Multiple input multiple output (MIMO) yog ib lub kav hlau txais xov uas siv ntau lub kav hlau txais xov ntawm ob qho tib si xa tawm thiab qhov kawg tau txais los ua ntau txoj hauv kev nruab nrab ntawm kev xa tawm thiab tau txais qhov kawg txhawm rau txhawm rau txhim kho lub peev xwm channel.
Multiple-input multiple-output yog ib txoj kev sib txawv ntawm cov kav hlau txais xov sib txawv. Cov teebmeem Multipath yuav cuam tshuam cov teeb liab zoo, yog li cov kav hlau txais xov ib txwm siv lawv lub hlwb yuav ua li cas tshem tawm cov teebmeem multipath. MIMO systems, ntawm qhov tod tes, siv ntau txoj kev cuam tshuam los txhim kho kev sib txuas lus zoo. Hauv MIMO system, cov neeg xa xov thiab txais cov tog neeg siv ntau lub kav hlau txais xov uas tuaj yeem ua haujlwm ib txhij los sib txuas lus. MIMO systems feem ntau siv cov txheej txheem teeb liab ua haujlwm los txhim kho kev ntseeg siab, ntau yam, thiab dhau mus. Siv cov tswv yim no, lub transmitter xa ntau lub xov tooj cua zaus teeb liab ib txhij, thiab tus txais yuav rov qab tau cov ntaub ntawv los ntawm cov teeb liab no. MIMO wireless kev sib txuas lus yog ib qho ntawm cov thev naus laus zis tseem ceeb ntawm kev sib txuas lus mobile thiab wireless yav tom ntej. Ib qho kev pom tseeb ntawm MIMO system yog tias nws muaj qhov siv tau zoo heev. Raws li kev siv tag nrho cov peev txheej spectrum uas twb muaj lawm, cov peev txheej hauv qhov chaw tau siv los ua kom tau txais txiaj ntsig hauv kev ntseeg tau thiab ua tau zoo. Xaus kev ua haujlwm nyuaj.
qhov tseem ceeb module
1. MIMO system channel qauv qauv
Kev ua tau zoo ntawm MIMO system feem ntau nyob ntawm tus qauv channel. Txawm hais tias twb muaj cov qauv kev nthuav dav wireless thiab ntau tus qauv MIMO channel tau muab los ntawm ntau qhov kev ntsuas tiag tiag thiab kev tshawb fawb theoretical, lawv tseem tsis tau lees paub los ntawm ITU. Pom tau tus qauv MIMO channel qauv (3GPP tau tsim cov qauv qauv qauv rau MIMO). Yog li ntawd, kev nkag siab thiab paub tus yam ntxwv ntawm wireless MIMO channel nyob rau hauv tsev thiab sab nraum zoov ib puag ncig, tsim cov qauv zoo li qub thiab cov qauv tshwj xeeb ntawm MIMO channel, yog qhov tseem ceeb rau kev xaiv cov qauv tsim nyog thiab tsim cov teeb liab ua haujlwm zoo heev kom paub txog cov peev txheej loj ntawm MIMO systems. Kev muaj peev xwm, ua tiav qhov kev xav tau yog qhov tseem ceeb.
2. Muaj peev xwm ntawm MIMO system
Piv nrog rau cov kav hlau txais xov ib txwm siv, MIMO system tau txhim kho zoo heev ntawm kev ua haujlwm thiab cov ntaub ntawv xa mus. Ua ntej, Telestar thiab Foschini tau ua qhov kev ntsuam xyuas qhov tob ntawm lub peev xwm channel ntawm MIMO system. Lawv tau txheeb xyuas lub suab nrov Gaussian Kev tshawb fawb txog lub peev xwm ntawm MIMO system nyob rau hauv cov xwm txheej hauv qab no qhia tau hais tias, nyob rau hauv kev xav tias cov kav hlau txais xov tsis muaj kev ywj pheej ntawm ib leeg, ntau lub kav hlau txais xov tau zoo dua qub piv nrog cov kav hlau txais xov ib leeg. Nyob rau hauv cov ntaub ntawv ntawm kev paub txog cov yam ntxwv kis tau tus mob ntawm cov channel, Foschini cov kev tshawb fawb qhia tau hais tias: thaum M=N, qhov tau channel muaj peev xwm nce proportionally rau N. Nyob rau hauv tib lub zog kis tau tus mob thiab kis bandwidth, lub peev xwm channel ntawm lub system. yog kwv yees li 40 npaug siab dua li ntawm ib qho kev tawm tswv yim ib leeg tawm (SISO).
3. Tsim MIMO kav hlau txais xov array
Feem ntau, lub hauv paus chaw nres tsheb kav hlau txais xov tau txhim kho siab, thiab qhov chaw nyob ze ntawm qhov chaw nyob ib ncig ntawm lub kav hlau txais xov array yog qhov tsis muaj zog. Yog li ntawd, txhawm rau kom tau txais cov cim tsis sib xws ntawm cov khoom sib txawv, nws yog ib qho tsim nyog yuav tsum muaj tsawg kawg yog 10 npaug ntawm qhov sib txawv ntawm qhov sib txawv ntawm cov ntsiab lus array. Thaum tus xov tooj ntawm cov kav hlau txais xov loj, tej zaum yuav muaj teeb meem rau erecting base station line arrays. Rau cov terminals ntawm lub xov tooj ntawm tes, vim muaj ntau qhov chaw nyob ze ntawm cov neeg tawg paj, nws feem ntau ntseeg tias qhov kev ncua deb ntawm cov kav hlau txais xov yog ntau tshaj 1/2 wavelength ua rau cov teeb liab sib cuam tshuam tsis muaj zog txaus. Tus kav hlau txais xov polarized array tuaj yeem siv kev sib koom ua ke orthogonal polarization ntawm tib txoj haujlwm spatial kom paub txog qhov tsis sib xws ntawm cov ntsiab lus array, kom qhov loj ntawm tus kav hlau txais xov array tuaj yeem txo qis.
4. Kev teeb tsa ntawm MIMO system
Ib qho kev sib txuas lus array kav hlau txais xov nyob rau hauv ib puag ncig fading ntsib co-channel cuam tshuam thiab kev cuam tshuam cov cim. Txhawm rau kom ncav cuag lub peev xwm ntawm ntau lub kav hlau txais xov, yuav tsum muaj cov txheej txheem ua haujlwm zoo. Cov kev ua tau zoo, tsis tshua muaj teeb meem nrhiav pom txoj hauv kev lossis kev sib koom ua ke nrhiav tau ib txwm yog lub ntsiab lus kub rau cov kws tshawb fawb.
5. Qhov teeb meem nyuaj ntawm MIMO system
Txij li thaum lub teeb liab nyob rau hauv lub MIMO system yog txuas mus rau ob-dimensional qhov chaw-lub sij hawm, piv nrog rau ib tug kav hlau txais xov system, qhov nyuaj ntawm kev kwv yees channel, channel sib npaug, kev txiav txim siab, thiab nrhiav kom tau cov kev sib txuas yuav nce nrog cov kav hlau txais xov lossis cov nce ntawm lub teeb liab modulation kev txiav txim. Tus nqi ntawm algorithm xam yuav cuam tshuam ncaj qha rau kev ua haujlwm qeeb, lub zog siv hluav taws xob thiab lub sijhawm tos. Nyob rau tib lub sijhawm, hauv kev siv tswv yim, qhov tseem ceeb ntawm kev txwv MIMO systems yog tus nqi siab coj los ntawm ntau lub xov tooj cua sib txuas. Txhawm rau txo qhov kev ua haujlwm nyuaj ntawm "software", muab cov txheej txheem ua haujlwm yooj yim thiab ua tau zoo dua thiab ntau qhov chaw-lub sij hawm encoding thiab decoding schemes rau MIMO systems. Txhawm rau txo tus nqi "hardware", kev xaiv kav hlau txais xov yog ib qho tseem ceeb heev, uas tuaj yeem txo qhov kev ua haujlwm nyuaj thiab cov nqi kho vajtse zoo heev thaum tswj xyuas qhov zoo ntawm MIMO thev naus laus zis, thiab yog kev tshawb fawb tsom mus rau kev txhawb nqa kev siv MIMO systems.
6. Diversity thiab multiplexing ntawm MIMO systems
Lub ntsiab ntawm MIMO system yog muab ntau haiv neeg nce thiab multiplexing nce. Tus qub tau lees paub qhov kev cia siab ntawm kev sib kis ntawm cov kab ke, thiab tom qab ntawd txhim kho tus nqi sib kis ntawm qhov system. Feem ntau ntawm cov ntaub ntawv thaum ntxov tau tsom mus rau kev siv kev xa tawm ntau haiv neeg thiab spatial multiplexing ib leeg lossis ua ke nrog coding. Cov kev tshawb fawb tau pom tias ntau lub kav hlau txais xov muaj peev xwm muab ntau haiv neeg thiab kev sib tw sib tw nyob rau tib lub sijhawm, thiab muaj kev sib pauv ntawm ob. Nws yog ib qho tsim nyog tshawb nrhiav kom ua kom lub zog nce siab los ntawm kev siv ob qho kev sib txawv thiab kev sib tw hauv MIMO systems.
7. (Multi-cell) Multi-neeg siv MIMO system
Raws li txoj cai, lub peev xwm ntawm ntau tus neeg siv MIMO system tau raug daws, tab sis yuav ua li cas thiaj li ua kom muaj peev xwm ua tau raws li cov kev xav tau ntawm ntau tus neeg siv tseem tsis tau daws zoo. Tsis tas li ntawd, hauv kev tshaj tawm hauv xov tooj cua, vim muaj kev cuam tshuam ntawm cov kav hlau txais xov thiab cov neeg siv kev cuam tshuam hauv MIMO system, yuav ua li cas los tsim cov kev sib kis vector kom tshem tawm cov kev cuam tshuam ntawm kev sib koom ua ke ntawm cov neeg siv, yuav ua li cas kom muaj peev xwm ntawm lub cev thiab kev tswj xyuas hluav taws xob. txhua tus neeg siv qhov tshwj xeeb QoS thaum lub hwj chim txwv Cov teeb meem ntawm optimization thiab lwm yam technologies nyob rau hauv lub xub ntiag ntawm multi-cell multi-neeg siv systems tseem yog lub hom phiaj ntawm kev tshawb fawb.
Basic Principles of MIMO Technology
MIMO thev naus laus zis hais txog kev siv ntau lub kav hlau txais xov thiab txais cov kav hlau txais xov ntawm qhov kawg xa tawm thiab tau txais qhov kawg, raws li, kom cov teeb liab kis tau thiab tau txais los ntawm ntau lub kav hlau txais xov ntawm qhov kawg xa tawm thiab tau txais qhov kawg, yog li txhim kho kev sib txuas lus zoo. Nws tuaj yeem siv tag nrho cov peev txheej ntawm qhov chaw, paub txog ntau yam kev sib kis thiab ntau qhov kev txais tos los ntawm ntau lub kav hlau txais xov, thiab tuaj yeem ua ob npaug ntawm cov kab ke channel tsis muaj peev xwm nce spectrum thiab kav hlau txais xov hluav taws xob, qhia pom qhov zoo, thiab suav tias yog tiam tom ntej ntawm lub xov tooj ntawm tes. technology ntawm kev sib txuas lus. Lub ntsiab lus ntawm MIMO thev naus laus zis yog muab qhov chaw sib txawv nce thiab qhov chaw multiplexing nce rau qhov system.
Kev xa xov kawg qhia cov ntaub ntawv teeb liab xa mus rau ntau lub kav hlau txais xov los ntawm qhov chaw-sijhawm daim ntawv qhia, thiab qhov kawg tau txais ua qhov chaw-lub sij hawm txiav txim siab ntawm cov teeb liab tau txais los ntawm txhua tus kav hlau txais xov kom rov qab tau cov ntaub ntawv teeb liab xa los ntawm qhov kawg xa tawm. Raws li txoj kev sib txawv ntawm qhov chaw-sijhawm daim ntawv qhia, MIMO thev naus laus zis tuaj yeem faib ua ob pawg: qhov chaw sib txawv thiab qhov chaw multiplexing. Qhov chaw muaj ntau haiv neeg hais txog kev siv ntau lub xaim xaim xaim xaim xaim xaim nrog tib cov ntaub ntawv los ntawm kev sib txawv, thiab tib lub sijhawm tau txais ntau yam ntawm nws tus kheej fading cov cim ntawm tib cov ntaub ntawv cim ntawm lub receiver, thiaj li kom tau txais kev ntseeg siab ntawm kev txais tos txhim kho los ntawm muaj ntau haiv neeg. Piv txwv li, nyob rau hauv ib tug qeeb Rayleigh fading channel, siv ib tug kis tau tus xov tooj kav hlau txais xov thiab n tau txais antennas, lub teeb liab kis tau los ntawm n ntau txoj kev. Yog tias qhov fading ntawm cov kav hlau txais xov tsis muaj kev ywj pheej, qhov siab tshaj qhov sib txawv tuaj yeem tau txais raws li n. Rau kev sib txawv ntawm kev siv tshuab, nws kuj yog siv qhov nce ntawm ntau txoj hauv kev los txhim kho qhov kev ntseeg tau ntawm qhov system. Nyob rau hauv ib qho system nrog m transmitting kav hlau txais xov thiab n tau txais antennas, yog hais tias txoj kev nce ntawm tus kav hlau txais xov khub yog ywj siab thiab uniformly faib Rayleigh fading, qhov siab tshaj plaws ntau haiv neeg tau txais yog mn. Tam sim no, qhov chaw sib txawv ntawm cov thev naus laus zis feem ntau siv hauv MIMO systems feem ntau suav nrog Chaw Sijhawm Thaiv Code (Space Time Block Code, STBC) thiab beamforming technologies. STBC yog ib qho tseem ceeb ntawm daim ntawv coding raws li kev xa tawm ntau haiv neeg, qhov tseem ceeb tshaj plaws yog Alamouti cov tswv yim tsim los rau ob lub kav hlau txais xov.
Qhov tseem ceeb tshaj plaws ntawm STBC txoj kev yog ua kom lub teeb liab vectors xa mus rau ntau lub kav hlau txais xov orthogonal rau ib leeg. Kev siv STBC thev naus laus zis tuaj yeem ua tiav cov txiaj ntsig ntawm kev sib txawv tag nrho, uas yog, thaum STBC thev naus laus zis tau siv nyob rau hauv ib qho system nrog M transmitting antennas thiab N tau txais cov kav hlau txais xov, qhov siab tshaj plaws ntau haiv neeg nce yog MN. Beamforming thev naus laus zis yog xa cov ntaub ntawv tib yam los ntawm cov kav hlau txais xov sib txawv los tsim cov kab teeb coj mus rau qee cov neeg siv, yog li txhim kho cov kav hlau txais xov kom tau txais txiaj ntsig zoo. Txhawm rau ua kom lub zog ntawm lub teeb liab ntawm lub teeb pom kev zoo tshaj plaws rau cov neeg siv, lub tshuab beamforming feem ntau yuav tsum xam cov theem thiab lub zog ntawm cov ntaub ntawv xa mus rau txhua tus kav hlau txais xov, uas tseem hu ua beamforming vector. Feem ntau beamforming vector suav cov txheej txheem suav nrog qhov siab tshaj plaws eigenvalue vector, MUSIC algorithm, thiab lwm yam. Qhov siab tshaj plaws xa tawm ntau haiv neeg tuaj yeem tau txais los ntawm kev siv cov tshuab beamforming rau M kis tus kav hlau txais xov yog M. Spatial multiplexing thev naus laus zis yog faib cov ntaub ntawv xa mus rau ntau cov ntaub ntawv. kwj, thiab tom qab ntawd xa lawv ntawm cov kav hlau txais xov sib txawv, yog li ua kom cov kab mob sib kis tau zoo. Txoj kev siv spatial multiplexing feem ntau yog cov txheej txheem ntsug ntawm qhov chaw-lub sij hawm uas tau npaj los ntawm Tswb Laboratories, uas yog, V-BLAST thev naus laus zis.
