المجموعات

أنظمة MIMO الضخمة ، MIMO الكبيرة

أنظمة MIMO الضخمة ، MIMO الكبيرة

يمكن تعريف أنظمة MIMO الكبيرة ، التي يشار إليها غالبًا باسم أنظمة MIMO الضخمة ، على أنها تلك التي تستخدم عشرات أو مئات الهوائيات في محطات الاتصال.

قد تحتوي أنظمة MIMO التقليدية على اثنين أو أربعة ، وقد يحتوي بعضها على ثمانية هوائيات ، لكن هذا كان الحد الأقصى للأنظمة المبكرة التي اعتمدت MIMO.

يدخل مفهوم أنظمة MIMO الضخمة أو أنظمة MIMO الكبيرة في العديد من مجالات التطوير حيث إنها قادرة على تقديم بعض المزايا المميزة.

فوائد MIMO الهائلة

هناك العديد من المزايا لاستخدام تقنية MIMO الكبيرة. يؤدي استخدام المزيد من الهوائيات في نظام MIMO إلى إنشاء درجات أكثر من الحرية في المجال المكاني ، وبالتالي يتيح ذلك تحقيق تحسن أكبر في الأداء:

  • زيادة معدل البيانات: تسمح الزيادة في عدد الهوائيات باستخدام عدد أكبر من المسيرات وبالتالي يتم نقل مستوى أكبر من البيانات خلال فترة زمنية معينة.
  • زيادة إشارة الارتباط الأساسية إلى نسبة الضوضاء: تتمثل إحدى المزايا الأساسية لاستخدام أنظمة MIMO في إمكانية استخدامها لتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء في النظام ككل. يتيح استخدام MIMO الكبير أو MIMO الضخم نقل هذا إلى مستوى أعلى. هناك أيضًا زيادة في التصلب ضد التشويش المتعمد نتيجة للتنوع الكبير.
  • تصلب القناة: زيادة عدد الهوائيات بشكل كبير لإنشاء نظام MIMO ضخم يعني أن النظام يصبح أقل حساسية للإدخالات الفعلية لمصفوفة القناة. وهذا بدوره له مزايا أخرى في مجال معالجة الإشارات. من الضروري للكاشفات الخطية إجراء عمليات انقلاب المصفوفة ويمكن القيام بذلك بسهولة أكبر داخل المعالجة حيث تزداد هذه القدرة مع تطورات التكنولوجيا.

وضع الهوائي

يعد وضع الهوائيات أحد المشكلات الرئيسية في أي نظام MIMO. بالنسبة للعديد من الأنظمة التي تستخدم وحدات صغيرة ماديًا ، يمكن أن يمثل وضع الهوائي بعض المشكلات.

لكي يتمكن نظام MIMO من العمل بشكل مرض ، يجب أن يكون الارتباط بين الهوائيات صغيرًا. كقاعدة عامة ، يعتبر التباعد s لـ λ / 2 (حيث هو الطول الموجي للإشارة) ضروريًا لتوفير عدم وجود ارتباط تقريبًا بين الهوائيات.

من أجل تحقيق ذلك يمكن اتباع مجموعة متنوعة من الأساليب.

  • استخدم ترددات عالية: من أجل التمكن من استيعاب أرقام الهوائيات الأعلى المطلوبة لأنظمة MIMO الكبيرة ، فإن استخدام الترددات الأعلى يقلل من طول موجة الإشارات ، مما يسمح باستيعاب المسافات بين الهوائيات من حيث الأطوال الموجية في حيز مادي معين. تفكر العديد من الأنظمة في استخدام ترددات أعلى من 10 جيجاهرتز ، تمتد حتى 60 جيجاهرتز وما بعده.
  • استخدم التباعد الحجمي بدلاً من التباعد الخطي: من الممكن استخدام الأبعاد الثلاثة داخل عنصر ما لتوفير مسافات ضمن ثلاثة أبعاد بدلاً من بعدين فقط كما هو الحال في الشكل الخطي. على الرغم من أن العديد من العناصر ، بما في ذلك الهواتف المحمولة ، غالبًا ما تكون رقيقة ، وبالتالي قد لا يكون هذا النهج قابلاً للتطبيق ، في بعض الحالات ، سيكون المكعب قادرًا على استيعاب المزيد من الهوائيات باستخدام المسافات في ثلاثة أبعاد.
  • استخدام التعديل المكاني: يمكن تقليل عدد سلاسل الترددات الراديوية اللازمة لنظام MIMO الضخم دون المساس بالكفاءة الطيفية باستخدام التشكيل المكاني. التشكيل المكاني هو شكل من أشكال التعديل لا يتطلب سوى استخدام سلسلة عبور واحدة لهوائيات متعددة. يستخدم بشكل فعال هوائيًا واحدًا من مجموعة في كل مرة للإرسال.

    يعتمد التشكيل المكاني على آلية تشفير بسيطة ولكنها فعالة تنشئ تقابلًا فرديًا بين كتل بتات المعلومات المرسلة والمواقع المكانية لهوائي المرسل في صفيف الهوائي الكلي.

مسارات MIMO ضخمة

أحد المتطلبات الرئيسية لنظام MIMO كبير هو وجود تنوع غني في مسارات الإشارة بين المرسل والمستقبل. هذا موجود عادة في البيئات الداخلية النموذجية ومعظم البيئات الحضرية. لن تتمكن البيئات الأخرى التي يوجد بها عدد أقل من المسارات من توفير نفس الفوائد باستخدام MIMO ناهيك عن نظام MIMO كبير حيث ستتوفر مسارات أقل.

التباعد غير الكافي بين الهوائيات يعني أنها تميل إلى الترابط أكثر ولا يمكن تحقيق مكاسب أنظمة MIMO.

هناك موقف آخر يمكن أن يحدث ، حتى في بيئة تشتت غنية ، حيث تمر جميع المسارات عبر نقطة قرصة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى وجود عدد أقل من الأبعاد المكانية المستقلة وبالتالي سيتم تقليل الأداء.


شاهد الفيديو: Massive MIMO - Prof. Dr. Wolfgang Utschick TU München (شهر نوفمبر 2021).