En la radio , de múltiples entradas y múltiples salidas , o MIMO ( / m aɪ m oʊ , m i m oʊ / ), es un método para multiplicar la capacidad de un enlace de radio con transmisión múltiple y la recepción de las antenas para explotar la propagación multitrayecto . [1] MIMO se ha convertido en un elemento esencial de los estándares de comunicación inalámbrica, incluidos IEEE 802.11n (Wi-Fi), IEEE 802.11ac (Wi-Fi), HSPA + (3G), WiMAX y Long Term Evolution(LTE). Más recientemente, MIMO se ha aplicado a la comunicación de línea eléctrica para instalaciones de tres cables como parte del estándar ITU G.hn y de la especificación HomePlug AV2. [2] [3]
En un momento, en inalámbrico, el término "MIMO" se refería al uso de múltiples antenas en el transmisor y el receptor. En el uso moderno, "MIMO" se refiere específicamente a una técnica práctica para enviar y recibir más de una señal de datos simultáneamente sobre el mismo canal de radio mediante la explotación de la propagación por trayectos múltiples . Aunque este fenómeno de "trayectorias múltiples" puede ser interesante, es el uso de la multiplexación por división de frecuencia ortogonal para codificar los canales el responsable del aumento de la capacidad de datos. MIMO es fundamentalmente diferente de las técnicas de antena inteligente desarrolladas para mejorar el rendimiento de una única señal de datos, como la formación de haces y la diversidad .
Historia
Investigaciones tempranas
MIMO a menudo se remonta a trabajos de investigación de la década de 1970 sobre sistemas de transmisión digital multicanal e interferencia (diafonía) entre pares de cables en un haz de cables: AR Kaye y DA George (1970), [4] Branderburg y Wyner (1974), [5 ] y W. van Etten (1975, 1976). [6] Aunque estos no son ejemplos de explotación de la propagación por trayectos múltiples para enviar múltiples flujos de información, algunas de las técnicas matemáticas para tratar la interferencia mutua resultaron útiles para el desarrollo de MIMO. A mediados de la década de 1980, Jack Salz, de Bell Laboratories, llevó esta investigación un paso más allá, investigando sistemas multiusuario que operaban sobre "redes lineales mutuamente acopladas con fuentes de ruido aditivo", como la multiplexación por división de tiempo y los sistemas de radio con polarización doble. [7]
Se desarrollaron métodos para mejorar el rendimiento de las redes de radio celular y permitir una reutilización de frecuencias más agresiva a principios de la década de 1990. El acceso múltiple por división de espacio (SDMA) utiliza antenas direccionales o inteligentes para comunicarse en la misma frecuencia con usuarios en diferentes ubicaciones dentro del alcance de la misma estación base. Richard Roy y Björn Ottersten , investigadores de ArrayComm , propusieron un sistema SDMA en 1991. Su patente estadounidense (No. 5515378 emitida en 1996 [8] ) describe un método para aumentar la capacidad utilizando "una serie de antenas receptoras en la estación base "con una" pluralidad de usuarios remotos ".
Invención
Arogyaswami Paulraj y Thomas Kailath propusieron una técnica de multiplexación inversa basada en SDMA en 1993. Su patente de EE. UU. (Nº 5.345.599 publicada en 1994 [9] ) describía un método de transmisión a altas velocidades de datos dividiendo una señal de alta velocidad "en varias -las señales de velocidad "que se transmitirán desde" transmisores separados espacialmente "y se recuperarán mediante la red de antenas receptoras en función de las diferencias en las" direcciones de llegada ". Paulraj fue galardonado con el prestigioso Premio Marconi en 2014 por "sus contribuciones pioneras al desarrollo de la teoría y las aplicaciones de las antenas MIMO. ... Su idea de usar múltiples antenas tanto en las estaciones transmisoras como receptoras, que está en el corazón de la alta actual WiFi de alta velocidad y sistemas móviles 4G: ha revolucionado la tecnología inalámbrica de alta velocidad ". [10]
En un artículo de abril de 1996 y una patente posterior, Greg Raleigh propuso que la propagación natural por trayectos múltiples se puede explotar para transmitir múltiples flujos de información independientes utilizando antenas coubicadas y procesamiento de señales multidimensionales. [11] El documento también identificó soluciones prácticas para la modulación ( MIMO-OFDM ), codificación, sincronización y estimación de canales. Más tarde ese año (septiembre de 1996) Gerard J. Foschini presentó un artículo que también sugería que es posible multiplicar la capacidad de un enlace inalámbrico usando lo que el autor describió como "arquitectura de espacio-tiempo en capas". [12]
Greg Raleigh, VK Jones y Michael Pollack fundaron Clarity Wireless en 1996 y construyeron y probaron en campo un prototipo de sistema MIMO. [13] Cisco Systems adquirió Clarity Wireless en 1998. [14] Bell Labs construyó un prototipo de laboratorio demostrando su tecnología V-BLAST (Vertical-Bell Laboratories Layered Space-Time) en 1998. [15] Arogyaswami Paulraj fundó Iospan Wireless a finales de 1998 para desarrollar productos MIMO-OFDM. Intel adquirió Iospan en 2003. [16] V-BLAST nunca se comercializó y ni Clarity Wireless ni Iospan Wireless enviaron productos MIMO-OFDM antes de ser adquiridos. [17]
Estándares y comercialización
La tecnología MIMO se ha estandarizado para LAN inalámbricas , redes de telefonía móvil 3G y redes de telefonía móvil 4G y ahora tiene un uso comercial generalizado. Greg Raleigh y VK Jones fundaron Airgo Networks en 2001 para desarrollar conjuntos de chips MIMO-OFDM para LAN inalámbricas. El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) creó un grupo de trabajo a fines de 2003 para desarrollar un estándar de LAN inalámbrica que ofreciera al menos 100 Mbit / s de rendimiento de datos de usuario. Hubo dos propuestas principales en competencia: TGn Sync fue respaldado por compañías como Intel y Philips , y WWiSE fue respaldado por compañías como Airgo Networks, Broadcom y Texas Instruments . Ambos grupos acordaron que el estándar 802.11n se basaría en MIMO-OFDM con opciones de canal de 20 MHz y 40 MHz. [18] TGn Sync, WWiSE y una tercera propuesta (MITMOT, respaldada por Motorola y Mitsubishi ) se fusionaron para crear lo que se llamó la propuesta conjunta. [19] En 2004, Airgo se convirtió en la primera empresa en enviar productos MIMO-OFDM. [20] Qualcomm adquirió Airgo Networks a finales de 2006. [21] El estándar final 802.11n admitía velocidades de hasta 600 Mbit / s (utilizando cuatro flujos de datos simultáneos) y se publicó a finales de 2009. [22]
Surendra Babu Mandava y Arogyaswami Paulraj fundaron Beceem Communications en 2004 para producir conjuntos de chips MIMO-OFDM para WiMAX . La empresa fue adquirida por Broadcom en 2010. [23] WiMAX se desarrolló como una alternativa a los estándares celulares, se basa en el estándar 802.16e y utiliza MIMO-OFDM para ofrecer velocidades de hasta 138 Mbit / s. El estándar 802.16m más avanzado permite velocidades de descarga de hasta 1 Gbit / s. [24] Clearwire , una subsidiaria de Sprint-Nextel , construyó una red WiMAX a nivel nacional en los Estados Unidos , cubriendo 130 millones de puntos de presencia (PoP) a mediados de 2012. [25] Sprint anunció posteriormente planes para desplegar LTE (el estándar 4G celular) que cubre 31 ciudades a mediados de 2013 [26] y cerrar su red WiMAX a finales de 2015. [27]
El primer estándar celular 4G fue propuesto por NTT DoCoMo en 2004. [28] La evolución a largo plazo (LTE) se basa en MIMO-OFDM y continúa siendo desarrollado por el Proyecto de Asociación de 3ª Generación (3GPP). LTE especifica velocidades de enlace descendente de hasta 300 Mbit / s, velocidades de enlace ascendente de hasta 75 Mbit / s y parámetros de calidad de servicio como baja latencia. [29] LTE Advanced agrega soporte para picocélulas, femtocélulas y canales multiportadora de hasta 100 MHz de ancho. LTE ha sido adoptado por los operadores GSM / UMTS y CDMA. [30]
Los primeros servicios LTE fueron lanzados en Oslo y Estocolmo por TeliaSonera en 2009. [31] Actualmente hay más de 360 redes LTE en 123 países operativas con aproximadamente 373 millones de conexiones (dispositivos). [32]
Funciones
MIMO se puede subdividir en tres categorías principales: precodificación , multiplexación espacial (SM) y codificación de diversidad .
La precodificación es la formación de haces de múltiples flujos, en la definición más estrecha. En términos más generales, se considera todo el procesamiento espacial que se produce en el transmisor. En la formación de haces (de flujo único), la misma señal se emite desde cada una de las antenas de transmisión con la fase apropiada y la ponderación de ganancia de modo que la potencia de la señal se maximiza en la entrada del receptor. Los beneficios de la formación de haces son aumentar la ganancia de la señal recibida, haciendo que las señales emitidas desde diferentes antenas se sumen de manera constructiva, y reducir el efecto de desvanecimiento por trayectos múltiples. En la propagación en línea de visión , la formación de haces da como resultado un patrón direccional bien definido. Sin embargo, los haces convencionales no son una buena analogía en las redes celulares, que se caracterizan principalmente por la propagación por trayectos múltiples . Cuando el receptor tiene múltiples antenas, la formación de haz de transmisión no puede maximizar simultáneamente el nivel de señal en todas las antenas de recepción, y la precodificación con múltiples flujos es a menudo beneficiosa. Tenga en cuenta que la precodificación requiere el conocimiento de la información de estado del canal (CSI) en el transmisor y el receptor.
La multiplexación espacial requiere una configuración de antena MIMO. En la multiplexación espacial, [33] una señal de alta tasa se divide en múltiples flujos de menor tasa y cada flujo se transmite desde una antena de transmisión diferente en el mismo canal de frecuencia. Si estas señales llegan al conjunto de antenas del receptor con firmas espaciales suficientemente diferentes y el receptor tiene un CSI preciso, puede separar estos flujos en canales (casi) paralelos. La multiplexación espacial es una técnica muy poderosa para aumentar la capacidad del canal con relaciones señal-ruido (SNR) más altas. El número máximo de flujos espaciales está limitado por el número menor de antenas en el transmisor o receptor. La multiplexación espacial se puede utilizar sin CSI en el transmisor, pero se puede combinar con la precodificación si CSI está disponible. La multiplexación espacial también se puede utilizar para la transmisión simultánea a múltiples receptores, conocida como acceso múltiple por división de espacio o MIMO multiusuario , en cuyo caso se requiere CSI en el transmisor. [34] La programación de receptores con diferentes firmas espaciales permite una buena separabilidad.
Las técnicas de codificación de diversidad se utilizan cuando no hay conocimiento del canal en el transmisor. En los métodos de diversidad, se transmite un solo flujo (a diferencia de los múltiples flujos en la multiplexación espacial), pero la señal se codifica utilizando técnicas denominadas codificación espacio-temporal . La señal se emite desde cada una de las antenas de transmisión con codificación completa o casi ortogonal. La codificación de diversidad aprovecha el desvanecimiento independiente en los enlaces de múltiples antenas para mejorar la diversidad de la señal. Debido a que no hay conocimiento del canal, no hay formación de haces ni ganancia de matriz a partir de la codificación de diversidad. La codificación de diversidad se puede combinar con la multiplexación espacial cuando el receptor dispone de algún conocimiento del canal.
Formularios
Tipos de múltiples antenas
La tecnología MIMO de múltiples antenas (o MIMO de usuario único) se ha desarrollado e implementado en algunos estándares, por ejemplo, productos 802.11n.
- SISO / SIMO / MISO son casos especiales de MIMO.
- La salida única de entrada múltiple (MISO) es un caso especial cuando el receptor tiene una sola antena. [35]
- Una sola entrada y múltiples salidas (SIMO) es un caso especial cuando el transmisor tiene una sola antena. [35]
- Entrada única salida única (SISO) es un sistema de radio convencional en el que ni el transmisor ni el receptor tienen múltiples antenas.
- Principales técnicas MIMO de usuario único
- Bell Laboratories Layered Space-Time (BLAST), Gerard. J. Foschini (1996)
- Control de frecuencia por antena (PARC), Varanasi, Guess (1998), Chung, Huang, Lozano (2001)
- Control selectivo de frecuencia por antena (SPARC), Ericsson (2004)
- Algunas limitaciones
- El espaciado físico de la antena se selecciona para que sea grande; múltiples longitudes de onda en la estación base. La separación de la antena en el receptor está muy restringida por el espacio en los teléfonos, aunque se están discutiendo técnicas avanzadas de algoritmos y diseño de antenas. Consulte: MIMO multiusuario
Tipos multiusuario
Recientemente, han surgido resultados de la investigación sobre la tecnología MIMO multiusuario. Si bien MIMO multiusuario completo (o MIMO de red) puede tener un mayor potencial, prácticamente, la investigación sobre la tecnología MIMO multiusuario (parcial) (o MIMO multiusuario y multipantalla) es más activa. [36]
- MIMO multiusuario (MU-MIMO)
- En los estándares 3GPP y WiMAX recientes , MU-MIMO está siendo tratada como una de las tecnologías candidatas adoptables en la especificación por varias empresas, incluidas Samsung, Intel, Qualcomm, Ericsson, TI, Huawei, Philips, Nokia y Freescale. Para estas y otras firmas activas en el mercado de hardware móvil, MU-MIMO es más factible para teléfonos celulares de baja complejidad con una pequeña cantidad de antenas de recepción, mientras que el mayor rendimiento por usuario de SU-MIMO de un solo usuario se adapta mejor a los más complejos. dispositivos de usuario con más antenas.
- MIMO multiusuario mejorado: 1) Emplea técnicas de decodificación avanzadas, 2) Emplea técnicas de precodificación avanzadas
- SDMA representa el acceso múltiple por división espacial o el acceso múltiple por superdivisión donde super enfatiza que no se usa la división ortogonal como la división de frecuencia y tiempo, pero se usan enfoques no ortogonales como la codificación de superposición.
- Cooperativa MIMO (CO-MIMO)
- Utiliza varias estaciones base vecinas para transmitir / recibir datos de forma conjunta hacia / desde los usuarios. Como resultado, las estaciones base vecinas no causan interferencias entre celdas como en los sistemas MIMO convencionales.
- Macrodiversidad MIMO
- Una forma de esquema de diversidad espacial que usa múltiples estaciones base de transmisión o recepción para comunicarse de manera coherente con uno o múltiples usuarios que posiblemente estén distribuidos en el área de cobertura, en el mismo tiempo y recurso de frecuencia. [37] [38] [39]
- Los transmisores están muy separados en contraste con los esquemas MIMO de microdiversidad tradicionales, como MIMO de usuario único. En un escenario MIMO de macrodiversidad multiusuario, los usuarios también pueden estar muy separados. Por lo tanto, cada enlace constituyente en el enlace MIMO virtual tiene una SNR de enlace promedio distinta . Esta diferencia se debe principalmente a las diferentes degradaciones del canal a largo plazo, como la pérdida de trayecto y el desvanecimiento en la sombra, que experimentan los diferentes enlaces.
- Los esquemas MIMO de macrodiversidad plantean desafíos teóricos y prácticos sin precedentes. Entre muchos desafíos teóricos, quizás el desafío más fundamental es comprender cómo las diferentes SNR de enlace promedio afectan la capacidad general del sistema y el rendimiento de los usuarios individuales en entornos con desvanecimiento. [40]
- Enrutamiento MIMO
- Enrutamiento de un clúster por un clúster en cada salto, donde el número de nodos en cada clúster es mayor o igual a uno. El enrutamiento MIMO es diferente del enrutamiento convencional (SISO) ya que los protocolos de enrutamiento convencionales enrutan nodo por nodo en cada salto. [41]
- MIMO masivo
- una tecnología en la que el número de terminales es mucho menor que el número de antenas de la estación base (estación móvil). [42] En un entorno de dispersión rico, todas las ventajas del sistema MIMO masivo pueden explotarse utilizando estrategias simples de formación de haces como transmisión de relación máxima (MRT), [43] combinación de relación máxima (MRC) [44] o forzamiento cero ( ZF). Para lograr estos beneficios de MIMO masivo, el CSI preciso debe estar perfectamente disponible. Sin embargo, en la práctica, el canal entre el transmisor y el receptor se estima a partir de secuencias piloto ortogonales que están limitadas por el tiempo de coherencia del canal. Más importante aún, en una configuración multicelda, la reutilización de secuencias piloto de varias células cocanal creará contaminación piloto. Cuando hay contaminación piloto, el rendimiento de MIMO masivo se degrada drásticamente. Para aliviar el efecto de la contaminación del piloto, el trabajo de [45] propone un método simple de asignación de piloto y estimación de canal a partir de secuencias de entrenamiento limitadas. Sin embargo, en 2018 se publicó una investigación de Emil Björnson, Jakob Hoydis, Luca Sanguinetti que ha demostrado que la contaminación del piloto es soluble y ha descubierto que la capacidad de un canal siempre se puede aumentar, tanto en la teoría como en la práctica, aumentando el número de antenas.
Aplicaciones
La tercera generación (3G) (CDMA y UMTS) permite implementar esquemas de diversidad de transmisión de espacio-tiempo, en combinación con la formación de haces de transmisión en las estaciones base. LTE de cuarta generación (4G) y LTE Advanced definen interfaces aéreas muy avanzadas que se basan en gran medida en técnicas MIMO. LTE se enfoca principalmente en MIMO de enlace único que se basa en SpatialMultiplexing y codificación de espacio-tiempo, mientras que LTE-Advanced extiende aún más el diseño a MIMO multiusuario. En las redes de área local inalámbricas (WLAN), la tecnología IEEE 802.11n (Wi-Fi), MIMO se implementa en el estándar utilizando tres técnicas diferentes: selección de antena, codificación espacio-temporal y posiblemente formación de haces. [46]
Las técnicas de multiplexación espacial hacen que los receptores sean muy complejos y, por lo tanto, generalmente se combinan con la multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) o con la modulación de acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal (OFDMA), donde los problemas creados por un canal de múltiples rutas se manejan de manera eficiente. El estándar IEEE 802.16e incorpora MIMO-OFDMA. El estándar IEEE 802.11n, lanzado en octubre de 2009, recomienda MIMO-OFDM.
También está previsto que MIMO se utilice en estándares de radiotelefonía móvil como los recientes 3GPP y 3GPP2 . En 3GPP, los estándares High-Speed Packet Access plus (HSPA +) y Long Term Evolution (LTE) tienen en cuenta MIMO. Además, para soportar completamente los entornos celulares, los consorcios de investigación MIMO, incluido IST-MASCOT, proponen desarrollar técnicas MIMO avanzadas, por ejemplo, MIMO multiusuario (MU-MIMO).
Las arquitecturas de comunicaciones inalámbricas MIMO y las técnicas de procesamiento se pueden aplicar para detectar problemas. Esto se estudia en una subdisciplina llamada radar MIMO .
La tecnología MIMO se puede utilizar en sistemas de comunicaciones no inalámbricos. Un ejemplo es el estándar de redes domésticas ITU-T G.9963 , que define un sistema de comunicaciones por línea eléctrica que utiliza técnicas MIMO para transmitir múltiples señales a través de múltiples cables de CA (fase, neutro y tierra). [2]
Descripción matemática
En los sistemas MIMO, un transmisor envía múltiples flujos a través de múltiples antenas de transmisión. Los flujos de transmisión pasan por un canal de matriz que consta de todos caminos entre el transmitir antenas en el transmisor y recibir antenas en el receptor. Luego, el receptor obtiene los vectores de señal recibida por las múltiples antenas de recepción y decodifica los vectores de señal recibida en la información original. Un sistema MIMO de desvanecimiento plano de banda estrecha se modela como: [ cita requerida ]
dónde y son los vectores de recepción y transmisión, respectivamente, y y son la matriz de canales y el vector de ruido, respectivamente.
Con referencia a la teoría de la información , la capacidad del canal ergódico de los sistemas MIMO donde tanto el transmisor como el receptor tienen información de estado de canal instantánea perfecta es [48]
dónde denota transposición hermitiana yes la relación entre la potencia de transmisión y la potencia de ruido (es decir, transmisión SNR ). La covarianza de señal óptimase logra mediante la descomposición de valores singulares de la matriz de canales y una matriz de asignación de potencia diagonal óptima . La asignación óptima de energía se logra mediante el llenado de agua , [49] es decir
dónde son los elementos diagonales de , es cero si su argumento es negativo, y se selecciona de tal manera que .
Si el transmisor solo tiene información estadística sobre el estado del canal , la capacidad del canal ergódico disminuirá a medida que la covarianza de la señalsolo se puede optimizar en términos de información mutua promedio como [48]
La correlación espacial del canal tiene un fuerte impacto en la capacidad del canal ergódico con información estadística.
Si el transmisor no tiene información sobre el estado del canal , puede seleccionar la covarianza de la señal. para maximizar la capacidad del canal en las estadísticas del peor de los casos, lo que significa y, en consecuencia
Dependiendo de las propiedades estadísticas del canal, la capacidad ergódica no es mayor que veces más grande que el de un sistema SISO.
Detección MIMO
Uno de los principales problemas en MIMO es conocer la matriz de canales en el receptor. En la práctica, en los sistemas de comunicación, el transmisor envía una señal piloto y el receptor aprende el estado del canal (es decir,) de la señal recibida y la señal piloto . Hay varios algoritmos para estimar de múltiples señales recibidas y la señal piloto , como forzamiento cero, [50] cancelación de interferencia sucesiva también conocida como explosión en V , estimación de máxima verosimilitud (asumiendo que el ruido es gaussiano) y recientemente, detección MIMO de red neuronal . [51] [52] A medida que aumenta el número de antenas en el transmisor y el receptor, el problema de detección de MIMO se vuelve más difícil y el enfoque de la red neuronal se vuelve superior, especialmente en presencia de deficiencias. [53]
Pruebas
La prueba de la señal MIMO se centra primero en el sistema transmisor / receptor. Las fases aleatorias de las señales de la subportadora pueden producir niveles de potencia instantáneos que hacen que el amplificador se comprima, provocando momentáneamente distorsión y, en última instancia, errores de símbolo. Las señales con un PAR alto (relación pico a promedio ) pueden hacer que los amplificadores se compriman de manera impredecible durante la transmisión. Las señales OFDM son muy dinámicas y los problemas de compresión pueden ser difíciles de detectar debido a su naturaleza similar al ruido. [54]
Conocer la calidad del canal de señal también es fundamental. Un emulador de canal puede simular cómo funciona un dispositivo en el borde de la celda, puede agregar ruido o puede simular cómo se ve el canal a alta velocidad. Para calificar completamente el rendimiento de un receptor, se puede usar un transmisor calibrado, como un generador de señal vectorial (VSG) y un emulador de canal para probar el receptor en una variedad de condiciones diferentes. Por el contrario, el rendimiento del transmisor en varias condiciones diferentes se puede verificar utilizando un emulador de canal y un receptor calibrado, como un analizador de señales vectoriales (VSA).
Comprender el canal permite manipular la fase y amplitud de cada transmisor para formar un haz. Para formar correctamente un haz, el transmisor necesita comprender las características del canal. Este proceso se denomina sondeo de canal o estimación de canal . Se envía una señal conocida al dispositivo móvil que le permite crear una imagen del entorno del canal. El dispositivo móvil envía las características del canal al transmisor. Luego, el transmisor puede aplicar los ajustes correctos de fase y amplitud para formar un haz dirigido al dispositivo móvil. Esto se denomina sistema MIMO de circuito cerrado. Para la formación de haces , es necesario ajustar las fases y la amplitud de cada transmisor. En un formador de haz optimizado para diversidad espacial o multiplexación espacial, cada elemento de antena transmite simultáneamente una combinación ponderada de dos símbolos de datos. [55]
Literatura
Investigadores principales
Los artículos de Gerard J. Foschini y Michael J. Gans, [56] Foschini [57] y Emre Telatar [58] han demostrado que la capacidad del canal (un límite superior teórico en el rendimiento del sistema) para un sistema MIMO aumenta a medida que el número de el número de antenas aumenta, proporcionalmente al número menor de antenas transmisoras y al número de antenas receptoras. Esto se conoce como la ganancia de multiplexación y este hallazgo básico en la teoría de la información es lo que llevó a una gran cantidad de investigación en esta área. A pesar de los modelos de propagación simples utilizados en los trabajos seminales antes mencionados, la ganancia de multiplexación es una propiedad fundamental que puede demostrarse en casi cualquier modelo de propagación de canal físico y con hardware práctico que sea propenso a fallas en el transceptor. [59]
Los trabajos del Dr. Fernando Rosas y el Dr. Christian Oberli han demostrado que todo el enlace MIMO SVD se puede aproximar mediante el promedio del SER de los canales Nakagami-m. [60] Esto lleva a caracterizar los canales propios de N × N canales MIMO con N mayor que 14, mostrando que el canal propio más pequeño se distribuye como un canal de Rayleigh, los siguientes cuatro canales propios se distribuyen estrechamente como canales Nakagami-m con m = 4, 9, 25 y 36, y los N - 5 canales propios restantes tienen estadísticas similares a un canal de ruido blanco gaussiano aditivo (AWGN) con una relación señal / ruido de 1 dB. También se muestra que el 75% de la ganancia de potencia media total del canal MIMO SVD va al tercio superior de todos los canales propios.
Un libro de texto de A. Paulraj, R. Nabar y D. Gore ha publicado una introducción a esta área. [61] También hay muchos otros libros de texto principales disponibles. [62] [63] [64]
Compensación entre diversidad y multiplexación
Existe una compensación fundamental entre la diversidad de transmisión y las ganancias de multiplexación espacial en un sistema MIMO (Zheng y Tse, 2003). [65] En particular, lograr altas ganancias de multiplexación espacial es de gran importancia en los sistemas inalámbricos modernos. [66]
Otras aplicaciones
Dada la naturaleza de MIMO, no se limita a la comunicación inalámbrica. También se puede utilizar para comunicaciones por cable . Por ejemplo, se ha propuesto un nuevo tipo de tecnología DSL (gigabit DSL) basado en canales Binder MIMO.
Teoría de muestreo en sistemas MIMO
Una cuestión importante que atrae la atención de ingenieros y matemáticos es cómo utilizar las señales de múltiples salidas en el receptor para recuperar las señales de múltiples entradas en el transmisor. En Shang, Sun y Zhou (2007) se establecen las condiciones suficientes y necesarias para garantizar la recuperación completa de las señales multi-entrada. [67]
Ver también
- Diversidad de antenas
- Beamforming
- Unión de canales
- Información del estado del canal
- Codificación de papel sucio
- Duplex (telecomunicaciones)
- Historia de las antenas inteligentes
- IEEE 802.11
- IEEE 802.16
- Macrodiversidad
- MIMO-OFDM
- MIMO multiusuario
- Control de tarifa unitaria por usuario
- Matriz en fase
- Precodificación
- Red de frecuencia única (SFN)
- Antena inteligente
- Código de bloque de espacio-tiempo
- Código espacio-tiempo
- Multiplexación espacial
- Wifi
- WiMAX MIMO
Referencias
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enlaces externos
- Mediciones de propagación de canal NIST UWB-MIMO en el espectro de 2 a 8 GHz
- Afrontando los desafíos de prueba de 4G LTE
- Los fundamentos de OFDM
- MIMO: el futuro de la tecnología inalámbrica: desafíos de prueba para WiMAX, HSPA + y LTE
- Los desafíos de pasar a los sistemas MIMO
- El sistema de prueba de RF aborda señales MIMO 4 × 4
- El papel de las mediciones de EVM en la caracterización del rendimiento de modulación del amplificador
- Vistas de la industria: los sistemas 4G presentan nuevos desafíos de prueba de diseño
- Revisión de la literatura de MIMO
- Interacción de canal virtual de múltiples rutas inalámbricas y antena