Технология MIMO : обзор и применение

Целью данной курсовой работы является изучение технологии MIMO и её применения.

В данной системе применяется общий канал, каждая антенна на приемнике получает сигнал, предназначенный не только для нее (сплошные линии на рис. 1.2), но и другие сигналы, предназначенные другим антеннам (пунктирные линии на рис. 1.2). Если известна матрица передачи, то воздействие сигналов, предназначенных для других антенн, можно найти и минимизировать.
Количество независимых потоков информации, которые могут передаваться одновременно, зависит от числа используемых антенн. Если число передающих и приемных антенн одинаковое, то число независимых потоков данных равно или менее количества антенн. К примеру, в системе MIMO 4×4 количество независимых потоков данных может быть равно 4 или менее. Когда количество передающих и приемных антенн не одинаковое, количество независимых потоков информации равно минимальному числу антенн или меньше. Например, в MIMO 4×2 количество независимых потоков данных может быть равно 2 или меньше.
При нахождении максимальной пропускной способности в случае использования MIMO применяют следующую формулу:
C=MBlog21+S/N,
где C – это пропускная способность канала; M – это число независимых потоков данных; B – это ширина канала; S / N – это соотношение сигнал/шум.
В зависимости от числа пользователей, которым одновременно осуществляется передача информации, выделяют следующие категории:
Single User MIMO (SU-MIMO), при этом технология MIMO применяется для передачи данных одному пользователю, то есть все потоки данных адресованы одному и тому же пользователю.
Multi User MIMO (MU-MIMO), при этом технология MIMO применяется для передачи данных одновременно нескольким пользователям в одних и тех же ресурсных блоках, то есть когда независимые потоки данных адресованы различным пользователям.
Простейшая антенна MIMO – это система из двух несимметричных вибраторов (монополей), ориентированных, например, под углом ± 45° относительно вертикальной оси (рис. 1.3). Такой угол поляризации ставит оба канала в равные условия, поскольку при горизонтально-вертикальной ориентации излучателей одна из поляризационных составляющих неизбежно получила бы большее затухание при распространении вдоль земной поверхности. Сигналы, излучаемые независимо каждым монополем, поляризованы взаимно ортогонально с достаточно высокой взаимной развязкой по кросс-поляризационной составляющей (не менее 20 дБ). Аналогичная антенна используется и на приемной стороне. Такой подход позволяет одновременно передавать сигналы с одинаковыми несущими, модулированными различным образом. Принцип поляризационного разделения обеспечивает удвоение пропускной способности линии радиосвязи по сравнению со случаем одиночного монополя (в идеальных условиях прямой видимости при идентичной ориентации приемных и передающих антенн). Таким образом, любую систему с двойной поляризацией можно считать системой MIMO [5, с. 52].

Подводя итог, можно отметить, что рассмотренные алгоритмы обработки MIMO-сигналов позволяют повысить качество передачи информации в сложных условиях и тем самым увеличить пропускную способность линии связи за счет снижения ошибок передачи данных. Большие подвижки на рынке оборудования MIMO в стандарте 802.11 произошли с принятием протокола IEEE 802.11n как наиболее продвинутого стандарта беспроводных сетей передачи информации с MIMO-системами.
Использование технологии MIMO идет на пользу крупным беспроводным сетям и дает возможность повысить скорость передачи не только для двух компьютеров, но для сети в общем, оптимизируя при этом трафик, и передавая его по различным каналам.
Следует отметить, что исследования в области MIMO являются крайне актуальными, ежегодно публикуются сотни научных работ на эту тему, а в стандартах для систем беспроводного широко плоеного доступа регулярно появляются новые методы обработки сигналов MIMO.
В данной курсовой работе были выполнены все поставленные задачи.