Обзор и определения форматов или конфигураций MIMO: SISO, SIMO, MISO и MIMO для разнесения приемников и разнесений передатчиков и т. д.
Существует ряд различных конфигураций или форматов MIMO, которые можно использовать. Они называются SISO, SIMO, MISO и MIMO. Эти разные форматы MIMO имеют разные преимущества и недостатки — их можно сбалансировать, чтобы обеспечить оптимальное решение для любого конкретного приложения. Различные форматы MIMO — SISO, SIMO, MISO и MIMO требуют разного количества антенн, а также имеют разные уровни сложности. Также в зависимости от формата может потребоваться обработка на одном или другом конце канала — это может повлиять на любые принимаемые решения.
SISO, SIMO, MISO, терминология MIMO
Различные формы антенной технологии относятся к одному или нескольким входам и выходам. Они связаны с радиоканалом. Таким образом, входом является передатчик, поскольку он передает в канал или путь прохождения сигнала, а выходом является приемник. Он находится на выходе беспроводной связи.
поэтому различные формы каналов с одной или несколькими антеннами определяются следующим образом:
- SISO — один вход, один выход;
- SIMO — один вход, несколько выходов;
- MISO — несколько входов, один выход;
- MIMO — несколько входов и несколько выходов.
Термин MU-MIMO также используется для многопользовательской версии MIMO, как описано ниже.
MIMO — SISO
Простейшая форма радиоканала может быть определена в терминах MIMO как SISO — Single Input Single Output. Фактически это стандартный радиоканал — этот передатчик работает с одной антенной, как и приемник. Никакого разнообразия и дополнительной обработки не требуется.
Преимуществом системы SIS является ее простота. SISO не требует обработки с точки зрения различных форм разнообразия, которые могут использоваться. Однако производительность канала SISO ограничена. Помехи и замирания повлияют на систему больше, чем система MIMO, использующая некоторую форму разнесения, а полоса пропускания канала ограничена законом Шеннона — пропускная способность зависит от ширины полосы канала и отношения сигнал/шум.
MIMO — SIMO
Версия MIMO SIMO или с одним входом и несколькими выходами возникает, когда передатчик имеет одну антенну, а приемник — несколько антенн. Это также известно как приемное разнесение. Он часто используется для включения системы приемника, которая принимает сигналы от нескольких независимых источников, для борьбы с эффектами замирания. Он уже много лет используется на коротковолновых станциях прослушивания/приема для борьбы с эффектами ионосферного замирания и помех.
Преимущество SIMO заключается в том, что его относительно легко реализовать, хотя у него есть некоторые недостатки, заключающиеся в том, что обработка требуется в приемнике. Использование SIMO может быть вполне приемлемым во многих приложениях, но если приемник находится в мобильном устройстве, таком как мобильный телефон, уровни обработки могут быть ограничены размером, стоимостью и расходом заряда батареи.
Можно использовать две формы SIMO:
- SIMO с коммутируемым разнесением: эта форма SIMO ищет самый сильный сигнал и переключается на эту антенну.
- Сочетание SIMO с максимальным соотношением: эта форма SIMO принимает оба сигнала и суммирует их, чтобы получить комбинацию. Таким образом, сигналы от обеих антенн вносят вклад в общий сигнал.
MIMO — MISO
MISO также называется разнесением передачи. В этом случае одни и те же данные передаются избыточно с двух передающих антенн. Затем приемник может принимать оптимальный сигнал, который затем можно использовать для извлечения требуемых данных.
Преимущество использования MISO заключается в том, что несколько антенн и избыточное кодирование/обработка переносятся с приемника на передатчик. В таких случаях, как UE мобильных телефонов, это может быть значительным преимуществом с точки зрения места для антенн и снижения уровня обработки, необходимой в приемнике для избыточного кодирования. Это положительно влияет на размер, стоимость и срок службы батареи, поскольку более низкий уровень обработки требует меньшего потребления батареи.
MIMO
Если на каждом конце радиоканала имеется более одной антенны, это называется MIMO — Multiple Input Multiple Output. MIMO можно использовать для улучшения как надежности канала, так и его пропускной способности.
Чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами MIMO, необходимо иметь возможность использовать кодирование в каналах для разделения данных по разным путям. Это требует обработки, но обеспечивает дополнительную надежность канала/пропускную способность данных. Существует много форматов MIMO, которые можно использовать от SISO через SIMO и MISO до полных систем MIMO. Все они способны обеспечить значительное улучшение характеристик, но, как правило, за счет дополнительной обработки и количества используемых антенн. Баланс производительности с затратами, размером, доступной обработкой и результирующим сроком службы батареи необходимо учитывать при выборе правильного варианта.