MIMO란 무엇입니까?

1.   MIMO란 무엇입니까?

상호 연결의 시대에 외부 세계와 소통하는 창구인 휴대폰은 우리 몸의 일부가 된 것 같습니다.

하지만 휴대전화만으로는 인터넷 서핑을 할 수 없고, 휴대전화 통신망은 인간에게 물과 전기만큼 중요한 존재가 되었습니다.인터넷 서핑을 하다 보면 이런 비하인드 히어로들의 중요성을 잘 느끼지 못한다.일단 떠나면 더 이상 살 수 없을 것 같은 느낌이 듭니다.

휴대폰의 인터넷은 트래픽으로 요금이 부과되고, 보통 사람의 수입은 몇 백 코인이지만 1MHz는 코인을 소비해야 하는 시기가 있었습니다.따라서 Wi-Fi를 보면 안심할 수 있습니다.

무선 라우터가 어떻게 생겼는지 봅시다.

8개의 안테나, 거미처럼 보입니다.

신호가 두 개 이상의 벽을 통과할 수 있습니까?아니면 인터넷 속도가 두 배가 될까요?

이러한 효과는 라우터로 얻을 수 있으며 유명한 MIMO 기술인 많은 안테나로 얻을 수 있습니다.

MIMO는 다중 입력 다중 출력입니다.

상상하기 어렵죠?다중 입력 다중 출력이란 무엇이며 안테나는 어떻게 모든 효과를 얻을 수 있습니까?네트워크 케이블을 통해 인터넷 서핑을 할 때 컴퓨터와 인터넷 간의 연결은 당연히 물리적인 케이블입니다.이제 안테나를 사용하여 전자기파를 사용하여 공기를 통해 신호를 보내는 경우를 상상해 봅시다.공기는 전선처럼 작동하지만 무선 채널이라고 하는 신호를 전송하는 가상 채널입니다.

그렇다면 어떻게 인터넷을 더 빠르게 만들 수 있을까요?

그래 네가 맞아!데이터를 송수신하기 위해 안테나 몇 개, 가상 와이어 몇 개를 더 추가하면 해결할 수 있습니다.MIMO는 무선 채널용으로 설계되었습니다.

무선 라우터와 마찬가지로 4G 기지국과 휴대폰도 같은 역할을 합니다.

4G와 긴밀하게 통합된 MIMO 기술 덕분에 더 빨라진 인터넷 속도를 경험할 수 있습니다.동시에 이동 전화 사업자의 비용이 크게 감소했습니다.우리는 더 빠르고 무제한의 인터넷 속도를 경험하기 위해 더 적은 돈을 쓸 수 있습니다.이제 우리는 마침내 Wi-Fi에 대한 의존도를 없애고 항상 인터넷 서핑을 할 수 있습니다.

이제 MIMO가 무엇인지 소개하겠습니다.

2.MIMO 분류

먼저 앞서 언급한 MIMO는 다운로드 시 네트워크 속도가 크게 증가하는 것을 의미합니다.현재로서는 다운로드에 대한 수요가 훨씬 더 강하기 때문입니다.수십 GHz 비디오를 다운로드할 수 있지만 대부분 몇 MHz만 업로드할 수 있습니다.

MIMO를 다중 입력 다중 출력이라고 부르기 때문에 다중 안테나에 의해 다중 전송 경로가 생성됩니다.물론 기지국이 다중 안테나 전송을 지원할 뿐만 아니라 휴대폰도 다중 안테나 수신을 충족해야 합니다.

다음의 간단한 그림을 확인해보자: (사실 기지국 안테나는 거대하고 휴대폰 안테나는 작고 숨겨져 있다. 그러나 기능이 다르더라도 동일한 통신 위치에 있다.)

기지국과 휴대폰의 안테나 수에 따라 SISO, SIMO, MISO 및 MIMO의 네 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

SISO: 단일 입력 및 단일 출력

SIMO: 단일 입력 및 다중 출력

MISO: 다중 입력 및 단일 출력

MIMO: 다중 출력 및 다중 출력

SISO부터 시작하겠습니다.

가장 간단한 형식은 MIMO 용어로 SISO(Single Input Single Output)로 정의할 수 있습니다.이 송신기는 하나의 안테나를 수신기로 사용하여 작동합니다.다양성이 없으며 추가 처리가 필요하지 않습니다.

기지국용 안테나 하나와 휴대폰용 안테나 하나가 있습니다.그들은 서로 간섭하지 않습니다. 그들 사이의 전송 경로가 유일한 연결입니다.

그러한 시스템이 매우 연약하고 작은 길이라는 것은 의심의 여지가 없습니다.예상치 못한 상황은 통신에 직접적인 위협이 됩니다.

전화 수신이 향상되기 때문에 SIMO가 더 좋습니다.

보시다시피 휴대폰은 무선 환경을 바꿀 수 없으므로 스스로 변경합니다. 휴대폰은 자체적으로 안테나를 추가합니다.

이런 식으로 기지국에서 보낸 메시지는 두 가지 방법으로 휴대폰에 도달할 수 있습니다!둘 다 기지국의 동일한 안테나에서 나오고 동일한 데이터만 보낼 수 있다는 것입니다.

결과적으로 각 경로에서 일부 데이터가 손실되더라도 문제가 되지 않습니다.전화기가 모든 경로에서 사본을 수신할 수 있는 한 최대 용량이 각 경로에서 동일하게 유지되더라도 데이터를 성공적으로 수신할 확률은 두 배가 됩니다.이를 수신 다이버시티라고도 합니다.

미소가 무엇인가요?

즉, 휴대 전화에는 여전히 하나의 안테나가 있고 기지국의 안테나 수는 2개로 증가합니다.이 경우 두 개의 송신기 안테나에서 동일한 데이터가 전송됩니다.그러면 수신기 안테나가 최적의 신호와 정확한 데이터를 수신할 수 있습니다.

MISO 사용의 이점은 다중 안테나와 데이터가 수신기에서 송신기로 이동된다는 것입니다.베이스 스테이션은 여전히 ​​두 가지 방법으로 동일한 데이터를 보낼 수 있습니다.일부 데이터를 잃어도 상관 없습니다.통신이 정상적으로 진행될 수 있습니다.

최대 용량은 그대로지만 통신 성공률은 2배가 됐다.이 방법을 전송 다이버시티라고도 합니다.

마지막으로 MIMO에 대해 이야기해 보겠습니다.

무선 링크의 양쪽 끝에 하나 이상의 안테나가 있으며 이를 MIMO(다중 입력 다중 출력)라고 합니다.MIMO를 사용하여 채널 견고성과 채널 처리량을 모두 개선할 수 있습니다.기지국과 모바일 측 모두 두 개의 안테나를 사용하여 독립적으로 송수신할 수 있으며 속도가 두 배가 된다는 의미입니까?

이처럼 기지국과 휴대폰 사이에는 4개의 전송 경로가 있는데, 이는 훨씬 더 복잡해 보인다.하지만 확실히 기지국과 휴대폰 측 모두 안테나가 2개이기 때문에 동시에 2개의 데이터를 송수신할 수 있다.그렇다면 하나의 경로에 비해 MIMO 최대 용량이 얼마나 증가할까요?SIMO와 MISO의 이전 분석에서 최대 용량은 양쪽의 안테나 수에 따라 달라지는 것으로 보입니다.

MIMO 시스템은 일반적으로 A*B MIMO입니다.A는 기지국의 안테나 개수, B는 휴대폰 안테나 개수를 의미한다.4*4 MIMO와 4*2 MIMO를 생각해 보십시오.어떤 용량이 더 크다고 생각하세요?

4*4 MIMO는 4개의 채널을 동시에 송수신할 수 있으며 최대 용량은 SISO 시스템의 4배에 이릅니다.4*2 MIMO는 SISO 시스템의 2배에만 도달할 수 있습니다.

다중 안테나와 다중화 공간의 서로 다른 전송 경로를 사용하여 서로 다른 데이터의 여러 복사본을 병렬로 전송하여 용량을 늘리는 것을 공간 분할 다중화라고 합니다.

그렇다면 MIMO 시스템에서 최대 전송 용량이 가능할까요?테스트하러 갑시다.

우리는 여전히 2개의 안테나가 있는 기지국과 휴대폰을 예로 들었습니다.그들 사이의 전송 경로는 무엇입니까?

보시다시피 4개의 경로는 동일한 페이딩과 간섭을 통과하며 데이터가 휴대폰에 도달하면 더 이상 서로를 구별할 수 없습니다.이것은 하나의 길과 같은 것이 아닙니까?이때 2*2 MIMO 시스템은 SISO 시스템과 같지 않습니까?

같은 방식으로 2*2 MIMO 시스템은 SIMO, MISO 및 기타 시스템으로 변질될 수 있습니다. 즉, 공간 분할 다중화는 전송 다이버시티 또는 수신 다이버시티로 축소되며, 기지국에 대한 기대도 고속을 추구하는 것에서 수신 성공률을 보장합니다.

MIMO 시스템은 수학 기호를 사용하여 어떻게 연구됩니까?

삼.MIMO 채널의 비밀

엔지니어는 수학 기호를 사용하는 것을 좋아합니다.

엔지니어들은 기지국에 있는 두 개의 안테나의 데이터를 X1 및 X2로, 휴대폰 안테나의 데이터를 Y1 및 Y2로, 4개의 전송 경로를 H11, H12, H21, H22로 표시했습니다.

이런 식으로 Y1과 Y2를 계산하는 것은 쉽습니다.그러나 때로는 2*2 MIMO의 용량이 SISO의 두 배에 달할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있으며 때로는 SISO와 같아지기도 합니다.어떻게 설명합니까?

이 문제는 방금 언급한 채널 상관 관계로 설명할 수 있습니다. 상관 관계가 높을수록 모바일 측에서 각 전송 경로를 구별하기가 더 어렵습니다.채널이 같으면 두 방정식이 하나가 되므로 전송하는 방법은 하나뿐입니다.

분명히 MIMO 채널의 비밀은 전송로의 독립성 판단에 있다.즉, 비밀은 H11, H12, H21, H22에 있습니다.엔지니어는 방정식을 다음과 같이 단순화합니다.

엔지니어들은 H1, H12, H21 및 H22를 단순화하기 위해 일부 복잡한 변경을 통해 방정식을 시도했고 결국 공식으로 변환되었습니다.

두 개의 입력 X'1과 X'2, λ1과 λ2를 곱하면 Y'1과 Y'2를 얻을 수 있습니다.λ1과 λ2의 값은 무엇을 의미합니까?

새로운 매트릭스가 있습니다.하나의 대각선에만 데이터가 있는 행렬을 대각 행렬이라고 합니다.대각선에 있는 0이 아닌 데이터의 수를 행렬의 랭크라고 합니다.2*2 MIMO에서는 λ1과 λ2의 0이 아닌 값을 가리킨다.

랭크가 1이면 2*2 MIMO 시스템이 전송 공간에서 상관관계가 높다는 것을 의미합니다. 즉, MIMO는 SISO 또는 SIMO로 변질되어 모든 데이터를 동시에 수신하고 전송할 수만 있습니다.

순위가 2이면 시스템에 상대적으로 독립적인 두 개의 공간 채널이 있습니다.동시에 데이터를 보내고 받을 수 있습니다.

그렇다면 랭크가 2라면 이 두 전송 채널의 용량은 1의 두 배일까요?답은 조건부수라고도 하는 λ1과 λ2의 비율에 있습니다.

조건수가 1이면 λ1과 λ2가 같다는 의미입니다.그들은 높은 독립성을 가지고 있습니다.2*2 MIMO 시스템의 용량은 최대에 도달할 수 있습니다.

조건수가 1보다 크면 λ1과 λ2가 다르다는 뜻입니다.그러나 두 개의 공간 채널이 있고 품질이 다른 경우 시스템은 더 나은 품질의 채널에 기본 리소스를 배치합니다.이와 같이 2*2 MIMO 시스템 용량은 SISO 시스템의 1~2배가 된다.

단, 해당 정보는 기지국이 데이터를 보낸 후 공간 전송 중에 생성된다.기지국은 한 채널 또는 두 채널을 보낼 때를 어떻게 알 수 있습니까?

잊지 마세요. 그들 사이에는 비밀이 없습니다.휴대 전화는 측정된 채널 상태, 전송 매트릭스의 순위 및 사전 코딩에 대한 제안을 참조용으로 기지국에 보냅니다.

이 시점에서 MIMO가 그런 것으로 판명되는 것을 볼 수 있다고 생각합니다.