WikiDer > WiMAX MIMO

WiMAX MIMO

Изображение платы WiMAX MIMO с RFIC WiMAX MIMO

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

Фон

WiMAX

WiMAX это торговая марка технологии для внедрения стандарта IEEE 802.16, который определяет воздушный интерфейс на PHY (физический уровень) и на уровне MAC (средний уровень управления доступом). Помимо указания поддержки различной ширины полосы пропускания канала и адаптивной модуляции и кодирования, он также определяет поддержку антенн MIMO для обеспечения хорошего качества Вне прямой видимости (NLOS) характеристики.

Смотрите также: Форум WiMax

MIMO

MIMO означает Множественный вход и множественный выход, и относится к технологии, в которой есть несколько антенн на базовая станция и несколько антенн на мобильном устройстве. Типичное использование технологии с несколькими антеннами включает сотовые телефоны с двумя антеннами, ноутбуки с двумя антеннами (например, встроенные в левую и правую часть экрана), а также CPE устройства с множественными прорастающими антеннами.

Преобладающий сотовая сеть реализация состоит в том, чтобы иметь несколько антенн на базовой станции и одну антенну на мобильное устройство. Это сводит к минимуму стоимость мобильной радиосвязи. Поскольку затраты на радиочастота (RF) компоненты в мобильных устройствах выходят из строя, вторые антенны в мобильных устройствах могут стать более распространенными. Несколько антенн мобильных устройств в настоящее время используются в Вай фай технология (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

Реализации WiMAX, использующие технологию MIMO, стали важными. Использование технологии MIMO улучшает прием и обеспечивает лучшую дальность и скорость передачи. Внедрение MIMO также дает WiMAX значительное увеличение спектральная эффективность.^[1]

MIMO автосогласование

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.

Код пространства-времени

Диаграмма пространственно-временного кода

Спецификация 802.16 поддерживает Множественный вход и один выход (MISO) техника Передача разнообразия, который обычно называют Пространственно-временной код (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 известная как «Матрица A» в стандарте 802.16) разные комбинации битов данных передаются на две разные антенны во время одного и того же символа. Сопряжение и / или инверсия тех же двух созвездий снова передаются на те же антенны во время следующего символа. Скорость передачи данных с STC остается такой же, как в базовом случае. Принятый сигнал более устойчив при использовании этого метода из-за избыточности передачи. Эта конфигурация обеспечивает производительность, аналогичную случаю двух приемных антенн и одной передающей антенны.

Пространственное мультиплексирование

Спецификация 802.16 также поддерживает технологию MIMO. Пространственное мультиплексирование (SMX), также известная 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 и другой бит одновременно со второй антенны 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.

2xSMX или STC + 2xMRC

Использование в сети WiMAX пространственного мультиплексирования

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

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

WiMAX с четырьмя антеннами, режим 1

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

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

WiMAX с четырьмя антеннами, режим Matrix C

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

**Сравнение STC и SMX**

Скорость передачи данных
		1x	2x	4x
	4	STC (Матрица А)	STC и SMX (Матрица B)	Только SMX (Матрица C)
Количество Передающие антенны	2	STC (Матрица А)	SMX (Матрица B)	невозможно
	1	Базовый случай	невозможно	невозможно

**Сравнение количества передающих и приемных антенн**

Rx
		1	2	3	4
	4	STC (Матрица А)	2xSMX (матрица B) STC + 2xMRC (матрица A)	2xSMX (матрица B) STC + 3xMRC (матрица A)	4xSMX (Матрица C)
Tx	2	STC (Матрица А)	2xSMX (матрица B) STC + 2xMRC (матрица A)	2xSMX (матрица B) STC + 3xMRC (матрица A)	STC + 4xMRC (Матрица А)
	1	Базовый случай	Восходящий канал: совместный MIMO восходящего канала Нисходящий канал: MRC	MRC	MRC

Примечание: MRC (комбинирование максимального отношения) является дискреционным поставщиком и улучшает скорость и диапазон. В WiMAX MRC на базовой станции иногда также называют формированием луча приема.

Другие передовые методы MIMO, применяемые к WiMAX

Совместная MIMO восходящей линии связи

MS пространственно некоррелированы
/ Без штрафа мощности 3 дБ

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

В случае WiMAX, Совместная MIMO восходящей линии связи - это 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 преднамеренное 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

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

Связанный с MIMO метод, который можно использовать с WiMAX, называется AAS или Формирование луча. 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.

Разнесение циклической задержки

Другой метод, связанный с MIMO, который может использоваться в системах WiMAX, но который выходит за рамки спецификации 802.16, известен как Разнесение циклической задержки. В этом методе один или несколько сигналов задерживаются перед передачей. Поскольку сигналы исходят от двух антенн, их прием спектры отличаются, 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 вырезок. 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

В Форум WiMax имеет набор стандартизированных процедуры проверки на соответствие за PHY и MAC соответствие спецификации называется Radio Conformance Test (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

Компании, выпускающие RFIC, поддерживающие WiMAX MIMO, включают: Intel, Beceem [1], Полупроводники NXP и ЧВК-Сьерра.

Смотрите также

внешняя ссылка

[ref1-1] «2.7.1 Пропускная способность и спектральная эффективность». wimax.com. Получено 2008-03-03.

[1]

Navigation