MIMO dla wielu użytkowników
Multi-user MIMO ( MU-MIMO ) to zestaw technologii wielu wejść i wielu wyjść (MIMO) do wielościeżkowej komunikacji bezprzewodowej , w której wielu użytkowników lub terminali, z których każdy komunikuje się przez jedną lub więcej anten, komunikuje się ze sobą. Natomiast pojedynczy użytkownik MIMO (SU-MIMO) obejmuje pojedynczego użytkownika lub terminal wyposażonego w wiele anten, komunikującego się z dokładnie jednym innym podobnie wyposażonym węzłem. Analogicznie do sposobu, w jaki OFDMA dodaje funkcję wielodostępu do OFDM w dziedzinie komunikacji komórkowej MU-MIMO dodaje funkcję wielu użytkowników do MIMO w dziedzinie bezprzewodowej.
SDMA, masowe MIMO, skoordynowane wielopunktowe (CoMP) i ad hoc MIMO są powiązane z MU-MIMO; każda z tych technologii często wykorzystuje przestrzenne stopnie swobody, aby oddzielić użytkowników.
Technologia
MU-MIMO wykorzystuje wielu użytkowników jako rozproszone przestrzennie zasoby transmisji, kosztem nieco droższego przetwarzania sygnału. Dla porównania, konwencjonalny MIMO dla jednego użytkownika (SU-MIMO) obejmuje wyłącznie wymiary wielu anten lokalnych urządzeń. Algorytmy MU-MIMO ulepszają systemy MIMO, w których liczba połączeń między użytkownikami jest większa niż jeden. MU-MIMO można uogólnić na dwie kategorie: kanały rozgłoszeniowe MIMO (MIMO BC) i kanały wielodostępowe MIMO (MIMO MAC) odpowiednio dla sytuacji downlink i uplink. Ponownie dla porównania, SU-MIMO może być reprezentowane jako punkt-punkt, parami MIMO.
Aby usunąć dwuznaczność słów odbiornik i nadajnik , możemy przyjąć terminy punkt dostępowy (AP) lub stacja bazowa oraz użytkownik . Punkt dostępowy jest nadajnikiem, a użytkownik odbiornikiem w przypadku połączeń w dół i odwrotnie w przypadku połączeń w górę. Sieci jednorodne są wolne od tego rozróżnienia, ponieważ są zwykle dwukierunkowe.
Transmisja MIMO (MIMO BC)
MIMO BC reprezentuje przypadek łącza w dół MIMO, w którym pojedynczy nadawca nadaje do wielu odbiorników w sieci bezprzewodowej. Przykładami zaawansowanego przetwarzania transmisji dla MIMO BC są wstępne kodowanie z uwzględnieniem zakłóceń i planowanie użytkowników łącza w dół w oparciu o SDMA. Dla zaawansowanego przetwarzania transmisji, qfz musi być znane w nadajniku (CSIT). Oznacza to, że znajomość CSIT pozwala na poprawę przepustowości, a metody uzyskiwania CSIT nabierają istotnego znaczenia. Systemy MIMO BC mają zdecydowaną przewagę nad systemami SU-MIMO punkt-punkt, zwłaszcza gdy liczba anten przy nadajniku, czyli AP, jest większa niż liczba anten przy każdym odbiorniku (użytkowniku). Kategorie technik wstępnego kodowania, które mogą być stosowane przez MIMO BC, obejmują jedną technikę wykorzystującą kodowanie brudnego papieru (DPC) i technikę liniową oraz dwie techniki hybrydowe (analogowe i cyfrowe).
MIMO MAC
Odwrotnie, wielodostępowy kanał MIMO lub MIMO MAC reprezentuje przypadek łącza zwrotnego MIMO w sieci bezprzewodowej z wieloma nadawcami do pojedynczego odbiorcy. Przykładami zaawansowanego przetwarzania odbioru dla MIMO MAC są wspólne eliminowanie zakłóceń i planowanie użytkowników łącza zwrotnego w oparciu o SDMA. W przypadku zaawansowanego przetwarzania odbioru odbiornik musi znać informacje o stanie kanału w odbiorniku (CSIR). Znajomość CSIR jest generalnie łatwiejsza niż znajomość CSIT. Jednak znajomość CSIR kosztuje dużo zasobów uplinku do przesyłania dedykowanych pilotów od każdego użytkownika do punktu dostępowego. Systemy MIMO MAC przewyższają systemy MIMO punkt-punkt, zwłaszcza gdy liczba anten odbiorczych w punkcie dostępowym jest większa niż liczba anten nadawczych u każdego użytkownika.
Międzywarstwowe MIMO
Międzywarstwowy MIMO zwiększa wydajność łączy MIMO, rozwiązując pewne międzywarstwowe problemy, które mogą wystąpić, gdy w systemie stosowane są konfiguracje MIMO. Techniki międzywarstwowe mogą być również wykorzystywane do zwiększania wydajności łączy SISO. Przykładami technik międzywarstwowych są Joint Source-Channel Coding, Adaptive Modulation and Coding (AMC lub „Link Adaptation”), Hybrid ARQ (HARQ) i planowanie użytkowników.
Wielu użytkowników do wielu użytkowników
Wysoce połączona bezprzewodowa sieć ad hoc zwiększa elastyczność sieci bezprzewodowej kosztem zwiększonej interferencji wielu użytkowników. Aby poprawić odporność na zakłócenia, protokoły warstwy PHY/MAC ewoluowały od transmisji opartej na rywalizacji do transmisji i odbioru opartej na współpracy. Kooperacyjna komunikacja bezprzewodowa może w rzeczywistości wykorzystywać zakłócenia, w tym zakłócenia własne i inne zakłócenia użytkownika. W kooperacyjnej komunikacji bezprzewodowej każdy węzeł może wykorzystywać własne zakłócenia i inne zakłócenia użytkownika w celu poprawy wydajności kodowania i dekodowania danych, podczas gdy konwencjonalne węzły są generalnie ukierunkowane na unikanie zakłóceń. Na przykład, gdy możliwa jest dekodacja silnej interferencji, węzeł dekoduje i anuluje silną interferencję przed zdekodowaniem sygnału własnego. Łagodzenie niskich współczynników nośnej nad zakłóceniami (CoI) można wdrożyć w warstwach sieci PHY/MAC/aplikacji w systemach kooperacyjnych.
- Wspólne badanie wielu anten — zastosowanie technologii wielu anten w sytuacjach, w których anteny są rozmieszczone między sąsiednimi terminalami bezprzewodowymi.
- Różnorodność kooperacyjna – Osiągnij zysk różnorodności anten poprzez współpracę rozproszonych anten należących do każdego niezależnego węzła.
- Cooperative MIMO – Osiągnij korzyści MIMO , w tym wzmocnienie multipleksowania przestrzennego , wykorzystując współpracę nadawczą lub odbiorczą rozproszonych anten należących do wielu różnych węzłów.
- Przekaźnik kooperacyjny – Zastosuj koncepcje kooperacyjne do technik przekaźnikowych, co jest podobne do różnorodności kooperacyjnej pod względem sygnalizacji kooperacyjnej. Jednak głównym kryterium przekaźnika kooperacyjnego jest poprawa regionu kompromisu między opóźnieniem a wydajnością, podczas gdy zróżnicowanie kooperacyjne i MIMO ma na celu poprawę wydajności łącza i systemu kosztem minimalnej utraty współpracy.
- Techniki przekazywania dla współpracy
- Store-and-forward (S&F), amplifikacja-and-forward (A&F), decode-and-forward (D&F), współpraca kodowana, współpraca kodowana przestrzennie, kompresja i przesyłanie (C&F), nieortogonalne metody
Spółdzielnia MIMO (CO-MIMO)
CO-MIMO , znane również jako MIMO sieciowe ( net-MIMO ) lub ad hoc MIMO , wykorzystuje rozproszone anteny należące do innych użytkowników, podczas gdy konwencjonalne MIMO, tj. MIMO jednego użytkownika, wykorzystuje tylko anteny należące do lokalnego terminala. CO-MIMO poprawia wydajność sieci bezprzewodowej, wprowadzając wiele zalet anteny, takich jak dywersyfikacja, multipleksowanie i kształtowanie wiązki . Jeśli główny interes opiera się na zdobyciu różnorodności, nazywa się to różnorodnością kooperatywną . Można to określić jako formę makroróżnorodności , stosowaną np miękkie przekazanie . Cooperative MIMO odpowiada makroróżnorodności nadajnika lub simulcastingowi . Prostą formą, która nie wymaga zaawansowanego przetwarzania sygnału, są sieci jednoczęstotliwościowe (SFN), stosowane zwłaszcza w radiofonii i telewizji. Sieci SFN w połączeniu z planowaniem adaptacyjnym kanału lub adaptacyjnym ruchem nazywane są dynamicznymi sieciami jednoczęstotliwościowymi (DSFN).
CO-MIMO to technika przydatna w przyszłych sieciach komórkowych, które uwzględniają bezprzewodowe sieci kratowe lub bezprzewodowe sieci ad hoc. W bezprzewodowych sieciach ad hoc wiele węzłów nadawczych komunikuje się z wieloma węzłami odbiorczymi. Aby zoptymalizować pojemność kanałów ad hoc, koncepcje i techniki MIMO można zastosować do wielu łączy między klastrami węzłów nadawczych i odbiorczych. W przeciwieństwie do wielu anten w urządzeniu nadawczo-odbiorczym MIMO dla jednego użytkownika, uczestniczące węzły i ich anteny są rozmieszczone w sposób rozproszony. Tak więc, aby osiągnąć przepustowość tej sieci, niezbędne są techniki zarządzania rozproszonymi zasobami radiowymi. Strategie takie jak Zasugerowano autonomiczne rozpoznawanie zakłóceń , współpracę węzłów i kodowanie sieci z kodowaniem brudnego papieru w celu optymalizacji przepustowości sieci bezprzewodowej.
Zobacz też
- Rozproszony system antenowy
- Siatka stacji
- Mobilna sieć ad hoc
- Układ fazowany
- Wielokrotny dostęp z podziałem przestrzeni
- Kodowanie/przetwarzanie czasoprzestrzenne
Linki zewnętrzne
- Kształtowanie wiązki MU-MIMO przez konstruktywną interferencję , projekt Wolfram Demonstrations
- Peel, CB, Spencer, QH, Swindlehurst, AL i Haardt, M. (2004). Wprowadzenie do łącza downlink MIMO dla wielu użytkowników. Magazyn komunikacji IEEE, 61.
