קיצור MIMO הוא פלט מרובה-קלט. זוהי תקשורת רדיו אלחוטית וטכנולוגיה רב-נתיבית המוזכרת ומשמשת בימים רבים בטכנולוגיות חדשות. טכניקה זו פותחה לשיפור מערכת התקשורת האלחוטית באמצעות אנטנות מרובות במשדר, במקלט או בשניהם. Vo-LTE, LTE (Long Term Evolution), Wi-Max, Wi-Fi וטכנולוגיות רדיו רבות אחרות, אלחוטיות ו- RF, משתמשות בטכנולוגיית MIMO האלחוטית החדשה כדי לספק יכולת קישור מוגדלת ויעילות ספקטרלית בשילוב עם אמינות קישורים משופרת.

יסודות פלט מרובים של קלט MIMO

תקשורת MIMO (Multiple-In, Multiple Out) שולחת מידע זהה למספר אותות בו זמנית דרך אנטנות מרובות, באמצעות ערוץ רדיו יחיד.

מערכת MIMO

היא משתמשת באנטנות מרובות כדי לשפר את איכות האות וחוזק של ערוץ קישור RF בצורה של מגוון אנטנות. הנתונים מחולקים למספר זרמי נתונים בנקודת השידור ומוסדרים מחדש בצד הקליטה על ידי תצורת רדיו MIMO אחרת עם מספר זהה של אנטנות.

בעיקרון, אמצעי תקשורת עשוי להיות מושפע מדעיכת האות וזה ישפיע על יחס האות לרעש. אם ניתן לגרום לכך שאלו יושפעו בדרכים שונות מדרך האות, ההסתברות שכולן יושפעו בו זמנית מופחתת במידה ניכרת. בהתאם, מגוון עוזר לייצב קישור ומשפר ביצועים, ומפחית את שיעורי השגיאות.

ריבוב מרחבי ומגוון מרחבי משמשות שתי מתודולוגיות לספק שיפורים ביחס האות לרעש (SNR) והן מאופיינות בשיפור אמינות המערכת ביחס לצורות דהייה שונות.

תפיסת המגוון המרחבי

עיקרון הגיוון הוא לספק למקלט מספר גרסאות של אותו אות. ברוב הסביבות בהן פועלות מערכות תקשורת אלחוטיות, עוצמת האות המתקבל משתנה עם הזמן שנקרא Fading.

דהייה משפילה משמעותית את ביצועי התקשורת בכך שהיא גורמת להגדלת ההסתברות לשגיאת סיביות בהשוואה למה שהיה אם רק רעש לבן היה קיים.

האיור שלהלן מראה את ההסתברות לשגיאת סיביות כפונקציה של אנרגיית סיביות לצפיפות הספקטרלית של עוצמת הרעש, Eb / N0. התצפית השנייה היא שעבור דהיית ריילי, שהיא סוג דהייה המוערך באיור זה, המתרחשת לעתים קרובות בפועל, הסתברות השגיאה פוחתת באופן ליניארי כאשר היא מתווה בסולם לוגריתמי מול Eb / N0 המתוכנן ב- dB.

סולם לוגריתמי כנגד Eb / N0 המתוכנן ב- dB

הרעיון של ריבוב מרחבי

ריבוב מרחבי מתייחס להעברת זרמי נתונים מרובים בערוץ רב-מסלולי על ידי ניצול רב-נתיב. על ידי כך, מספר ערוצי נתונים מסוגלים להיות מועברים בו זמנית על גבי אותה תדר תדרים, מה שמאפשר להעביר מספר גדול של ביטים בשנייה לכל הרץ של ספקטרום.

“מעגל מסננים ברמת קו גבוהה ”

ריבוב מרחבי מקביל לסוגים אחרים נפוצים יותר של תוכניות ריבוב כגון ריבוב חלוקת תדרים (FDM), ריבוב חלוקת זמן (TDM).

משתמש יחיד ו- MIMO רב משתמשים

משתמש יחיד MIMO מתייחס ל- MIMO קונבנציונאלי שבו רק צומת משדר אחד וצומת מקבל אחד, ולצומת המשדר יש אנטנות מרובות. ב- MIMO רב-משתמשי, משתמשי סלולר ניידים, כל אחד עם אנטנה אחת, משדרים לתחנת בסיס, ותחנת הבסיס מעבדת את האותות מכל אחד מהניידים הנפרדים כאילו הם מגיעים ממספר אנטנות שידור בצומת אחד.

במקרה זה, תחנת הבסיס מבצעת אותה פעולה כמו המקלט. כך שמשתמשים ניידים מרובים יכולים להעביר את הנתונים באותו רוחב פס, ותחנת הבסיס מסוגלת לפרק את זרמי הנתונים האישיים באמצעות טכניקות קידוד מרחביות.

ב- MIMO רב-משתמשי מאפשר למשתמשים סלולריים רבים יותר להעביר בו זמנית בנתיב העלייה באותו רוחב הפס ממה שהיה אפשרי אחרת.

דיאגרמת חסימות בסיסית של מערכת MIMO

האיור להלן מציג את דיאגרמת החסימה הבסיסית של מערכות MIMO. פיסות המידע שיועברו מקודדות באמצעות מקודד קונבנציונאלי. וזה כדי להשתלב. מילת הקוד השזורה ממופה לסמלי נתונים (סמלי אפנון משרעת מרובע) באמצעות מיפוי סמלים.

דיאגרמת חסימות בסיסית של מערכת MIMO

סמלי נתונים אלה נקלטים למקודד זמן-זמן שמפיק, זרם נתונים מרחבי אחד או יותר. זרמי הנתונים המרחבים ממופים לאנטנות השידור על ידי בלוק קידוד מקדים בזמן.

האותות המשוגרים מהאנטנות המשדרות מתפשטים דרך הערוץ ומגיעים למערך האנטנות המקבלות. המקלט אוסף את האותות בפלט של כל אלמנט אנטנה קולט והופך את פעולות המשדר על מנת לפענח את הנתונים: לקבל עיבוד זמן-זמן, ואחריו פענוח זמן-זמן, מיפוי סמל, פירוק בין-פענוח ופענוח.

היתרונות של MIMO

Multiple-in Multiple-out מנצל את הריבוב המרחבי כדי להגדיל את רוחב הפס והטווח האלחוטי.
אלגוריתמי MIMO שולחים מידע על פני שתי אנטנות או יותר והמידע מתקבל גם באמצעות אנטנות מרובות.
מערכות MIMO מספקות רווח קיבולי מדויק על פני מערכות RF אנטנות בודדות קונבנציונליות, יחד עם תקשורת אמינה יותר.