Что такое MIMO и зачем оно нужно?

Итак, вы только что купили или только собираетесь новый беспроводной модем, и у него есть два порта для подключения вашей антенны, и вы, вероятно, задаетесь вопросом, какой использовать, и зачем вам два?

Как это было

Все мы привыкли, что мобильная связь и радиопередачи используют одну антенну. Одна антенна побольше, на огромной вышке передает сигнал и одна антенна поменьше уже у вас в руках или на крыше автомобиля, например, принимает это сигнал, они точно так же работают и в обратную сторону. Антенна, которая на вышке, в свою очередь, ретранслирует сигнал в пункт назначения, адресату которому вы звонили в случае с телефоном, или же принимает сигнал с радиостанции в случае с радио.

Эта технология проста и эффективна для передачи телефонного звонка.

Однако спрос на быстрый интернет растет, пропорционально росту людей, обучившихся использованию интернета и гаджетов, соответственно пропускную способность нужно тоже улучшать, иначе это приведет к неизбежному ухудшению связи. (По аналогии с пробкой в часы пик на трассах в городе) Это не касается радио, потому что каждый клиент только принимает сигнал, соответственно увеличение числа реципиентов никак не влияет на качество, но напрямую зависит на телефонную связь и интернет.

Если вы пользовались 3G-интернетом в течение нескольких лет, вы, вероятно, заметили, что заявленные максимальные скорости быстро растут. Начиная примерно с 3,6 Мбит/с для первой серии «широкополосных» широкополосных мобильных устройств, до 7,2 Мбит/с в 2007 г., до 21 Мбит/с в 2008 г., до 42 Мбит/с вскоре после этого, и теперь до 100 Мбит/с с введением 4G в конце 2011 г. С 5G стучится в нашу дверь, есть Некоторые считают, что новое поколение может увеличить скорость до 4 раз с 4G.

Так как же увеличить скорость?

Увеличение скорости - непростое дело - теоретически самый большой фактор, ограничивающий скорость, - это пропускная способность.

Каждой телефонной башне присваивается общая ширина частот, на которых она может передаваться, и каждому подключенному человеку выделяется небольшой канал определенной ширины. Это означает, что каждая башня имеет ограниченное число клиентов, которые она может обслуживать, прежде чем она станет перегруженной.

Можно попробовать увеличить скорость – увеличив канал для каждого клиента – это значительно уменьшит количество людей, которое эта вышка сможет обслуживать в одну единицу времени. Увеличит скорость, но уменьшит пропускную способность, соответственно по такому плану надо значительно увеличивать количество вышек. Это работает в городской среде, но не выгодно загородом. Слишком дорого.

Скорость также ограничена отношением сигнал/шум (SNR), для улучшения этого мы можем увеличить мощность (или громкость) передачи, чтобы телефонная вышка могла «лучше слышать» нас, но это приводит к уменьшение дальности действия.

После того, как мы снизили все характеристики, которые мы можем получить от передачи от антенны к антенне, мы должны подойти к проблеме по-другому.

Вот где MIMO начинает играть - если мы не можем улучшить воздушную передачу, почему бы не увеличить количество антенн?

MIMO – это акроним Multiple-In, Multiple-Out, что переводится как «множественный вход, множественный выход».

Нам нужно больше антенн!

Используя несколько антенн, мы можем забыть о трудностях передачи по воздуху и вместо этого возложить нагрузку на оборудование обработки сигналов в вашем модеме.

Поскольку все антенны передают на одинаковых частотах, от телефонной вышки не требуется дополнительная полоса пропускания для каждого пользователя.

Данные сначала разделяют на несколько потоков, а потом собираются в точке приема. Приемник спроектирован так, чтобы учитывать небольшую разницу во времени между приемами каждого сигнала, а также дополнительные шумы или помехи и даже потерянные сигналы.

Важно знать, что MIMO включается и выключается модемом.

Решение о том, использовать ли MIMO, согласовывается с вышкой сотовой связи, в результате чего оценивается качество принятых и передаваемых сигналов (показатель, известный как CQI).

Когда уровень или качество сигнала низкое, модему сложно различить два потока данных, поэтому, когда уровни сигнала падают ниже определенного порогового уровня, MIMO выключается, и модем работает только с одной антенной.

Выводы

Из всего выше сказанного можно сделать вывод что MIMO – это технология улучшения передачи и приема сигнала, путем использования нескольких антенн. Это не означает, что нужно покупать две одинаковых антенны таким образом имитировать MIMO, это так не работает. Есть специальные антенны, которые уже «заточены» под данную технологию. Список антенн с MIMO в наших магазинах. Но тут важно понимать, что хоть потенциально MIMO может дать быстрее скорость, оно несет и большие расходы, т.к. обычно такие антенны чуть дороже обычных аналогов, а также необходимо покупать не одну кабельную сборку, а две (исключение антенны в которых модем находится в самой антенне). А также сам MIMO может по итогу не работать по причине упомянутой в тексте выше.

Статья имеет ознакомительный характер и не претендует на истину в научном плане, некоторые понятия могли быть упрощены или искажены для упрощения понимания читателем.