Multiple-input multiple-output

Multiple-input multiple-output (MIMO, česky více vstupů více výstupů) je metoda zvýšení kapacity rádiového přenosu pomocí více vysílacích a přijímajících antén za účelem využití vícecestného šíření signálu^[1] na stejném kanálu pro zvýšení datové propustnosti při zachování šířky pásma (kanálu) a celkového výdeje vyzařované energie. MIMO technologie zefektivňuje spektrální využití rádiových systémů.

MIMO se stalo základním prvkem Wi-Fi standardu IEEE 802.11n (Wi-Fi 4 z roku 2009) a novějších, HSPA+ (3G), WiMAX a LTE. Cílem MIMO není prostá paralelizace, ale použití OFDM modulace, jenž umožňuje kódovat do zvoleného kanálu více informací najednou a zvýšit tak datovou propustnost. MIMO je tak odlišné od technik jako je beamforming nebo použití více antén pro zvýšení kvality a spolehlivosti rádiového přenosu (potlačením vícecestného šíření), tzv. antenna diversity.

MIMO rádiová komunikace využívá fenoménu vícecestného šíření k zvýšení propustnosti a dosahu nebo k snížení počtu přenosových bitových chyb, místo snahy o eliminaci rušivého vlivu vícecestné propagace, o kterou se snaží tradiční komunikační systémy Single-Input Single-Output (SISO, česky jeden vstup jeden výstup).

Historie MIMO komunikace

Počátky MIMO spadají až do roku 1970. V roce 1984 vytvořil Jack Winters z Bellových laboratoří první dokumenty, týkající se rádiové komunikace za použití více antén. Jack Salz, také z Bellových laboratoří, zveřejnil článek týkající se MIMO technologie v roce 1985. Článek byl založen Wintersově výzkumu.

V roce 2007 bylo MIMO implementováno v konfiguraci 3×3 (propustnost až 450 Mbps), standard IEEE 802.11n (Wi-Fi 4) byl vydán v roce 2009.

Kódování

Vstupně-výstupní vztah v MIMO systémech s $N_{v}$ vysílacími anténami a $N_{p}$ přijímajícími lze popsat následovně: $\mathbf {y} =\mathbf {HWx} +\mathbf {n}$ , kde $\mathbf {x}$ je $N_{s}\times 1$ vektor vysílaných znaků, $\mathbf {y}$ je $N_{p}\times 1$ vektor přijímaných znaků a $\mathbf {n}$ je $N_{p}\times 1$ vektor přijímaného šumu; $\mathbf {H}$ je $N_{p}\times N_{v}$ matice koeficientů kanálu a $\mathbf {W}$ je $N_{v}\times N_{s}$ lineární předkódová matice. Vysílací symboly jsou tedy $N_{s}$ -násobně prostorově vynásobené nad MIMO kanálem, jinými slovy, $N_{s}$ proudů je vysíláno paralelně, což teoreticky vede k $N_{s}$ -násobnému zvýšení prostorové efektivity. Lineární předkódování implikuje, že předkódová matice $W$ je použita k předkódování vektorů symbolů ke zvýšení výkonu. Sloupcová dimenze $N_{s}$ matice $W$ může být zvolena menší než $N_{v}$ , což je užitečné, pokud kanál nemůže přenášet $N_{s}$ proudů.

Odkazy

Reference

↑ LIPFERT, Hermann. MIMO OFDM Space Time Coding – Spatial Multiplexing, Increasing Performance and Spectral Efficiency in Wireless Systems, Part I Technical Basis [online]. Institut für Rundfunktechnik, August 2007. Dostupné online.

Související články

Wi-Fi (IEEE 802.11)
WiMAX

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu Multiple-input multiple-output na Wikimedia Commons

[1] LIPFERT, Hermann. MIMO OFDM Space Time Coding – Spatial Multiplexing, Increasing Performance and Spectral Efficiency in Wireless Systems, Part I Technical Basis [online]. Institut für Rundfunktechnik, August 2007. Dostupné online.

[1]