Mikä on Mimo wifissä? MIMO-tekniikka verkkolaitteissa

Monen käyttäjän MIMO on olennainen osa 802.11ac-standardia. Mutta tähän mennessä ei ole ollut laitteita, jotka tukevat tätä uudentyyppistä moniantennitekniikkaa. Edellisen sukupolven 802.11ac WLAN-reitittimet nimettiin Wave 1 -laitteiksi. Vain Wave 2:n kanssa esiteltiin Multi-User MIMO (MU-MIMO) -tekniikka, ja tätä toista laitteiden aaltoa johtaa.

■ kyllä ​​□ ei

Koska usean käyttäjän MIMO lähettää signaalin useille laitteille samanaikaisesti, lähetysprotokollaa laajennetaan vastaavasti datalohkojen otsikoiden suhteen: usean käyttäjän MIMO jakaa lähetyksen kullekin käyttäjälle erikseen sen sijaan, että lähettäisi useita spatiaalisesti erotettuja virtoja yhdelle asiakkaalle. sekä koodaus. Taajuuskaistan allokointi ja koodaus pysyvät samoina.

Yksi käyttäjä Jos neljä laitetta jakaa saman WLAN-verkon, reititin, jossa on 4x4:4 MIMO-konfiguraatio, lähettää neljä paikkatietovirtaa, mutta aina vain samaan laitteeseen. Laitteita ja laitteita huolletaan vuorotellen. Monikäyttäjä Multi User MIMO:n tuella ei muodostu jonoja laitteista, jotka odottavat pääsyä WLAN-reitittimen resursseihin. Kannettava tietokone, tabletti, puhelin ja televisio tarjotaan dataa samanaikaisesti.

WLAN-verkko on kuin vilkas valtatie: vuorokaudenajasta riippuen tähän liikenteeseen on kytketty tietokoneiden ja kannettavien lisäksi tabletit, älypuhelimet, televisiot ja pelikonsolit. Keskivertotaloudessa on yli viisi laitetta, jotka ovat yhteydessä Internetiin WLAN-verkon kautta, ja määrä kasvaa jatkuvasti. IEEE 802.11b -ydinstandardin sisältämän 11 ​​Mbps:n nopeuden ansiosta verkon surffaaminen ja tietojen lataaminen vaatii paljon kärsivällisyyttä, koska reititin voidaan yhdistää vain yhteen laitteeseen kerrallaan. Jos radioviestintää käyttää kolme laitetta kerralla, kukin asiakas saa vain kolmanneksen viestintäistunnon kestosta ja kaksi kolmasosaa ajasta kuluu odottamiseen. Vaikka uusinta IEEE 802.11ac -standardia käyttävät WLAN-verkot tarjoavat jopa 1 Gbps:n tiedonsiirtonopeuden, ne kärsivät myös nopeuden heikkenemisestä jonotuksen vuoksi. Mutta seuraavan sukupolven laitteet (802.11ac Wave 2) lupaavat parempaa suorituskykyä radioverkoissa, joissa on useita aktiivisia laitteita.

Ymmärtääksesi paremmin innovaatioiden ydintä, sinun tulee ensin muistaa, mitä muutoksia WLAN-verkoissa on tapahtunut viime aikoina. Yksi tehokkaimmista tekniikoista tiedonsiirtonopeuksien lisäämiseksi IEEE 802.1In -standardista alkaen on MIMO (Multiple Input Multiple Output) -tekniikka. Se sisältää useiden radioantennien käytön datavirtojen rinnakkaiseen siirtoon. Jos esimerkiksi yksi videotiedosto lähetetään WLAN-verkon kautta ja käytetään MIMO-reititintä, jossa on kolme antennia, jokainen lähettävä laite lähettää ihanteellisesti (vastaanottimessa kolme antennia) kolmanneksen tiedostosta.

Kustannukset kasvavat jokaisen antennin myötä

IEEE 802.11n -standardissa kunkin yksittäisen virran maksimi tiedonsiirtonopeus yhdessä palvelutietojen kanssa on 150 Mbit/s. Neljällä antennilla varustetut laitteet pystyvät siis lähettämään dataa jopa 600 Mbit/s nopeuksilla. Nykyinen IEEE 802.11ac -standardi saavuttaa teoriassa noin 6900 Mbps. Leveiden radiokanavien ja parannetun modulaation lisäksi uusi standardi mahdollistaa jopa kahdeksan MIMO-virran käytön.

Mutta pelkkä antennien määrän lisääminen ei takaa tiedonsiirron moninkertaista kiihtyvyyttä. Päinvastoin, neljällä antennilla palveludatan määrä kasvaa huomattavasti, ja myös radiosignaalien törmäysten havaitsemisprosessi tulee kalliimmaksi. Jotta antennien lisääminen olisi kannattavaa, MIMO-tekniikka kehittyy jatkuvasti. Eron vuoksi on oikeampaa kutsua vanhaa MIMO-yhdenkäyttäjää MIMO:ksi (Single User MIMO). Vaikka se tarjoaa useiden tilavirtojen samanaikaisen siirron, kuten aiemmin mainittiin, mutta aina vain yhteen osoitteeseen. Tämä haitta on nyt poistettu käyttämällä usean käyttäjän MIMOa. Tämän tekniikan avulla WLAN-reitittimet voivat lähettää signaalin samanaikaisesti neljälle asiakkaalle. Kahdeksalla antennilla varustettu laite voisi esimerkiksi käyttää neljää kannettavan tietokoneen virtalähteenä ja rinnakkain käyttää kahta muuta - tablettia ja älypuhelinta.

MIMO – tarkka suuntasignaali

Jotta reititin voi välittää WLAN-paketteja eri asiakkaille samanaikaisesti, se tarvitsee tietoa asiakkaiden sijainnista. Tätä varten ensin lähetetään testipaketteja kaikkiin suuntiin. Asiakkaat vastaavat näihin paketteihin, ja tukiasema tallentaa signaalin voimakkuustiedot. Beamforming-tekniikka on yksi MU MIMOn tärkeimmistä apuvälineistä. Vaikka IEEE 802.11n -standardi tukee sitä jo, sitä on parannettu IEEE 802.11ac -standardissa. Sen ydin on optimaalisen suunnan määrittäminen radiosignaalin lähettämiselle asiakkaille. Tukiasema asettaa erityisesti lähetysantennin optimaalisen suunnan kullekin radiosignaalille. Usean käyttäjän tilassa optimaalisen signaalipolun löytäminen on erityisen tärkeää, koska vain yhden asiakkaan sijainnin vaihtaminen voi muuttaa kaikkia siirtoteitä ja häiritä koko WLAN-verkon suorituskykyä. Siksi kanava analysoidaan 10 ms:n välein.

Vertailun vuoksi yhden käyttäjän MIMO analysoi vain 100 ms:n välein. Monen käyttäjän MIMO voi palvella neljää asiakasta samanaikaisesti, ja jokainen asiakas vastaanottaa jopa neljä tietovirtaa rinnakkain, yhteensä 16 streamia. Tämä monen käyttäjän MIMO vaatii uusia WLAN-reitittimiä laskentatehon kysynnän kasvaessa.

Yksi usean käyttäjän MIMO:n suurimmista ongelmista on asiakkaiden väliset häiriöt. Vaikka kanavien ruuhkautumista usein mitataan, se ei riitä. Tarvittaessa joillekin kehyksille annetaan etusija, kun taas toisia päinvastoin noudatetaan. Tätä varten 802.11ac käyttää erilaisia ​​jonoja, jotka käsittelevät eri nopeuksilla datapaketin tyypistä riippuen, suosien esimerkiksi videopaketteja.

2 vuotta sitten

Ymmärtääksemme paremmin MIMO-antennin toimintaperiaatetta kuvitellaan seuraava tilanne: matkaviestinverkko-operaattorin tukiasemasta (BS) ja modeemista on tullut kaksi maantieteellistä pistettä A ja B, näiden välille on asetettu tietty polku. kohteet, tällä polulla liikkuvat ihmiset edustavat tietoa, A - tämä on vastaanottoantennisi, B on matkapuhelinoperaattorin tukiasema. Ihmiset liikkuvat paikasta toiseen junalla, johon mahtuu 100 henkilöä. Mutta on paljon enemmän ihmisiä, jotka haluavat päästä pisteestä B pisteeseen A. Siksi rakennetaan toinen rata ja uusi juna, jonka kapasiteetti on myös 100 henkilöä. Siten näiden kahden junan tuottavuus ja tehokkuus on 2 kertaa suurempi.

Uusin MIMO-tekniikka toimii täsmälleen samalla tavalla. (englanniksi: Multiple Input Multiple Output), sen avulla voit hyväksyä useampia streameja samanaikaisesti. Tätä tarkoitusta varten käytetään erilaisia ​​signaalipolarisaatioita, esimerkiksi vaaka- ja pystysuuntaisia ​​- 2x2. Aikaisemmin, jotta saataisiin enemmän tietoa, eli enemmän virtauksia, olisi pitänyt ostaa kaksi yksinkertaista antennia.

Nykyään riittää vain yhden MIMO-antennin ostaminen. Parannettu MIMO-antenni sisältää yhdessä kotelossa kaksi sarjaa säteileviä elementtejä, ns. patcheja, joista kukin on kytketty erilliseen pistorasiaan. Laitteen toinen versio: on yksi sarja korjaustiedostoja ja virtalähde kahdelle portille, mikä mahdollistaa korjaustiedoston toiminnan kahteen suuntaan: vaaka- ja pystysuoraan. Tässä tapauksessa kahteen pistorasiaan on kiinnitetty yksi sarja laastareita. Se on toinen vaihtoehto (kahdella kaapeliläpiviennillä), jonka löydät yrityksemme tuotevalikoimasta.

Mutta kuinka voit yhdistää 2 antennista tulevaa kaapelia yhteen modeemiin? Kaikki on hyvin yksinkertaista. Nykyään antennit eivät tue tätä toimintoa, vaan myös modeemit. On olemassa modeemeja, joissa on 2 tuloa ulkoisten antennien kytkemiseen, esimerkiksi laajalle levinnyt Huawei.

MIMO-tekniikan edut

Tärkeimmät edut ovat kyky parantaa suorituskykyä laajentamatta kaistanleveyttä. Joten laite jakaa samanaikaisesti useita tietovirtoja yhden kanavan yli.

Lähetetyn signaalin laatu ja tiedonsiirtonopeus paranevat. Koska tekniikka ensin koodaa tiedot ja sitten palauttaa sen vastaanottavassa päässä.

Signaalin siirtonopeus yli kaksinkertaistuu.

Myös monet muut nopeusparametrit lisääntyvät kahden erillisen kaapelin käytön ansiosta, joiden kautta tietoa jaetaan ja vastaanotetaan samanaikaisesti digitaalisena virran muodossa. Seuraavien järjestelmien taajuuksien laatu on parantunut: 3G, 4G/LTE, WiMAX, WiFi kahden tulon ja kahden lähdön käytön ansiosta.

MIMO-antennien sovellukset

Useimmiten MIMO-tekniikkaa käytetään tiedon siirtämiseen protokollan, kuten WiFin, kautta. Tämä johtuu lisääntyneestä suorituskyvystä ja kapasiteetista. Otetaan esimerkiksi 802.11n-protokolla, jossa kuvattua tekniikkaa käyttämällä voidaan saavuttaa jopa 350 megabittiä sekunnissa nopeuksia. Myös tiedonsiirron laatu on parantunut alueilla, joilla vastaanottosignaali on heikko. Esimerkki ulkotukipisteestä, jossa on MIMO-antenni, on hyvin tunnettu.

MIMOa käyttävä WiMAX-verkko voi nyt lähettää tietoa jopa 40 megabitin sekunnissa nopeudella.

Käytetään MIMO-tekniikkaa 8x8 asti. Tämän ansiosta saavutetaan suuri siirtonopeus - yli 35 megabittiä sekunnissa. Lisäksi se tarjoaa luotettavan ja laadukkaan, laadukkaan yhteyden.

Työtä tehdään jatkuvasti teknologiakokoonpanojen parantamiseksi ja parantamiseksi. Tämä parantaa pian taajuuksien suorituskykyä, parantaa verkon kapasiteettia ja nopeuttaa tiedonsiirtonopeuksia.

Mobiilidata LTE viittaa sukupolveen 4G . Sen avulla tiedonsiirron nopeus ja tehokkuus kasvaa noin 10-kertaiseksi verrattuna 3G verkkoon. Usein kuitenkin käy niin, että jopa uuden sukupolven vastaanotto- ja lähetysnopeus jättää paljon toivomisen varaa. Tämä riippuu suoraan tukiasemalta tulevan signaalin laadusta. Voit ratkaista tämän ongelman käyttämällä ulkoisia antenneja.

Suunnittelunsa ansiosta LTE antennit voivat olla: tavanomaisia ​​ja MIMO ( kaksinkertainen) . Perinteisellä järjestelmällä voit saavuttaa jopa 50 Mbit/s nopeudet. MIMO Se voi kuitenkin kaksinkertaistaa tämän nopeuden. Tämä tehdään asentamalla kaksi antennia yhteen järjestelmään (laatikkoon), jotka sijaitsevat lyhyen matkan päässä toisistaan. Ne vastaanottavat ja lähettävät signaalin samanaikaisesti kahden erillisen kaapelin kautta vastaanottimeen. Tästä johtuen tällainen nopeuden lisäys tapahtuu.

MIMO (Useita tuloja useita lähtöjä -usean tulon monilähtö) on langattomissa viestintäjärjestelmissä (WIFI, WI-MAX, matkapuhelinverkot), mikä parantaa merkittävästi järjestelmän spektritehokkuutta, maksimitiedonsiirtonopeutta ja verkon kapasiteettia. Pääasiallinen tapa saavuttaa edellä mainitut edut on siirtää dataa lähteestä määränpäähän useiden radioyhteyksien kautta, mistä teknologia saa nimensä.

Radioaaltojen leviämisen ominaisuudet

Erilaisten langattomien radiojärjestelmien lähettämät aallot yli 100 MHz:n alueella käyttäytyvät monin tavoin valonsäteiden tavoin. Kun radioaallot kohtaavat minkä tahansa pinnan etenemisen aikana, osa energiasta absorboituu, osa kulkee läpi ja loput heijastuu, riippuen esteen materiaalista ja koosta. Lisäksi heijastuva ja läpäisevä signaalienergia voi muuttaa etenemisensä suuntaa ja signaali itsessään jakautuu useiksi aalloksi. Jokainen vastaanottimen saavuttava aalto muodostaa ns. signaalin etenemispolun. Lisäksi koska eri aallot heijastuvat eri määrästä esteitä ja kulkevat eri matkoja, eri poluilla on eri aika viivästyksiä.

Signaalienergian jakautuminen vuorovaikutuksessa esteen kanssa

Tiheissä kaupunkiolosuhteissa useiden esteiden, kuten rakennusten, puiden, autojen jne., vuoksi syntyy hyvin usein tilanne, kun tilaaja on välillä laitteet (NEITI)ja tukiasemaantennit (BTS) eivät ole suoraa näkyvyyttä. Tässä tapauksessa ainoa vaihtoehto signaalin saavuttamiseksi vastaanottimeen on heijastuneiden aaltojen kautta. Kuten edellä todettiin, toistuvasti heijastuvalla signaalilla ei kuitenkaan ole enää alkuperäistä energiaa ja se voi saapua myöhässä. Erityisen hankaluuden aiheuttaa myös se, että esineet eivät aina pysy paikallaan ja tilanne voi muuttua merkittävästi ajan myötä. Tämä nostaa esiin monitie-ongelmanjakelu signaali - yksi merkittävimmistä ongelmista langattomissa viestintäjärjestelmissä.

Signaalien monitie-etenemisen estämiseksi käytetään Receive Diversityä - diversiteettiä vastaanotto.

Sen ydin on siinä, että signaalin vastaanottamiseen ei käytetä yhtä, vaan yleensä kahta etäisyyden päässä toisistaan ​​olevaa antennia. Näin ollen vastaanottajalla ei ole yksi, vaan kaksi kopiota lähetetystä signaalista, jotka saapuivat eri tavoin. Tämä mahdollistaa enemmän energian keräämisen alkuperäisestä signaalista, koska yhden antennin vastaanottamia aaltoja ei välttämättä vastaanoteta toisella ja päinvastoin. Tätä radiorajapintajärjestelyä voidaan kutsua nimellä SIMO (Single Input Multiple Output). Voidaan soveltaa myös käänteistä lähestymistapaa: kun useita antenneja käytetään lähetykseen ja yhtä vastaanottoon, tätä menetelmää kutsutaan Multiple Input Single Output (MISO).

Tämän seurauksena pääsemme MIMO (Multiple Input Multiple Output) -järjestelmään. Tässä tapauksessa lähetystä ja vastaanottoa varten asennetaan useita antenneja. Kuitenkin toisin kuin yllä olevissa järjestelmissä, tämä diversiteettimalli sallii paitsi torjua monitiesignaalin etenemistä, vaan myös useiden antennien käytön vuoksi lähetykseen ja vastaanottoon, jokainen lähettävä/vastaanottava antennipari voidaan liittää erilliseen tiedonsiirtopolkuun. . Tämän seurauksena teoriassa on mahdollista kasvattaa tiedonsiirtonopeutta niin monta kertaa kuin lisäantenneja käytetään.

Miten MIMO toimii

Kuten edellä todettiin, MIMO-tekniikan järjestämiseksi on tarpeen asentaa useita antenneja lähetys- ja vastaanottopuolelle. Tyypillisesti järjestelmän tuloon ja lähtöön asennetaan sama määrä antenneja, koska tässä tapauksessa saavutetaan suurin tiedonsiirtonopeus. Näyttää antennien lukumäärän vastaanotossa ja lähetyksessä sekä tekniikan nimen "MIMO"yleensä kutsutaan nimellä "AxB"missä A on antennien lukumäärä järjestelmätulossa ja B on lähdössä.

MIMO-tekniikka vaatii joitain muutoksia lähettimen rakenteeseen verrattuna perinteisiin järjestelmiin. Ensinnäkin lähetyspuolelle tarvitaan virranjakaja, joka jakaa lähetettäväksi tarkoitetut tiedot useisiin hitaan alivirtoihin, joiden lukumäärä riippuu antennien lukumäärästä. Esimerkiksi MIMO 2x2:lle ja tulodatanopeudelle 100 Mbit/s jakaja luo kaksi 50 Mbit/s virtaa. Seuraavaksi jokainen näistä virroista on lähetettävä oman antenninsa kautta. Eräässä mahdollisessa MIMO-tekniikan organisointitavassa signaali lähetetään jokaisesta antennista eri polarisaatiolla, mikä mahdollistaa sen tunnistamisen vastaanotettaessa.

Vastaanottopuolella useat antennit vastaanottavat signaalin radioilmasta. Lisäksi vastaanottopuolen antennit on asennettu myös jonkin verran spatiaalista diversiteettiä, mikä varmistaa diversiteettivastaanoton. Vastaanotetut signaalit saapuvat vastaanottimiin, joiden lukumäärä vastaa antennien ja siirtoreittien määrää. Lisäksi jokainen vastaanotin vastaanottaa signaaleja kaikista järjestelmän antenneista. Kukin näistä summaimista poimii kokonaisvirrasta vain sen polun signaalienergian, josta se on vastuussa. Järjestelmän toimintaperiaatteesta riippuen lähetetty signaali voidaan toistaa tietyn ajan kuluttua tai lähettää pienellä viiveellä muiden antennien kautta.

Edellä käsitelty radioviestinnän järjestämisen periaate viittaa ns. Single user MIMO (SU-MIMO), jossa on vain yksi tiedon lähetin ja vastaanotin. Tässä tapauksessa sekä lähetin että vastaanotin voivat vain selkeästi koordinoida toimintansa. Tämä malli soveltuu esimerkiksi kahden laitteen välisen viestinnän järjestämiseen kotitoimistossa. Useimmat järjestelmät, kuten WI-FI, WIMAX, solukkoviestintäjärjestelmät puolestaan ​​ovat monen käyttäjän, ts. niissä on yksi keskus ja useita etäobjekteja, joista jokaisen kanssa on tarpeen järjestää radioyhteys. Tässä tapauksessa ratkaistaan ​​kaksi ongelmaa: toisaalta tukiasema lähettää signaalin useille tilaajille saman antennijärjestelmän kautta (MIMO-lähetys) ja samanaikaisesti vastaanottaa signaalin samojen antennien kautta useilta tilaajilta (MIMO). MAC - Multiple Access Channels).

MIMO-teknologian organisointiperiaate

MIMO:n sovellus

Viime vuosikymmenen aikana MIMO-tekniikka on ollut yksi tärkeimmistä tavoista lisätä langattomien viestintäjärjestelmien suorituskykyä ja kapasiteettia. Katsotaanpa joitain esimerkkejä MIMOn käytöstä erilaisissa viestintäjärjestelmissä.

WiFi 802.11n -standardi on yksi silmiinpistävimpiä esimerkkejä MIMO-tekniikan käytöstä. Sen mukaan se mahdollistaa jopa 300 Mbit/s nopeuden ylläpitämisen. Lisäksi edellinen 802.11g-standardi salli vain 50 Mbit/s. Tiedonsiirtonopeuksien lisäämisen lisäksi uusi standardi mahdollistaa myös paremman palvelun laadun alueilla, joilla signaalinvoimakkuus on heikko MIMOn ansiosta.

WiMAX-standardissa on myös kaksi julkaisua, jotka tuovat uusia ominaisuuksia MIMO-tekniikkaa käyttäville käyttäjille. Ensimmäinen - 802.16e - tarjoaa mobiililaajakaistapalveluita. Sen avulla voit siirtää tietoa jopa 40 Mbit/s nopeudella tukiasemalta tilaajalaitteeseen. MIMOa 802.16e:ssä pidetään kuitenkin vaihtoehtona ja sitä käytetään yksinkertaisimmassa kokoonpanossa - 2x2. Seuraavassa julkaisussa 802.16m MIMO pidetään pakollisena teknologiana, ja 4x4-konfiguraatio on mahdollista. Tässä tapauksessa WiMAX voidaan jo luokitella solukkoviestintäjärjestelmäksi, nimittäin sen neljänneksi sukupolveksi (suuren tiedonsiirtonopeuden vuoksi). Mobiilikäytössä teoriassa voidaan saavuttaa 100 Mbit/s nopeuksia. Kiinteässä versiossa nopeus voi olla 1 Gbit/s.

Suurin mielenkiinto on MIMO-tekniikan käyttö solukkoviestintäjärjestelmissä. Tätä tekniikkaa on käytetty matkapuhelinjärjestelmien kolmannesta sukupolvesta lähtien. Esimerkiksi standardissa UMTS julkaisussa Rel. 6 sitä käytetään yhdessä HSPA-tekniikan kanssa, joka tukee jopa 20 Mbit/s nopeuksia, ja Rel. 7 - HSPA+:lla, jossa tiedonsiirtonopeus on 40 Mbit/s. MIMO ei kuitenkaan ole vielä löytänyt laajaa käyttöä 3G-järjestelmissä.

4G-järjestelmät, nimittäin LTE, tarjoavat myös MIMO:n käytön jopa 8x8-kokoonpanoissa. Tämä voi teoriassa mahdollistaa tiedon siirron tukiasemalta tilaajalle yli 300 Mbit/s. Toinen tärkeä positiivinen asia on vakaa yhteyden laatu jopa solun reunalla. Tässä tapauksessa jopa huomattavan etäisyyden päässä tukiasemasta tai syrjäisessä huoneessa havaitaan vain vähäinen tiedonsiirtonopeuden lasku.

Näin MIMO-teknologiaa löytyy lähes kaikissa langattomissa tiedonsiirtojärjestelmissä. Lisäksi sen potentiaalia ei ole käytetty loppuun. Uusia antennikokoonpanovaihtoehtoja ollaan jo kehittämässä, jopa 64x64 MIMO. Näin voimme saavuttaa entistä suurempia tiedonsiirtonopeuksia, verkkokapasiteettia ja spektritehokkuutta tulevaisuudessa.

Internet- ja mobiilisignaalien vastaanottoon liittyvien ongelmien ratkaisemiseksi voit tehdä oman MIMO 4g LTE -antennin. MIMO-tekniikan avulla voit lisätä suorituskykyä ja lähettää enemmän dataa, mikä lisää nopeutta. Tämä vaikutus saavutetaan käyttämällä useita laitteita signaalin vastaanottamiseen. Ei ole turhaa, että nimi MIMO tai Multiple Input Multiple Output tarkoittaa useita tuloja, useita lähtöjä. Tällä tekniikalla on mahdollista tarjota merkittävä lisäys tiedonsiirtonopeuteen loppukäyttäjälle.

Rinnakoimalla stream useaan kanavaan tulossa, voit lähettää signaalin useisiin suuntiin ja myös vastaanottaa kaiken tämän tiedon ulostulossa. 2x, 3x ja jopa 8x suurennus saadaan aikaan käyttämällä tiettyjä kokoonpanoja ja määriä 3G- tai 4G MIMO -antenneja. Lisäksi on mahdollista lähettää koodattua tietoa viiveellä ja palauttaa tiedot vastaanotettaessa. Ymmärtääksemme, kuinka tällaiset laitteet toimivat, tarkastellaan kaaviota radiosignaalin lähetyksestä.

Tietojen vastaanottaminen ja lähettäminen langattomissa viestintälinjoissa

Radioaallot kohtaavat avaruudessa liikkuessaan erilaisia ​​esteitä talojen, puiden ja muiden rakenteiden muodossa. Esteet matkan varrella voivat heijastaa tai absorboida aaltoa tai tehdä sen osittain. Joskus signaali on jaettu useisiin komponentteihin. Aallon ja matkan varrella olevien esteiden välisten vuorovaikutusten luonteeseen vaikuttavat pintamateriaali, signaalin taajuus ja monet muut tekijät. Heijastus lähetyksen aikana aiheuttaa aikaviiveitä. Lisäksi kaikista näistä vuorovaikutuksista johtuen vain osa vastaanottimen lähettämistä aalloista saavuttaa loppukäyttäjän. Siksi yksi langattomien verkkojen pääongelmista on monitiesignaalin eteneminen.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi käytetään seuraavia tekniikoita:

• Receive Diversity mahdollistaa signaalin vastaanottamisen useilta laitteilta kerralla yhden sijaan. Siten aallot, joita yksi antenni ei vastaanota, vastaanottaa toinen. Käytetään yhden lähdön ja useiden tulojen periaatetta eli SIMO (Single Input Multiple Output).
• Diversity-lähetys (Tx Diversity) perustuu siihen tosiasiaan, että signaali lähetetään useista antenneista ja vastaanotetaan yhdellä, toisin sanoen usealla ulostulolla ja yhdellä tulolla tai MISO:lla (Multiple Input Single Output), kuten 3G-paneeliantennilla;
• Spatial Multiplexing – lähtövirran jakaminen useisiin komponentteihin ja vastaanottaminen useiden laitteiden kautta tai MIMO. Antenni vastaanottaa myös muille vastaanottaville laitteille tarkoitettua signaalia. Lähetysmatriisin ja kaiken vastaanotetun tiedon avulla signaali palautetaan mahdollisimman paljon.

Suurimman suorituskyvyn - C määrittämiseksi käytetään kaavaa:

С = M B log2(1 + S/N), jossa:

• C – kanavan kapasiteetti;
• M – itsenäisten tietovirtojen lukumäärä;
• B – kanavan leveys;
• S/N – signaali/kohinasuhde.

4G-matkapuhelinviestinnässä, nimittäin LTE MIMOssa, on mahdollista käyttää 8X8:aa, jonka avulla voit saavuttaa jopa 300 Mbit/s nopeuksia. Jopa huomattavan etäisyyden päässä asemasta signaali on vakaa. Nykyään MIMO 2X2 on yleisempi. 4G:ssä kanavien lukumäärän on aina oltava parillinen.

Antennit voivat sijaita samalla pinnalla tai pystysuorassa erillään. Toisessa tapauksessa on tärkeää säilyttää tarkasti kaaviossa esitetyt asteerot.

MIMO antenni

Mikä on helpoin tapa tehdä antenni? Tarkastellaan laitteita 4G-signaalin vastaanottamiseksi LTE 800, joka perustuu Kharchenko-antenniin - samanvaiheiseen timanttien joukkoon. Tämän mallin keksi K.P. Kharchenko viime vuoden 60-luvulla. Tämän laitteen tärkein etu on, että antennin kokoaminen on helppoa, ja kaikki parametrit voidaan laskea useilla verkossa olevilla online-laskimilla. Epätavallisen piirin vuoksi laitetta tarvitsee harvoin konfiguroida. Jos sinun on tehtävä laitteita 3g-signaalin parantamiseksi omin käsin, voit käyttää yhtä Kharchenko-antennia.

MIMO-tekniikka käyttää parillista määrää antenneja, meillä on 2 DIY MIMO -antennia: Downlink - satelliitista vastaanottavaan laitteeseen ja lähetykseen - Uplink. Jos katsot keskimääräisiä indikaattoreita, voit käyttää 2 antennia taajuuksilla 802 ja 843 MHz, liitäntä tehdään 50 ohmin koaksiaalikaapelilla.

802 MHz:n pituus millimetreinä on:

• L1 – 93,5,
• L2 – 90,
• L3 – 250,
• L4 – 136,5,
• L5 – 4,8,
• H – 373,
• B – 373,
• D 45.5.

843 MHz:n pituus millimetreinä on:

• L1 – 90,
• L2 – 96,
• L3 – 238,
• L4 – 129,5,
• L5 – 4,6,
• H – 373,
• B – 355,
• D 43.

Tärkeä! Virtojen määrä on yhtä suuri tai pienempi kuin vastaanotossa tai lähdössä olevien antennien vähimmäismäärä. Kun käytät MIMO 4×4:ää, voit työskennellä välillä 1-4 streamia, mutta jos puhumme MIMO 4×2:sta, niin streameja voi olla vain 1 tai 2.

Työskentelyä varten tarvitset:

• kalvolla tai kalvoteipillä päällystetty ristikko tai vaneripala tai galvanoitu teräs (käytämme jälkimmäistä vaihtoehtoa):
• lanka, jonka poikkileikkaus on 4 mm2;
• kaapeli;
• puulevy vähintään 1,90 m pitkä;
• polypropeeniputket;
• nylon puristimet;
• tölkki auto emali;
• F-liitin – 2 kpl;
• letkukaapeli F-CRC9 – 2 kpl;
• Poxipol-liima;
• porata;
• pihdit;
• mittanauha ja viivain.

Jaksotus:

1. Teemme kehyksen P-kirjaimen muotoiseksi. Tätä varten leikkaamme levyn kolmeen osaan. Pisin levy (kirjaimen yläosa) on 1 m 20 cm ja sivujen tulee olla 35 cm. Voit leikata kaikki rungon osat eri levyistä.
2. Leikkaamme 2 kappaletta galvanoidusta teräslevystä, jonka mitat ovat 375x375 cm. Kiinnitämme pohjat tapilla runkoon tiukasti 45 asteen kulmassa.
3. Jokaisen alustan keskelle poraamme reiät kaapelille, joka menee modeemiin. Reikien halkaisija on 7 mm. Teemme merkinnät antennin kiinnittämiseksi;
4. Leikkaamme polypropeeniputken useisiin osiin: 3 osaan - 44,5 mm ja 3 - 42 mm. Nämä mitat liittyvät suoraan langan keskustaan;

Huomautus! Vakaan ja laadukkaan vastaanoton kannalta on tärkeää, että lähetysasemalla tuetaan spatiaalista multipleksointitekniikkaa ja että antennia käytetään 4G-modeemille.

1. Aloitetaan kokoamalla 802 MHz antenni;
2. Piirustuksen mukaan asetamme putket galvanoitujen levyjen päälle ja liimaamme ne Poxypolilla. Polypropeeniputket ja liima ovat eristeitä, joten kun antenni ja nämä osat joutuvat kosketuksiin, signaali ei vääristy;
3. Nyt teemme itse antennin langasta piirustuksessa ilmoitettujen mittojen mukaan. Teemme taivutuksia pihdeillä. Saatuista parametreista on vähennettävä 4 mm, josta 1 mm menee virheeseen keskellä ja 3 mm taivutettaessa pihdeillä;
4. Seuraavaksi kuoritaan kaapeli ja keskiydin, juotetaan se langan päihin ja juotetaan punos mutkaan;
5. Vedämme kaapelin polypropeeniputken läpi reikään, jonka poraimme etukäteen;
6. Nyt tarkistamme kaikki mitat ja kohdistamme tarvittaessa antennin;
7. Kiinnitämme rommien kulmat polypropeenipidikkeisiin Poxipolilla. Jotta lanka voidaan kiinnittää, päälle tulee asettaa jonkinlainen paino;

1. Mittaamme antennin päiden ja rakenteen keskellä olevan langan mutkan välisen etäisyyden 4,8-5 mm. 4,5 mm on langan ja mutkan välinen rako, sitä on vaikea säätää, mutta tämä voidaan tehdä naulasaksilla asettamalla ne keskelle. Nyt kiinnitämme antennin keskiosan liimalla;
2. 843 MHz:n DIY MIMO -antennin kokoamisjärjestys on täsmälleen sama. On tärkeää huomata, että antennien on oltava 90 asteen kulmassa toisiinsa nähden. X-polarisaatiolla on suurempi vaikutus kuin pystypolarisaatiolla. Antennien järjestäminen tällä tavalla luo niille tasapuoliset toimintaedellytykset;
3. Jotta kaapelit eivät pääse kulkemaan reikien läpi, kiristämme ne takaa nylonkiinnikkeillä ja liimaa ne;
4. Nyt suoritamme ohjausmittaukset kaavion mukaisesti ja tarvittaessa säätöjä;
5. Hapettumisen välttämiseksi pinnoitamme langan ja galvanoidut levyt emalilla päällä;
6. Yhdistämme kaapelit F-liittimien kautta pigtailiin ja vasta sitten modeemiin;
7. Testaamme järjestelmää. MIMO 4G -antennin luominen omin käsin on valmis.

Laitteen toiminnan virheenkorjausta varten rakenne tulee sijoittaa oikein. Yleiset säännöt sanovat, että on parempi viedä antenni ulos ja nostaa se mahdollisimman korkealle. Lisäksi antenni on suunnattava tiukasti kohti jakeluasemaa. Nämä vinkit eivät kuitenkaan aina toimi. Mitä korkeammalle MIMO-antenni nostetaan, sitä enemmän kaapelia sinun on vedettävä ennen modeemin kytkemistä itse, mutta tässä tapauksessa osa signaalista kumoutuu juuri tämän kaapelin aiheuttamien häiriöiden takia. Ulkoasennus ei aina ole laitteen kannalta edullista. Jos hapettuminen voidaan poistaa maalaamalla, ei voida sivuuttaa sitä, että rakenteen geometria voi häiriintyä tuulenpuuskissa. Lisäksi asemalle päin voi olla erilaisia ​​esteitä, jotka vaimentavat signaalia.

Antennin virheenkorjausta varten sinun on joskus kokeiltava useita asennusvaihtoehtoja, mutta silloin tämä laite toimii 3G 4G LTE:ssä.

Video