πράγμα αδύνατο σημείο– ένα καλώδιο υψηλής συχνότητας που μπορεί να σπάσει στο σημείο που εισέρχεται στο περίβλημα. Για να παρατείνετε τη διάρκεια ζωής της συσκευής, το καλώδιο πρέπει να στερεωθεί καλά.

Τεχνολογία MIMO

Για να αυξηθεί η χωρητικότητα του καναλιού επικοινωνίας μεταξύ του δέκτη και του πομπού δεδομένων, έχει αναπτυχθεί μια μέθοδος επεξεργασίας σήματος όταν η λήψη και η μετάδοση πραγματοποιούνται σε διαφορετικές κεραίες.

Δίνω προσοχή!Εφαρμογή Κεραίες LTE MIMO, μπορείτε να αυξήσετε την απόδοση κατά 20-30% σε σύγκριση με την εργασία με μια απλή κεραία.

Η βασική αρχή είναι να εξαλειφθεί η σύζευξη μεταξύ των κεραιών.

Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα μπορεί να έχουν διαφορετικές κατευθύνσεις σε σχέση με το επίπεδο της γης. Αυτό ονομάζεται πόλωση. Χρησιμοποιούνται κυρίως κατακόρυφα και οριζόντια πολωμένες κεραίες. Για την εξάλειψη της αμοιβαίας επιρροής, οι κεραίες διαφέρουν μεταξύ τους σε πόλωση κατά γωνία 90 μοιρών. Για να εξασφαλιστεί ότι η επιρροή της επιφάνειας της γης είναι ίδια και για τις δύο κεραίες, τα επίπεδα πόλωσης καθεμιάς μετατοπίζονται κατά 45 μοίρες. σε σχέση με το έδαφος. Έτσι, εάν μία από τις κεραίες έχει γωνία πόλωσης 45 μοιρών, τότε η άλλη, κατά συνέπεια, έχει 45 μοίρες. Σε σχέση μεταξύ τους, η μετατόπιση είναι οι απαιτούμενες 90 μοίρες.

Το σχήμα δείχνει καθαρά πώς αναπτύσσονται οι κεραίες σε σχέση μεταξύ τους και σε σχέση με το έδαφος.

Σπουδαίος!Η πόλωση των κεραιών πρέπει να είναι ίδια με την ενεργή σταθμό βάσης.

Αν για τεχνολογίες 4G Υποστήριξη LTEΤο MIMO είναι διαθέσιμο από προεπιλογή στο σταθμό βάσης και μετά για 3G λόγω ένας μεγάλος αριθμόςσυσκευές χωρίς MIMO, οι χειριστές δεν βιάζονται να εισαγάγουν νέες τεχνολογίες. Το γεγονός είναι ότι οι συσκευές θα λειτουργούν πολύ πιο αργά σε ένα δίκτυο MIMO 3G.

Εγκατάσταση κεραιών για μόντεμ μόνοι σας

Οι κανόνες για την εγκατάσταση κεραιών δεν διαφέρουν από τους συνηθισμένους. Η κύρια προϋπόθεση είναι η απουσία εμποδίων μεταξύ του πελάτη και των σταθμών βάσης. Ένα δέντρο που μεγαλώνει, η οροφή ενός κοντινού κτιρίου ή, χειρότερα, μια γραμμή ηλεκτρικού ρεύματος, χρησιμεύουν ως αξιόπιστες ασπίδες για τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Και όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα του σήματος, τόσο μεγαλύτερη η εξασθένηση θα προκληθεί από τα εμπόδια που βρίσκονται στη διαδρομή των ραδιοκυμάτων.

Ανάλογα με τον τύπο τοποθέτησης, οι κεραίες μπορούν να τοποθετηθούν στον τοίχο ενός κτιρίου ή να τοποθετηθούν σε ιστό. Υπάρχουν δύο τύποι κεραιώνMIMO:

• μονομπλόκ?
• σε απόσταση.

Τα μονομπλόκ περιέχουν ήδη δύο δομές στο εσωτερικό, εγκατεστημένες με την απαραίτητη πόλωση και οι σε απόσταση μεταξύ τους αποτελούνται από δύο κεραίες που πρέπει να τοποθετηθούν ξεχωριστά, καθεμία από αυτές πρέπει να κατευθύνεται ακριβώς στον σταθμό βάσης.

Όλες οι αποχρώσεις της εγκατάστασης μιας κεραίας MIMO με τα χέρια σας περιγράφονται ξεκάθαρα και λεπτομερώς στη συνοδευτική τεκμηρίωση, αλλά είναι καλύτερο να συμβουλευτείτε πρώτα τον πάροχο ή να προσκαλέσετε έναν αντιπρόσωπο για εγκατάσταση, πληρώνοντας όχι πολύ μεγάλη ποσότητα, αλλά έχοντας λάβει κάποια εγγύηση για την εργασία που εκτελείται.

Πώς να φτιάξετε μια κεραία μόνοι σας

Οι θεμελιώδεις δυσκολίες σε αυτοπαραγωγήΟχι. Χρειάζεστε δεξιότητες στην εργασία με μέταλλο, ικανότητα συγκράτησης συγκολλητικού σιδήρου, επιθυμία και ακρίβεια.

Απαραίτητη προϋπόθεση είναι η αυστηρή τήρηση των γεωμετρικών διαστάσεων όλων ανεξαιρέτως των εξαρτημάτων. Οι γεωμετρικές διαστάσεις των συσκευών υψηλής συχνότητας πρέπει να διατηρούνται στο πλησιέστερο χιλιοστό ή ακριβέστερα. Οποιαδήποτε απόκλιση οδηγεί σε επιδείνωση της απόδοσης. Το κέρδος θα μειωθεί και η σύζευξη μεταξύ των κεραιών MIMO θα αυξηθεί. Τελικά, αντί να ενισχυθεί το σήμα, θα εξασθενήσει.

Δυστυχώς, οι ακριβείς γεωμετρικές διαστάσεις δεν είναι ευρέως διαθέσιμες. Κατ' εξαίρεση, τα υλικά που διατίθενται στο δίκτυο βασίζονται στην επανάληψη κάποιων εργοστασιακών σχεδίων, τα οποία δεν αντιγράφονται πάντα με την απαιτούμενη ακρίβεια. Επομένως, δεν πρέπει να εναποθέτετε μεγάλες ελπίδες σε διαγράμματα, περιγραφές και μεθόδους που δημοσιεύονται στο Διαδίκτυο.

Από την άλλη πλευρά, εάν δεν απαιτείται εξαιρετικά ισχυρό κέρδος, τότε μια κεραία MIMO κατασκευασμένη ανεξάρτητα, σε συμμόρφωση με τις καθορισμένες διαστάσεις, θα εξακολουθεί να δίνει, αν και όχι μεγάλο, θετικό αποτέλεσμα.

Το κόστος των υλικών είναι χαμηλό και ο χρόνος που απαιτείται εάν έχετε τις δεξιότητες δεν είναι επίσης πολύ υψηλός. Επιπλέον, κανείς δεν σας ενοχλεί να δοκιμάσετε πολλές επιλογές και να επιλέξετε την αποδεκτή με βάση τα αποτελέσματα των δοκιμών.

Για να φτιάξετε μια κεραία 4G LTE MIMO με τα χέρια σας, χρειάζεστε δύο απολύτως επίπεδα φύλλα γαλβανισμένου χάλυβα πάχους 0,2-0,5 mm ή καλύτερα, μονόπλευρο φύλλο υαλοβάμβακα. Το ένα από τα φύλλα θα χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή ενός ανακλαστήρα (ανακλαστήρας), και το άλλο για την κατασκευή ενεργών στοιχείων. Το καλώδιο για τη σύνδεση στο μόντεμ πρέπει να έχει αντίσταση 50 Ohms (αυτό είναι το πρότυπο για τον εξοπλισμό μόντεμ).

Το καλώδιο τηλεόρασης δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για δύο λόγους:

• Μια αντίσταση 75 Ohm θα προκαλέσει ασυμφωνία με τις εισόδους του μόντεμ.
• μεγάλο πάχος.

Είναι επίσης απαραίτητο να επιλέξετε υποδοχές που πρέπει να ταιριάζουν ακριβώς με τις υποδοχές στο μόντεμ.

Σπουδαίος!Η καθορισμένη απόσταση μεταξύ των ενεργών στοιχείων και του ανακλαστήρα πρέπει να μετρηθεί από τη στρώση αλουμινίου εάν χρησιμοποιείται αλουμινόχαρτο.

Επιπλέον, θα χρειαστείτε ένα μικρό κομμάτι σύρμα χαλκούπάχος 1-1,2 mm.

Η κατασκευασμένη κατασκευή πρέπει να τοποθετηθεί σε πλαστική θήκη. Το μέταλλο δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί, αφού με αυτόν τον τρόπο η κεραία θα περικλείεται σε ηλεκτρομαγνητική θωράκιση και δεν θα λειτουργεί.

Δίνω προσοχή!Τα περισσότερα σχέδια δεν σχετίζονται με Κεραίες MIMO, και σε πάνελ. Εξωτερικά διαφέρουν ως προς το απλό κεραία πίνακαΠαρέχεται ένα καλώδιο, αλλά το MIMO απαιτεί δύο. Βαθμολογήστε αυτό το άρθρο:

Δεδομένα κινητής τηλεφωνίας LTE αναφέρεται στη γενιά 4G . Με τη βοήθειά του, η ταχύτητα και η αποτελεσματικότητα της μετάδοσης δεδομένων αυξάνεται κατά περίπου 10 φορές, σε σύγκριση με 3G δίκτυο. Ωστόσο, συμβαίνει συχνά η ταχύτητα λήψης και μετάδοσης, ακόμη και της νέας γενιάς, να αφήνει πολλά περιθώρια. Αυτό εξαρτάται άμεσα από την ποιότητα του σήματος που προέρχεται από το σταθμό βάσης. Για να λύσετε αυτό το πρόβλημα, χρησιμοποιήστε εξωτερικές κεραίες.

Με το σχεδιασμό του, LTE οι κεραίες μπορεί να είναι: συμβατικές και MIMO ( διπλό) . Με ένα συμβατικό σύστημα μπορείτε να επιτύχετε ταχύτητες έως και 50 Mbit/s. MIMO Ωστόσο, μπορεί να διπλασιάσει αυτή την ταχύτητα. Αυτό γίνεται με την εγκατάσταση δύο κεραιών σε ένα σύστημα (κουτί), που βρίσκεται στο σε μικρή απόστασηο ένας από τον άλλον. Λαμβάνουν και μεταδίδουν ταυτόχρονα ένα σήμα μέσω δύο ξεχωριστών καλωδίων στον δέκτη. Λόγω αυτού, εμφανίζεται μια τέτοια αύξηση της ταχύτητας.

MIMO (Πολλαπλή είσοδος πολλαπλή έξοδος -πολλαπλή είσοδος πολλαπλή έξοδος) είναι μια τεχνολογία που χρησιμοποιείται σε συστήματα ασύρματων επικοινωνιών (WIFI, WI-MAX, δίκτυα κινητής τηλεφωνίας), επιτρέποντας τη σημαντική βελτίωση της φασματικής απόδοσης του συστήματος, του μέγιστου ρυθμού μεταφοράς δεδομένων και της χωρητικότητας του δικτύου. Ο κύριος τρόπος για να επιτευχθούν τα παραπάνω πλεονεκτήματα είναι η μετάδοση δεδομένων από την πηγή στον προορισμό μέσω πολλαπλών συνδέσεων ραδιοφώνου, από όπου πήρε το όνομά της η τεχνολογία.

Χαρακτηριστικά της διάδοσης ραδιοκυμάτων

Τα κύματα που εκπέμπονται από διάφορα ασύρματα ραδιοφωνικά συστήματα στην περιοχή πάνω από 100 MHz συμπεριφέρονται με πολλούς τρόπους σαν ακτίνες φωτός. Όταν τα ραδιοκύματα συναντούν οποιαδήποτε επιφάνεια κατά τη διάδοση, ανάλογα με το υλικό και το μέγεθος του εμποδίου, μέρος της ενέργειας απορροφάται, μέρος διέρχεται και το υπόλοιπο ανακλάται. Επιπλέον, η ενέργεια του σήματος που ανακλάται και μεταδίδεται μέσω μπορεί να αλλάξει την κατεύθυνση της περαιτέρω διάδοσής του και το ίδιο το σήμα χωρίζεται σε πολλά κύματα. Κάθε ένα από τα κύματα που φτάνουν στον δέκτη σχηματίζει τη λεγόμενη διαδρομή διάδοσης σήματος. Επιπλέον, λόγω του γεγονότος ότι διαφορετικά κύματα αντανακλώνται από διαφορετικούς αριθμούς εμποδίων και περνούν διαφορετική απόσταση, διαφορετικά μονοπάτια έχουν διαφορετικούς χρόνουςκαθυστερήσεις.

Κατανομή της ενέργειας του σήματος κατά την αλληλεπίδραση με ένα εμπόδιο

Σε πυκνά αστικά περιβάλλοντα, λόγω μεγάλο αριθμόεμπόδια όπως κτίρια, δέντρα, αυτοκίνητα κ.λπ., πολύ συχνά προκύπτει μια κατάσταση όταν μεταξύ του συνδρομητήεξοπλισμός (MS)και κεραίες σταθμών βάσης (BTS) δεν υπάρχει άμεση ορατότητα. Σε αυτή την περίπτωση, η μόνη επιλογή για να φτάσει το σήμα στον δέκτη είναι μέσω ανακλώμενων κυμάτων. Ωστόσο, όπως σημειώθηκε παραπάνω, ένα επαναλαμβανόμενο ανακλώμενο σήμα δεν έχει πλέον την αρχική ενέργεια και μπορεί να φτάσει αργά. Ιδιαίτερη δυσκολία δημιουργείται επίσης από το γεγονός ότι τα αντικείμενα δεν μένουν πάντα ακίνητα και η κατάσταση μπορεί να αλλάξει σημαντικά με την πάροδο του χρόνου. Αυτό εγείρει το πρόβλημα της πολλαπλής διαδρομήςδιανομήσήμα - ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα στα συστήματα ασύρματης επικοινωνίας.

Για την καταπολέμηση της πολλαπλής διάδοσης σημάτων, χρησιμοποιείται το Receive Diversity - Diversityυποδοχή.

Η ουσία του έγκειται στο γεγονός ότι όχι μία, αλλά συνήθως δύο κεραίες που βρίσκονται σε απόσταση μεταξύ τους χρησιμοποιούνται για τη λήψη σήματος. Έτσι, ο παραλήπτης έχει όχι ένα, αλλά δύο αντίγραφα του μεταδιδόμενου σήματος, τα οποία έφτασαν με διαφορετικούς τρόπους. Αυτό καθιστά δυνατή τη συλλογή περισσότερης ενέργειας από το αρχικό σήμα, επειδή Τα κύματα που λαμβάνονται από μια κεραία μπορεί να μην λαμβάνονται από μια άλλη και το αντίστροφο. Αυτή η διάταξη διεπαφής ραδιοφώνου μπορεί να ονομαστεί Single Input Multiple Output (SIMO). Μπορεί επίσης να εφαρμοστεί η αντίστροφη προσέγγιση: όταν χρησιμοποιούνται πολλές κεραίες για μετάδοση και μία για λήψη, αυτό το σχήμα ονομάζεται Πολλαπλής Εισόδου Μονής Εξόδου (MISO).

Ως αποτέλεσμα, ερχόμαστε στο σχήμα πολλαπλής εισόδου πολλαπλής εξόδου (MIMO). Σε αυτή την περίπτωση, εγκαθίστανται πολλές κεραίες για μετάδοση και λήψη. Ωστόσο, σε αντίθεση με τα παραπάνω σχήματα, αυτό το σχήμα διαφοροποίησης επιτρέπει όχι μόνο την καταπολέμηση της διάδοσης σήματος πολλαπλών διαδρομών, αλλά επίσης, λόγω της χρήσης πολλών κεραιών για μετάδοση και λήψη, κάθε ζεύγος κεραίας εκπομπής/λήψης μπορεί να συσχετιστεί με ξεχωριστή διαδρομή για τη μετάδοση πληροφοριών . Ως αποτέλεσμα, θεωρητικά, είναι δυνατό να αυξηθεί ο ρυθμός μεταφοράς δεδομένων τόσες φορές πρόσθετες κεραίεςθα χρησιμοποιηθεί.

Πώς λειτουργεί το MIMO

Όπως σημειώθηκε παραπάνω, για την οργάνωση της τεχνολογίας MIMO, είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε πολλές κεραίες στις πλευρές εκπομπής και λήψης. Τυπικά, ίσος αριθμός κεραιών εγκαθίστανται στην είσοδο και στην έξοδο του συστήματος, επειδή Σε αυτή την περίπτωση, επιτυγχάνεται ο μέγιστος ρυθμός μεταφοράς δεδομένων. Για εμφάνιση του αριθμού των κεραιών στη λήψη και μετάδοση μαζί με το όνομα της τεχνολογίας "MIMO"συνήθως αναφέρεται ως "AxB"όπου Α είναι ο αριθμός των κεραιών στην είσοδο του συστήματος και Β είναι στην έξοδο.

Για να λειτουργήσει η τεχνολογία MIMO, απαιτούνται ορισμένες αλλαγές στη δομή του πομπού σε σύγκριση με συμβατικά συστήματα. Πρώτα απ 'όλα, απαιτείται ένας διαιρέτης ροής στην πλευρά εκπομπής, ο οποίος θα διαιρεί τα δεδομένα που προορίζονται για μετάδοση σε πολλά υποροές χαμηλής ταχύτητας, ο αριθμός των οποίων εξαρτάται από τον αριθμό των κεραιών. Για παράδειγμα, για MIMO 2x2 και ρυθμό δεδομένων εισόδου 100 Mbit/s, το διαχωριστικό θα δημιουργήσει 2 ροές των 50 Mbit/s η καθεμία. Στη συνέχεια, κάθε ένα από αυτά τα ρεύματα πρέπει να μεταδοθεί μέσω της δικής του κεραίας. Σε ένα από πιθανούς τρόπουςΟργάνωση τεχνολογίας MIMO, το σήμα μεταδίδεται από κάθε κεραία με διαφορετική πόλωση, γεγονός που επιτρέπει την αναγνώρισή του κατά τη λήψη.

Στην πλευρά λήψης, πολλές κεραίες λαμβάνουν το σήμα από τον ραδιοφωνικό αέρα. Επιπλέον, οι κεραίες στην πλευρά λήψης είναι επίσης εγκατεστημένες με κάποια χωρική ποικιλομορφία, διασφαλίζοντας έτσι τη λήψη διαφορετικότητας. Τα λαμβανόμενα σήματα φτάνουν στους δέκτες, ο αριθμός των οποίων αντιστοιχεί στον αριθμό των κεραιών και των διαδρομών μετάδοσης. Επιπλέον, κάθε ένας από τους δέκτες λαμβάνει σήματα από όλες τις κεραίες του συστήματος. Καθένας από αυτούς τους αθροιστές εξάγει από τη συνολική ροή την ενέργεια σήματος μόνο της διαδρομής για την οποία είναι υπεύθυνος. Ανάλογα με την αρχή λειτουργίας του συστήματος, μεταδιδόμενο σήμαμπορεί να επαναληφθεί μέχρι ορισμένη ώρα, ή μεταδίδεται με μικρή καθυστέρηση μέσω άλλων κεραιών.

Η αρχή της οργάνωσης των ραδιοεπικοινωνιών που συζητήθηκε παραπάνω αναφέρεται στο λεγόμενο MIMO ενός χρήστη (SU-MIMO), όπου υπάρχει μόνο ένας πομπός και δέκτης πληροφοριών. Σε αυτή την περίπτωση, τόσο ο πομπός όσο και ο δέκτης μπορούν μόνο να συντονίσουν ξεκάθαρα τις ενέργειές τους. Αυτό το σχήμα είναι κατάλληλο, για παράδειγμα, για την οργάνωση επικοινωνίας σε ένα γραφείο στο σπίτι μεταξύ δύο συσκευών. Με τη σειρά τους, τα περισσότερα συστήματα, όπως το WI-FI, το WIMAX, τα συστήματα κινητής επικοινωνίας είναι πολλαπλών χρηστών, δηλ. υπάρχει σε αυτά κέντρο μιας στάσηςκαι πολλά απομακρυσμένα αντικείμενα, με καθένα από τα οποία είναι απαραίτητο να δημιουργήσετε μια ραδιοσύνδεση. Σε αυτή την περίπτωση, επιλύονται δύο προβλήματα: αφενός, ο σταθμός βάσης μεταδίδει ένα σήμα σε πολλούς συνδρομητές μέσω του ίδιου συστήματος κεραίας (εκπομπή MIMO) και ταυτόχρονα λαμβάνει ένα σήμα μέσω των ίδιων κεραιών από πολλούς συνδρομητές (MIMO MAC - Κανάλια πολλαπλής πρόσβασης).

Αρχή οργάνωσης τεχνολογίας MIMO

Εφαρμογή MIMO

Η τεχνολογία MIMO είναι μια από τις πιο δημοφιλείς τεχνολογίες την τελευταία δεκαετία τρέχουσες μεθόδουςαύξηση της απόδοσης και της χωρητικότητας των συστημάτων ασύρματης επικοινωνίας. Ας δούμε μερικά παραδείγματα χρήσης του MIMO σε διάφορα συστήματαδιαβιβάσεις.

Το πρότυπο WiFi 802.11n είναι ένα από τα περισσότερα φωτεινά παραδείγματαχρησιμοποιώντας τεχνολογία MIMO. Σύμφωνα με αυτό, σας επιτρέπει να διατηρείτε ταχύτητες έως και 300 Mbit/s. Επιπλέον, το προηγούμενο πρότυπο 802.11g επέτρεπε μόνο 50 Mbit/s. Εκτός από την αύξηση των ρυθμών μεταφοράς δεδομένων, το νέο πρότυπο, χάρη στο MIMO, επιτρέπει επίσης καλύτερα χαρακτηριστικάποιότητα υπηρεσιών σε χώρους με χαμηλό επίπεδοσύνθημα.

Το πρότυπο WiMAX έχει επίσης δύο εκδόσεις που εισάγουν νέες δυνατότητες στους χρήστες που χρησιμοποιούν την τεχνολογία MIMO. Το πρώτο - 802.16e - παρέχει υπηρεσίες κινητής ευρυζωνικής πρόσβασης. Σας επιτρέπει να μεταδίδετε πληροφορίες με ταχύτητες έως και 40 Mbit/s προς την κατεύθυνση από το σταθμό βάσης προς τον εξοπλισμό του συνδρομητή. Ωστόσο, το MIMO στο 802.16e θεωρείται επιλογή και χρησιμοποιείται στην απλούστερη διαμόρφωση - 2x2. Η επόμενη έκδοση θα εξετάσει το 802,16m MIMO ως υποχρεωτική τεχνολογία, με πιθανή διαμόρφωση 4x4. ΣΕ σε αυτή την περίπτωσηΤο WiMAX μπορεί ήδη να ταξινομηθεί ως κυτταρικά συστήματαεπικοινωνιών, συγκεκριμένα στην τέταρτη γενιά τους (λόγω υψηλή ταχύτηταμεταφορά δεδομένων). Σε περίπτωση χρήση κινητού, θεωρητικά, μπορούν να επιτευχθούν ταχύτητες 100 Mbps. Σε μια σταθερή έκδοση, η ταχύτητα μπορεί να φτάσει το 1 Gbit/s.

Μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζει η χρήση της τεχνολογίας MIMO σε συστήματα κυψελοειδούς επικοινωνίας. Αυτή η τεχνολογίαβρίσκει την εφαρμογή του ξεκινώντας από την τρίτη γενιά συστημάτων κινητής επικοινωνίας. Για παράδειγμα, στο πρότυπο UMTS στο Rel. 6 χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με τεχνολογία HSPA που υποστηρίζει ταχύτητες έως 20 Mbit/s, και σε Σχ. 7 - με HSPA+, όπου οι ρυθμοί μεταφοράς δεδομένων φτάνουν τα 40 Mbit/s. Ωστόσο, η MIMO δεν έχει ακόμη βρει ευρεία χρήση σε συστήματα 3G.

συστήματα 4G, συγκεκριμένα LTE, προβλέπουν επίσης τη χρήση του MIMO σε διαμορφώσεις έως και 8x8. Αυτό, θεωρητικά, μπορεί να καταστήσει δυνατή τη μετάδοση δεδομένων από το σταθμό βάσης στον συνδρομητή άνω των 300 Mbit/s. Ένα άλλο σημαντικό θετικό σημείο είναι η σταθερή ποιότητα σύνδεσης ακόμα και στην άκρη της κυψέλης. Σε αυτήν την περίπτωση, ακόμη και σε μεγάλη απόσταση από το σταθμό βάσης ή όταν βρίσκεται σε απομακρυσμένο δωμάτιο, θα παρατηρηθεί μόνο μια ελαφρά μείωση στον ρυθμό μεταφοράς δεδομένων.

Έτσι, η τεχνολογία MIMO βρίσκει εφαρμογή σε όλα σχεδόν τα συστήματα ασύρματης μετάδοσης δεδομένων. Επιπλέον, οι δυνατότητές του δεν έχουν εξαντληθεί. Ήδη αναπτύσσονται νέες επιλογές διαμόρφωσης κεραίας, έως 64x64 MIMO. Αυτό θα μας επιτρέψει να πετύχουμε ακόμη περισσότερα στο μέλλον υψηλές ταχύτητεςμετάδοση δεδομένων, χωρητικότητα δικτύου και φασματική απόδοση.

πριν 2 χρόνια