WiMAX MIMO

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  «WiMAX MIMO»  -  новости  · газеты  · книги  · научный сотрудник  · JSTOR ( апрель 2009 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Изображение платы WiMAX MIMO с RFIC WiMAX MIMO

WiMAX MIMO относится к использованию технологии связи с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO) в WiMAX , который является торговой маркой технологии для реализации стандарта IEEE 802.16 .

Фон [ править ]

WiMAX [ править ]

WiMAX - это торговая марка технологии для реализации стандарта IEEE 802.16 , который определяет эфирный интерфейс на PHY (физическом уровне) и MAC (средний уровень управления доступом). Помимо определения поддержки различной ширины полосы частот и адаптивной модуляции и кодирования, он также определяет поддержку антенн MIMO для обеспечения хороших характеристик вне зоны прямой видимости (NLOS) .

См. Также : Форум WiMax

MIMO [ править ]

MIMO расшифровывается как Multiple Input и Multiple Output и относится к технологии, в которой на базовой станции есть несколько антенн, а на мобильном устройстве - несколько антенн. Типичное использование технологии с множеством антенн включает сотовые телефоны с двумя антеннами, портативные компьютеры с двумя антеннами (например, встроенные в левую и правую стороны экрана), а также устройства CPE с несколькими выступающими антеннами.

Преобладающая реализация сотовой сети заключается в наличии нескольких антенн на базовой станции и одной антенны на мобильном устройстве . Это сводит к минимуму стоимость мобильной радиосвязи. Поскольку стоимость радиочастотных (РЧ) компонентов в мобильных устройствах снижается, вторые антенны в мобильных устройствах могут стать более распространенными. Несколько антенн мобильных устройств в настоящее время используются в технологии Wi-Fi (например, IEEE 802.11n), где сотовые телефоны, ноутбуки и другие устройства с поддержкой Wi-Fi часто имеют две или более антенны.

Технология MIMO в WiMAX [ править ]

Реализации WiMAX, использующие технологию MIMO, стали важными. Использование технологии MIMO улучшает прием и обеспечивает лучшую дальность и скорость передачи. Реализация MIMO также дает WiMAX значительное повышение спектральной эффективности . ^[1]

Автосогласование MIMO [ править ]

Конфигурация MIMO, определенная 802.16, динамически согласовывается между каждой отдельной базовой станцией и мобильной станцией. Спецификация 802.16 поддерживает возможность поддержки множества мобильных станций с различными возможностями MIMO. Это помогает максимизировать пропускную способность сектора за счет использования различных возможностей мобильных станций различных производителей.

Space Time Code [ править ]

Спецификация 802.16 поддерживает технологию разнесения передачи с несколькими входами и одним выходом (MISO) , которую обычно называют пространственно-временным кодом (STC) . В этом методе две или более антенны используются на передатчике и одна антенна на приемнике. Использование нескольких приемных антенн (таким образом, MIMO) может дополнительно улучшить прием передаваемых сигналов STC.

При скорости разнесения передачи = 1 (также известной как «Матрица A» в стандарте 802.16) разные комбинации битов данных передаются на две разные антенны в течение одного и того же символа. Сопряжение и / или инверсия тех же двух созвездий снова передается на те же антенны во время следующего символа. Скорость передачи данных с STC остается такой же, как в базовом случае. Принятый сигнал более устойчивый при использовании этого метода из-за избыточности передачи. Эта конфигурация обеспечивает производительность, аналогичную случаю с двумя приемными антеннами и одной антенной передатчика.

Пространственное мультиплексирование [ править ]

Спецификация 802.16 также поддерживает технологию MIMO пространственного мультиплексирования (SMX) , также известную как скорость разнесения передачи = 2 (также известная как «Матрица B» в стандарте 802.16). Вместо того, чтобы передавать один и тот же бит по двум антеннам, этот метод передает один бит данных с первой антенны, а другой бит - со второй антенны одновременно, для каждого символа. Если у приемника более одной антенны и сигнал достаточного качества, приемник может разделять сигналы. Этот метод требует дополнительной сложности и затрат как на передатчик, так и на приемник. Однако с двумя передающими антеннами и двумя приемными антеннами данные могут передаваться в два раза быстрее по сравнению с системами, использующими пространственно-временные коды, только с одной приемной антенной.

Использование в сети WiMAX пространственного мультиплексирования [ править ]

Одним из конкретных способов использования пространственного мультиплексирования является его применение к пользователям с наилучшим качеством сигнала, так что на передачу им тратится меньше времени. Пользователи, качество сигнала которых слишком низкое, чтобы разрешить пространственно мультиплексированные сигналы, остаются с традиционной передачей. Это позволяет оператору предлагать более высокие скорости передачи данных некоторым пользователям и / или обслуживать большее количество пользователей. Механизм динамического согласования спецификации WiMAX помогает реализовать это использование.

WiMAX MISO / MIMO с четырьмя антеннами [ править ]

Спецификация 802.16 также поддерживает использование четырех антенн. Поддерживаются три конфигурации.

WiMAX с четырьмя антеннами, режим 1 [ править ]

При скорости = 1 с использованием четырех антенн данные передаются четыре раза на символ, причем каждый раз данные сопряжены и / или инвертируются. Это не изменяет скорость передачи данных, но придает сигналу большую устойчивость и позволяет избежать внезапного увеличения количества ошибок.

WiMAX, четыре антенны, режим 2 [ править ]

При скорости = 2 с использованием четырех антенн скорость передачи данных увеличивается только вдвое, но повышается надежность, так как одни и те же данные передаются дважды по сравнению с только один раз при использовании двух антенн.

WiMAX с четырьмя антеннами, режим Matrix C [ править ]

Третья конфигурация, которая доступна только с использованием четырех антенн, - это матрица C, где разные биты данных передаются с четырех антенн на символ, что дает ему в четыре раза большую скорость передачи данных.

Примечание. MRC (комбинирование максимального соотношения) предоставляется по усмотрению поставщика и улучшает скорость и диапазон. В WiMAX MRC на базовой станции иногда также называют формированием луча приема.

См. Также : Пространственно-временное кодирование и пространственное мультиплексирование

Другие передовые методы MIMO, применяемые к WiMAX [ править ]

Совместная MIMO восходящей линии связи [ править ]

Связанный с этим метод называется Uplink Collaborative MIMO, когда пользователи передают одновременно на одной и той же частоте. Этот тип пространственного мультиплексирования улучшает пропускную способность сектора, не требуя наличия нескольких передающих антенн на мобильном устройстве. Обычным методом без MIMO для этого в OFDMA является планирование различных мобильных станций в разных точках на частотно-временной карте OFDMA. Совместное пространственное мультиплексирование (Collaborative MIMO) сравнимо с обычным пространственным мультиплексированием, когда несколько потоков данных передаются с нескольких антенн на одном устройстве.

Совместная MIMO восходящей линии связи WiMAX [ править ]

В случае WiMAX совместная MIMO восходящей линии связи представляет собой пространственное мультиплексирование с двумя разными устройствами, каждое с одной антенной. Эти передающие устройства взаимодействуют в том смысле, что оба устройства должны быть синхронизированы по времени и частоте, чтобы намеренное перекрытие происходило в контролируемых условиях. Тогда два потока данных будут мешать друг другу. Пока качество сигнала достаточно хорошее и приемник на базовой станции имеет по крайней мере две антенны, два потока данных можно снова разделить. Этот метод иногда также называют виртуальным пространственным мультиплексированием.

Другие методы радиосвязи, связанные с MIMO, применяемые к WiMAX [ править ]

Адаптивное управление антенной (AAS), также известное как формирование луча [ править ]

Связанный с MIMO метод, который можно использовать с WiMAX, называется AAS или Beamforming . Используются несколько антенн и несколько сигналов, которые затем формируют луч с целью улучшения передачи на нужную станцию. В результате уменьшаются помехи, поскольку сигнал, идущий к нужному пользователю, увеличивается, а сигнал, идущий к другим пользователям, уменьшается.

Cyclic Delay Diversity [ править ]

Другой метод, связанный с MIMO, который может использоваться в системах WiMAX, но который выходит за рамки спецификации 802.16, известен как циклическое разнесение задержки . В этом методе один или несколько сигналов задерживаются перед передачей. Поскольку сигналы исходят от двух антенн, их приемные спектры различаются, поскольку каждый спектр характеризуется выступами и выемками из-за многолучевого замирания. В приемнике сигналы объединяются, что улучшает прием, поскольку совместный прием приводит к более мелким спектральным горбам и меньшему количеству спектральных провалов. Чем ближе сигнал может быть к плоскому каналу на определенном уровне мощности, тем выше может быть получена пропускная способность.

Тест на соответствие радиосвязи WiMAX MIMO [ править ]

WiMax Forum имеет набор стандартизированных процедур проверки соответствия для PHY и MAC соответствия спецификации называется Radio Test конформности (RCT). Любой технологический аспект конкретной реализации радиоинтерфейса должен сначала пройти RCT. Как правило, можно предположить, что любой аспект стандарта IEEE 802.16, не имеющий процедуры тестирования в RCT, еще не получил широкого распространения.

Кремниевые реализации WiMAX MIMO [ править ]

Компании, которые производят RFIC, поддерживающие WiMAX MIMO, включают Intel , Beceem [1] , NXP Semiconductors и PMC-Sierra .

См. Также [ править ]

• Расширенная связь MIMO
• IEEE 802.16
• Проектирование интегральных схем
• MIMO
• OFDM
• WiMAX
• Вай фай

Ссылки [ править ]

• Луай М.А. Джаллул и Сэм. П. Алекс, «Методология оценки и производительность системы IEEE 802.16e», представленная Обществу связи и обработки сигналов IEEE, Объединенное отделение округа Ориндж (ComSig), 7 декабря 2006 г. Доступно по адресу: http: //chapters.comsoc .org / comsig / meet.html
• Алекс, ИП; Джаллул, LMA; «Оценка производительности MIMO в IEEE802.16e / WiMAX», IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing, vol.2, No. 2, pp. 181–190, апрель 2008 г.

Внешние ссылки [ править ]

• Форум WiMAX
• Веб-сайт IEEE для 802.16
• Продукты PMC-Sierra WiMAX
• Эволюция WiMAX: новые технологии и приложения, под редакцией М. Каца и Ф. Фитцека, 2009 г. Глава 16 «Технологии MIMO для систем WiMAX: настоящее и будущее», С.-Б. Чаэ, К. Хуанг, Т. Иноуэ
• GEDOMIS (GEneric hardware DemOnstrator для систем MIMO): реализация на физическом уровне мобильного WiMAX MIMO