미모엠 LTE의 다중 안테나 기술

MIMO 기능(M 다중 입력 – 다중 출력)

MIMO 기술(다중 입력 - 다중 출력)을 사용하면 두 가지 문제가 해결됩니다.

공간적 시간/주파수 코딩 및(또는) 빔포밍(beamforming)으로 인한 통신 품질 향상,

공간 다중화를 사용할 때 전송 속도를 높입니다.

MIMO 구조

MIMO의 다양한 구현은 하나의 물리적 채널에서 여러 개의 독립적인 메시지를 동시에 전송하는 것을 의미합니다. MIMO 동작을 구현하기 위해 다중 안테나 시스템이 사용됩니다. N t송신 안테나 및 수신 측 N r응접실. 이 구조는 그림 1에 나와 있습니다. 하나.

쌀. 1. MIMO 구조

MIMO란 무엇입니까?

MIMO(영어) 다중 입력 다중 출력) -데이터가 다음을 사용하여 전송되는 채널 대역폭을 증가시킬 수 있는 공간 신호 코딩 방법 N안테나 및 수신 중안테나. 송신 안테나와 수신 안테나는 인접 안테나 간의 약한 상관 관계를 달성할 수 있을 만큼 충분히 분리되어 있습니다.

MIMO의 역사

무선 통신의 대상인 MIMO 시스템의 역사는 아직 그리 길지 않습니다. 무선 통신에서 MIMO 원리를 사용하기 위한 첫 번째 특허는 Bell Laboratories의 직원인 Jack Winters를 대신하여 1984년에 출원되었습니다. 같은 회사의 Jack Salz는 자신의 연구를 바탕으로 1985년 MIMO 솔루션에 대한 첫 번째 논문을 발표했습니다. 이 방향의 발전은 1995년까지 Bell Laboratories와 다른 연구원들에 의해 계속되었습니다. 1996년 Greg Raleigh와 Gerald J. Foschini는 MIMO 시스템의 새로운 구현을 제안하여 효율성을 높였습니다. 이어서 OFDM( 직교 주파수 분할 다중화– 직교 캐리어를 통한 멀티플렉싱) MIMO를 위해 True MIMO라는 최초의 MIMO 칩셋을 개발한 Airgo Networks를 설립했습니다.

그러나 MIMO 방향은 도입된 지 얼마 되지 않았음에도 불구하고 매우 다면적으로 발전해 왔으며 수신기의 신호 분리 원리에 따라 분류할 수 있는 이기종 방법군을 포함하고 있습니다. 동시에 MIMO 시스템은 이미 실행된 신호 분리와 새로운 접근 방식을 모두 사용합니다. 여기에는 예를 들어 시공간, 공간 주파수, 공간 편파 코딩 및 수신기에 신호가 도달하는 방향의 초해상도가 포함됩니다. 풍부한 신호 분리 접근 방식 덕분에 통신에서 MIMO 시스템을 사용하기 위한 표준의 오랜 개발을 보장할 수 있었습니다. 그러나 모든 종류의 MIMO는 잡음 내성을 개선하여 통신 네트워크의 최대 데이터 속도를 높이는 동일한 목표를 달성하는 것을 목표로 합니다.

가장 단순한 MIMO 안테나는 수직 축에 대해 ±45°의 각도로 배향된 두 개의 비대칭 진동기(모노폴) 시스템입니다(그림 2).

쌀. 2 가장 단순한 MIMO 안테나

이러한 편광 각도는 채널이 동일한 조건에 있도록 허용합니다. 이미터의 수평-수직 방향으로 편광 구성 요소 중 하나가 지구 표면을 따라 전파될 때 필연적으로 더 큰 감쇠를 받기 때문입니다. 각 모노폴에 의해 독립적으로 방출된 신호는 교차 편파 성분(20dB 이상)에서 충분히 높은 상호 디커플링으로 상호 직교 편파됩니다. 수신 측에서도 유사한 안테나가 사용됩니다. 이 접근 방식을 통해 서로 다른 방식으로 변조된 동일한 반송파를 사용하여 신호를 동시에 전송할 수 있습니다. 편파 분리의 원리는 단일 모노폴의 경우에 비해 무선 링크의 대역폭을 두 배로 제공합니다(수신 안테나와 전송 안테나의 방향이 동일한 이상적인 가시선 조건에서). 따라서 본질적으로 이중 편파가 있는 모든 시스템은 MIMO 시스템으로 간주될 수 있습니다.

MIMO의 추가 진화

Release 7에서 MIMO 기술이 구체화될 무렵에는 표준이 전 세계적으로 활발히 확산되고 있었습니다. 3세대 네트워크를 MIMO 기술과 결합하려는 시도가 있었지만 널리 보급되지 않았습니다. 글로벌 모바일 장비 공급업체 협회(Global Association of Mobile Equipment Suppliers)에 따르면 글로벌 모바일 공급자 협회, 2010년 4월 11일자 GSA) HSPA를 지원하는 2776가지 유형의 장치 중 28개 모델만이 MIMO를 지원합니다. 또한, MIMO 단말의 보급률이 낮은 MIMO 네트워크의 도입은 네트워크 처리량의 감소로 이어진다. Nokia는 대역폭 손실을 최소화하는 기술을 개발했지만 MIMO 단말기 보급률이 가입자 장치의 40% 이상인 경우에만 효과적입니다. 여기에 덧붙여 2009년 12월 14일 세계 최초로 LTE 기술을 기반으로 한 모바일 네트워크가 출시되어 훨씬 더 빠른 속도를 구현했다는 사실을 기억할 필요가 있습니다. 이를 바탕으로 사업자들은 3세대 네트워크의 현대화보다는 LTE 네트워크의 신속한 구축을 목표로 하고 있음을 알 수 있다.

오늘날 우리는 4세대 모바일 네트워크에서 트래픽 양이 급격히 증가하고 있음을 알 수 있으며, 모든 가입자에게 필요한 속도를 제공하기 위해 사업자들은 데이터 전송 속도를 높이거나 효율성을 높일 수 있는 다양한 방법을 모색해야 합니다. 주파수 자원을 사용하는 것. 반면에 MIMO는 2x2 옵션을 사용하여 동일한 기간 동안 사용 가능한 주파수 대역에서 거의 2배 더 많은 데이터를 전송할 수 있습니다. 4x4 안테나 구현을 사용하는 경우 이론적 계산에서 알 수 있듯이 최대 다운로드 속도는 400Mbps가 아니라 326Mbps가 됩니다. 이것은 4개의 안테나를 통한 전송의 특성 때문입니다. 각 안테나에는 참조 심볼을 전송하기 위한 특정 자원 요소(RE)가 할당됩니다. 이들은 일관된 복조 및 채널 추정을 구성하는 데 필요합니다. 이러한 RE의 위치는 그림 1에 나와 있습니다. 3. 송신 안테나에는 논리적 안테나 포트 번호가 할당됩니다. R0으로 표시된 문자는 포트 0에 있고 R1은 포트 1에 있는 식입니다. 결과적으로 전체 RE의 14.3%가 참조심볼 전송을 위해 할당되는데, 이것이 이론적인 속도와 실제 속도의 차이가 나는 이유이다.

친애하는 익명의 여러분, 우리는 디지털 혁명의 시대에 살고 있습니다. 새로운 기술에 익숙해지기 전에 우리는 이미 모든 면에서 더 새롭고 더 발전된 것을 제공받고 있습니다. 그리고 우리는 이 기술이 우리가 더 빠른 인터넷을 얻는 데 정말로 도움이 될 것인지 아니면 다시 돈을 위해 사기를 당할 것인지에 대해 고민하는 동안 현재 디자이너들은 현재 기술 대신에 우리에게 제공될 훨씬 더 새로운 기술을 개발하고 있습니다. 단 2년 만에. 이것은 MIMO 안테나 기술에도 적용됩니다.

이 기술은 무엇입니까 - MIMO? 다중 입력 다중 출력 - 다중 입력 다중 출력. 우선 MIMO 기술은 복잡한 솔루션이며 안테나에 국한되지 않습니다. 이 사실을 더 잘 이해하기 위해서는 이동통신 발전의 역사를 간단히 살펴볼 필요가 있습니다. 개발자는 단위 시간당 더 많은 양의 정보를 전송해야 하는 작업에 직면해 있습니다. 속도를 높입니다. 물 공급 시스템과 유사하게 - 단위 시간당 더 많은 양의 물을 사용자에게 전달합니다. "파이프 직경"을 늘리거나 유추하여 통신 대역폭을 확장하여 이를 수행할 수 있습니다. 처음에 GSM 표준은 음성 트래픽에 맞게 조정되었으며 채널 너비는 0.2MHz였습니다. 그것으로 충분했습니다. 또한, 다중 사용자 접근을 제공하는 문제가 있다. 가입자를 주파수(FDMA) 또는 시간(TDMA)으로 나누어 해결할 수 있습니다. GSM에서는 두 가지 방법이 동시에 사용됩니다. 결과적으로 네트워크에서 가능한 최대 가입자 수와 음성 트래픽에 대해 가능한 최소 대역폭 사이의 균형을 유지합니다. 모바일 인터넷의 발달로 이 최소한의 차선은 속도를 높이는 장애물이 되었습니다. GSM 플랫폼을 기반으로 하는 두 가지 기술인 GPRS와 EDGE는 384kbps의 속도 제한에 도달했습니다. 속도를 더 높이려면 GSM 인프라를 사용하여 가능하면 동시에 인터넷 트래픽에 대한 대역폭을 확장해야 했습니다. 그 결과 UMTS 표준이 개발되었습니다. 여기서 주요 차이점은 한 번에 최대 5MHz까지 대역폭을 확장하고 여러 가입자가 동일한 주파수 채널에서 동시에 작업하는 CDMA 코드 액세스 기술을 사용하여 다중 사용자 액세스를 제공한다는 것입니다. 이 기술은 광대역에서 작동한다는 점을 강조하여 W-CDMA라고 했습니다. 이 시스템은 3세대 시스템인 3G라고 불렸지만 동시에 GSM에 대한 상부 구조입니다. 그래서 우리는 5MHz의 넓은 "파이프"를 얻었고 초기에 속도를 2Mbps로 높일 수 있었습니다.

"파이프 지름"을 더 늘릴 방법이 없다면 어떻게 속도를 높일 수 있습니까? 흐름을 여러 부분으로 병렬화하고 각 부분을 별도의 작은 파이프를 통해 실행한 다음 수신 측의 이러한 개별 흐름을 하나의 넓은 흐름으로 결합할 수 있습니다. 또한 속도는 채널의 오류 확률에 따라 다릅니다. 오버 코딩, 순방향 오류 수정 및 더 나은 무선 변조 기술을 통해 이 확률을 줄임으로써 속도를 높일 수도 있습니다. 이러한 모든 개발(채널당 캐리어 수를 늘려 "파이프" 확장과 함께)은 UMTS 표준의 추가 개선에 일관되게 사용되었으며 HSPA라는 이름을 받았습니다. 이것은 W-CDMA를 대체하는 것이 아니라 이 핵심 플랫폼의 소프트+하드 업그레이드입니다.

국제 컨소시엄 3GPP는 3G에 대한 표준을 개발하고 있습니다. 이 표에는 이 표준의 다른 릴리스의 일부 기능이 요약되어 있습니다.

3G HSPA 속도 및 주요 기술 기능
3GPP 출시	기술	다운링크 속도(MBPS)	업링크 속도(MBPS)
관계 6	HSPA	14.4	5.7
관계 7	HSPA+ 5MHz, 2x2 MIMO 다운링크	28	11
릴 8	DC-HSPA+ 2x5MHz, 2x2 MIMO 다운링크	42	11
관계 9	DC-HSPA+ 2x5MHz, 2x2 MIMO 다운링크, 2x5MHz 업링크	84	23
릴 10	MC-HSPA+ 4x5MHz, 2x2 MIMO 다운링크, 2x5MHz 업링크	168	23
11화	MC-HSPA+ 8x5MHz 2x2/4x4 MIMO 다운링크, 2x5MHz 2x2 MIMO 업링크	336 - 672	70

4G LTE 기술은 WiMAX를 능가할 수 있었던 3G 네트워크와의 하위 호환성 외에도 최대 1Gbps 이상의 더 빠른 속도를 개발할 수 있습니다. 여기에서는 MIMO 기술과 매우 잘 통합되는 OFDM 변조와 같이 디지털 스트림을 무선 인터페이스로 전송하기 위한 훨씬 더 고급 기술이 사용됩니다.

그렇다면 MIMO는 무엇입니까? 흐름을 여러 채널로 병렬화하여 "공중" 여러 안테나를 통해 다른 방식으로 전송하고 수신 측에서 동일한 독립 안테나로 수신할 수 있습니다. 따라서 우리는 무선 인터페이스를 통해 여러 개의 독립적인 "파이프"를 얻습니다. 밴드 확장 없이. 이것이 주요 아이디어입니다 MIMO. 무선 채널에서 전파가 전파되면 선택적 페이딩이 관찰됩니다. 이것은 가입자가 이동 중이거나 셀 서비스 지역의 가장자리에 있는 경우 밀집된 도시 지역에서 특히 두드러집니다. 각 공간 "파이프"의 페이딩은 동시에 발생하지 않습니다. 따라서 두 개의 MIMO 채널을 통해 동일한 정보를 약간의 지연으로 전송하고 이전에 특수 코드를 중첩하여 전송하면(Alamuoti 방법, 마방진 형태의 코드 중첩) 손실된 기호를 복구할 수 있습니다. 신호/노이즈를 최대 10-12dB까지 개선하는 것과 동일한 수신 측입니다. 결과적으로 이 기술은 다시 속도를 증가시킵니다. 사실 이것은 MIMO 기술에 유기적으로 내장된 잘 알려진 다이버시티 수신(Rx Diversity)입니다.

궁극적으로 우리는 MIMO가 베이스와 모뎀 모두에서 지원되어야 한다는 것을 이해해야 합니다. 일반적으로 4G에서 MIMO 채널의 수는 2, 4, 8(Wi-Fi 시스템에서 3채널 3x3 시스템이 널리 보급됨)의 배수이며 베이스와 네트워크 모두에서 채널 수가 일치하는 것이 좋습니다. 모뎀. 따라서 이 사실을 수정하기 위해 MIMO는 수신*전송 채널(2x2 MIMO, 4x4 MIMO 등)로 정의됩니다. 지금까지 우리는 주로 2x2 MIMO를 다루고 있습니다.

MIMO 기술에는 어떤 안테나가 사용됩니까? 이들은 일반 안테나이며 2개만 있으면 됩니다(2x2 MIMO의 경우). 채널을 분리하기 위해 직교, 소위 X-편광이 사용됩니다. 이 경우 수직에 대한 각 안테나의 편파는 45°만큼 이동하고 서로에 대해서는 90°만큼 이동합니다. 안테나의 수평/수직 방향으로 인해 채널 중 하나는 필연적으로 지표면의 영향으로 인해 더 많은 감쇠를 수신하기 때문에 이러한 편파 각도는 두 채널을 동일한 기반에 놓습니다. 동시에 안테나 사이의 90 ° 편파 이동을 통해 채널을 서로 최소 18-20dB 분리할 수 있습니다.

MIMO를 위해서는 지붕에 안테나 입력 2개와 안테나 2개가 있는 모뎀이 필요합니다. 그러나 이 기술이 기지국에서 지원되는지 여부는 여전히 의문이다. 4G LTE 및 WiMAX 표준에서 이러한 지원은 가입자 장치 측과 베이스 모두에서 사용할 수 있습니다. 3G 네트워크에서 모든 것이 그렇게 단순하지는 않습니다. 수천 개의 비 MIMO 장치가 이미 네트워크에서 작동하고 있으며 이 기술의 도입은 네트워크 대역폭이 감소하는 반대 효과가 있습니다. 따라서 사업자는 아직 3G 네트워크의 모든 곳에서 MIMO를 구현하는 데 서두르지 않습니다. 기지가 가입자에게 고속으로 제공할 수 있으려면 자체적으로 좋은 전송 수단이 있어야 합니다. "두꺼운 파이프"가 연결되어야 하며, 항상 그런 것은 아닙니다. 광섬유가 바람직합니다. 따라서 3G 네트워크에서 MIMO 기술은 현재 초기 및 개발 단계에 있으며 운영자와 사용자 모두에 의해 테스트되고 있으며 후자가 항상 성공적인 것은 아닙니다. 따라서 4G 네트워크에서만 MIMO 안테나에 희망을 걸 가치가 있습니다. 셀 커버리지 영역의 가장자리에서는 MIMO 피드가 이미 상용화되어 있는 반사경과 같이 이득이 높은 안테나를 사용할 수 있습니다.

Wi-Fi 네트워크에서 MIMO 기술은 IEEE 802.11n 및 IEEE 802.11ac 표준에 고정되어 있으며 이미 많은 장치에서 지원됩니다. 3G-4G 네트워크에 2x2 MIMO 기술이 도입되는 것을 목격하고 있지만 개발자는 가만히 있지 않습니다. 이미 64x64 MIMO 기술은 적응형 방사 패턴을 가진 스마트 안테나로 개발되고 있습니다. 저것들. 소파에서 안락의자로 이동하거나 주방으로 이동하면 태블릿이 이를 감지하고 내장 안테나 패턴을 올바른 방향으로 돌립니다. 그 때 이 사이트가 필요한 사람이 있습니까?

WiFi는 IEEE 802.11 표준을 기반으로 하는 무선 네트워크의 브랜드 이름입니다. 일상 생활에서 무선 네트워크 사용자는 상표가 아니라 IEEE 802.11 표준을 의미하는 "WiFi 기술"이라는 용어를 사용합니다.

WiFi 기술을 사용하면 케이블을 배치하지 않고도 네트워크를 배포할 수 있으므로 네트워크 배포 비용이 절감됩니다. 덕분에 야외 및 역사적 가치가 있는 건물과 같이 케이블을 놓을 수 없는 곳에서 무선 네트워크를 사용할 수 있습니다.
WiFi의 "유해성"에 대한 대중의 믿음과 달리 WiFi 장치에서 데이터를 전송할 때 방사선은 휴대전화보다 2배(100배) 적습니다.

MIMO - (English Multiple Input Multiple Output) - 공간 다중화를 기반으로 한 채널을 통해 여러 정보 스트림을 동시에 전송하는 데이터 전송 기술과 각 정보 비트를 적절한 수신자에게 전달하는 다중 경로 반사 간섭 및 데이터 손실 가능성이 적습니다.

처리량 증가 문제 해결

일부 첨단 기술의 집중적인 개발로 인해 다른 기술에 대한 요구 사항이 증가합니다. 이 원칙은 통신 시스템에 직접적인 영향을 미칩니다. 현대 통신 시스템에서 가장 시급한 문제 중 하나는 대역폭과 데이터 전송 속도를 높일 필요가 있다는 것입니다. 대역폭을 늘리고 복사 전력을 증가시켜 처리량을 높이는 두 가지 전통적인 방법이 있습니다.
그러나 생물학적 및 전자기 적합성에 대한 요구 사항으로 인해 방사 전력 증가 및 주파수 대역 확장에 제한이 있습니다. 이러한 한계로 인해 대역폭 부족 및 데이터 전송률 문제로 인해 이를 해결하기 위한 새로운 효과적인 방법을 모색할 필요가 있습니다. 가장 효과적인 방법 중 하나는 약한 상관 안테나 요소와 함께 적응형 안테나 어레이를 사용하는 것입니다. MIMO 기술은 이 원칙을 기반으로 합니다. 이 기술을 사용하는 통신 시스템을 MIMO(다중 입력 다중 출력) 시스템이라고 합니다.

WiFi 802.11n 표준은 MIMO 기술 사용의 가장 두드러진 예 중 하나입니다. 그에 따르면 최대 300Mbps의 속도를 유지할 수 있습니다. 또한 이전 표준 802.11g에서는 50Mbps만 제공할 수 있었습니다. MIMO 덕분에 새로운 표준은 데이터 속도를 높이는 것 외에도 신호 강도가 낮은 곳에서 더 나은 서비스 품질을 제공합니다. 802.11n은 WiFi 기술을 사용하여 LAN(Local Area Network)을 구성하는 가장 일반적인 틈새인 포인트/멀티포인트(포인트/멀티포인트) 시스템뿐만 아니라 트렁크 통신을 구성하는 데 사용되는 포인트/포인트 연결 구성에도 사용됩니다. 수백 Mbps의 속도로 채널을 전송하고 수십 킬로미터(최대 50km)에 걸쳐 데이터를 전송할 수 있습니다.

WiMAX 표준에는 MIMO 기술의 도움으로 사용자에게 새로운 가능성을 제공하는 두 가지 릴리스도 있습니다. 첫 번째인 802.16e는 모바일 광대역 서비스를 제공합니다. 기지국에서 가입자 장비 방향으로 최대 40Mbps의 속도로 정보를 전송할 수 있습니다. 그러나 802.16e의 MIMO는 옵션으로 간주되며 가장 간단한 구성인 2x2에서 사용됩니다. 다음 릴리스에서는 802.16m MIMO가 4x4 구성이 가능한 필수 기술로 간주됩니다. 이 경우 WiMAX는 이미 셀룰러 통신 시스템, 즉 4세대(높은 데이터 전송률로 인해)에 기인할 수 있습니다. 로밍, 핸드오버, 음성 연결과 같은 셀룰러 네트워크 고유의 여러 기능이 있습니다. 모바일 사용의 경우 이론적으로 100Mbps를 달성할 수 있습니다. 고정 버전에서는 속도가 1Gbps에 도달할 수 있습니다.

가장 큰 관심은 셀룰러 통신 시스템에서 MIMO 기술을 사용하는 것입니다. 이 기술은 3세대 셀룰러 통신 시스템부터 적용되었습니다. 예를 들어, UMTS 표준에서 Rel. 6, 최대 20Mbps의 속도를 지원하는 HSPA 기술과 함께 사용되며 Rel. 7 - 데이터 전송 속도가 40Mbps에 달하는 HSPA+ 사용. 그러나 MIMO는 3G 시스템에서 널리 적용되지 않았습니다.

시스템, 즉 LTE도 최대 8x8 구성에서 MIMO 사용을 제공합니다. 이론적으로 이것은 기지국에서 가입자에게 300Mbps 이상의 데이터 전송을 가능하게 할 수 있다. 또한 셀의 가장자리에서도 안정적인 연결 품질이 중요한 장점입니다. 이 경우 기지국과 상당한 거리를 두고 있거나 원격 방에 있을 때에도 데이터 전송 속도가 약간 감소하는 것만 관찰할 수 있습니다.

친애하는 익명의 여러분, 우리는 디지털 혁명의 시대에 살고 있습니다. 우리는 새로운 기술에 익숙해지기 전에 이미 모든 면에서 더 새롭고 더 발전된 것을 제공받고 있습니다. 그리고 우리는 이 기술이 우리가 더 빠른 인터넷을 얻는 데 정말로 도움이 될 것인지, 아니면 우리가 다시 돈을 벌고 있는지에 대해 고민하는 동안 현재의 설계자들은 현재의 기술 대신에 우리에게 제공될 훨씬 더 새로운 기술을 개발하고 있습니다. 2년 만에 하나. 이것은 MIMO 안테나 기술에도 적용됩니다.

이 기술은 무엇입니까 - MIMO? 다중 입력 다중 출력 - 다중 입력 다중 출력. 우선 MIMO 기술은 복잡한 솔루션이며 안테나에 국한되지 않습니다. 이 사실을 더 잘 이해하기 위해서는 이동통신 발전의 역사를 잠시 살펴볼 필요가 있습니다. 개발자는 단위 시간당 더 많은 양의 정보를 전송해야 하는 작업에 직면해 있습니다. 속도를 높입니다. 물 공급 시스템과 유사하게 - 단위 시간당 더 많은 양의 물을 사용자에게 전달합니다. "파이프 직경"을 늘리거나 유추하여 통신 대역폭을 확장하여 이를 수행할 수 있습니다. 처음에 GSM 표준은 음성 트래픽에 맞게 조정되었으며 채널 너비는 0.2MHz였습니다. 그것으로 충분했습니다. 또한, 다중 사용자 접근을 제공하는 문제가 있다. 가입자를 주파수(FDMA) 또는 시간(TDMA)으로 나누어 해결할 수 있습니다. GSM에서는 두 가지 방법이 동시에 사용됩니다. 결과적으로 우리는 네트워크에서 가능한 최대 가입자 수와 음성 트래픽에 대해 가능한 최소 대역폭 사이의 균형을 유지합니다. 모바일 인터넷의 발달로 이 최소한의 차선은 속도를 높이는 장애물이 되었습니다. GSM 플랫폼을 기반으로 하는 두 가지 기술인 GPRS와 EDGE는 384kbps의 속도 제한에 도달했습니다. 속도를 더 높이려면 GSM 인프라를 사용하여 가능하면 동시에 인터넷 트래픽에 대한 대역폭을 확장해야 했습니다. 그 결과 UMTS 표준이 개발되었습니다. 여기서 주요 차이점은 한 번에 최대 5MHz까지 대역폭을 확장하고 여러 가입자가 동일한 주파수 채널에서 동시에 작업하는 CDMA 코드 액세스 기술을 사용하여 다중 사용자 액세스를 제공한다는 것입니다. 이 기술은 광대역에서 작동한다는 점을 강조하여 W-CDMA라고 했습니다. 이 시스템은 3세대 시스템인 3G라고 불렸지만 동시에 GSM에 대한 상부 구조입니다. 그래서 우리는 5MHz의 넓은 "파이프"를 얻었고 초기에 속도를 2Mbps로 높일 수 있었습니다.

국제 컨소시엄 3GPP는 3G에 대한 표준을 개발하고 있습니다. 이 표에는 이 표준의 다른 릴리스의 일부 기능이 요약되어 있습니다.

3G HSPA 속도 및 주요 기술 기능
3GPP 출시	기술	다운링크 속도(MBPS)	업링크 속도(MBPS)
관계 6	HSPA	14.4	5.7
관계 7	HSPA+ 5MHz, 2x2 MIMO 다운링크	28	11
릴 8	DC-HSPA+ 2x5MHz, 2x2 MIMO 다운링크	42	11
관계 9	DC-HSPA+ 2x5MHz, 2x2 MIMO 다운링크, 2x5MHz 업링크	84	23
릴 10	MC-HSPA+ 4x5MHz, 2x2 MIMO 다운링크, 2x5MHz 업링크	168	23
11화	MC-HSPA+ 8x5MHz 2x2/4x4 MIMO 다운링크, 2x5MHz 2x2 MIMO 업링크	336 - 672	70

MIMO를 위해서는 지붕에 안테나 입력 2개와 안테나 2개가 있는 모뎀이 필요합니다. 그러나 이 기술이 기지국에서 지원되는지 여부는 여전히 의문이다. 4G LTE 및 WiMAX 표준에서 이러한 지원은 가입자 장치 측과 베이스 모두에서 사용할 수 있습니다. 3G 네트워크에서 모든 것이 그렇게 단순하지는 않습니다. 수천 개의 비 MIMO 장치가 이미 네트워크에서 작동하고 있으며 이 기술의 도입은 네트워크 대역폭이 감소하는 반대 효과가 있습니다. 따라서 사업자는 아직 3G 네트워크의 모든 곳에서 MIMO를 구현하는 데 서두르지 않습니다. 기지가 가입자에게 고속으로 제공할 수 있으려면 자체적으로 좋은 전송 수단이 있어야 합니다. "두꺼운 파이프"가 연결되어야 하며, 항상 그런 것은 아닙니다. 광섬유가 바람직합니다. 따라서 3G 네트워크에서 MIMO 기술은 현재 초기 및 개발 단계에 있으며 운영자와 사용자 모두에 의해 테스트되고 있으며 후자가 항상 성공적인 것은 아닙니다. 따라서 4G 네트워크에서만 MIMO 안테나에 희망을 걸 가치가 있습니다. MIMO 피드가 이미 상업적으로 이용 가능한 반사기와 같은 고이득 안테나는 셀 커버리지 영역의 가장자리에서 사용할 수 있습니다.

MIMO(다중 입력 다중 출력 - 다중 입력 다중 출력)은 무선 통신 시스템(WIFI, 셀룰러 네트워크)에 사용되는 기술로 시스템의 스펙트럼 효율성, 최대 데이터 전송 속도 및 네트워크 용량을 크게 향상시킬 수 있습니다. 위의 장점을 달성하는 주요 방법은 여러 무선 링크를 통해 소스에서 대상으로 데이터를 전송하는 것입니다. 여기에서 기술의 이름이 유래되었습니다. 이 문제의 배경을 고려하고 MIMO 기술이 널리 사용되는 주된 이유를 파악하십시오.

높은 내결함성과 함께 높은 서비스 품질(QoS)을 제공하는 고속 연결에 대한 요구가 해마다 증가하고 있습니다. 이것은 VoIP(), VoD() 등과 같은 서비스의 출현으로 크게 촉진되었습니다. 그러나 대부분의 무선 기술은 가입자에게 서비스 영역의 가장자리에서 고품질 서비스를 제공하는 것을 허용하지 않습니다. 셀룰러 및 기타 무선 통신 시스템에서 연결 품질과 사용 가능한 데이터 속도는 (BTS)로부터의 거리에 따라 급격히 떨어집니다. 동시에 서비스 품질도 저하되어 궁극적으로 네트워크의 무선 커버리지 전체에 걸쳐 고품질의 실시간 서비스를 제공하는 것이 불가능합니다. 이 문제를 해결하려면 기지국을 최대한 단단히 설치하고 신호 레벨이 낮은 모든 장소에서 내부 커버리지를 구성하십시오. 그러나 이것은 상당한 재정적 비용을 필요로 하며 궁극적으로 서비스 비용의 증가와 경쟁력 저하로 이어질 것입니다. 따라서 이 문제를 해결하기 위해서는 가능한 한 현재의 주파수 대역을 사용하고 새로운 네트워크 설비를 구축할 필요가 없는 독창적인 혁신이 필요합니다.

전파 전파의 특징

MIMO 기술의 동작 원리를 이해하기 위해서는 우주에서의 일반적인 원리를 고려할 필요가 있다. 100MHz 이상의 범위에서 다양한 무선 무선 시스템에서 방출되는 파동은 여러 가지 방식으로 광선처럼 행동합니다. 전파가 전파되는 동안 표면을 만나면 장애물의 재질과 크기에 따라 에너지의 일부는 흡수되고 일부는 통과하고 나머지는 반사됩니다. 에너지의 흡수, 반사 및 전송 부분의 비율은 신호 주파수를 비롯한 많은 외부 요인의 영향을 받습니다. 더욱이, 반사되고 통과된 신호 에너지는 추가 전파 방향을 변경할 수 있으며 신호 자체는 여러 파동으로 나뉩니다.

위의 법칙에 따라 발신지에서 수신자에게 전파되는 신호는 수많은 장애물을 만난 후 여러 개의 파동으로 나뉘며 그 중 일부만 수신자에게 도달합니다. 수신기에 도달하는 각 파동은 소위 신호 전파 경로를 형성합니다. 또한, 다른 파도가 다른 수의 장애물에서 반사되고 다른 거리를 이동한다는 사실 때문에 다른 경로는 다른 경로를 갖습니다.

밀집된 도시 환경에서는 건물, 나무, 자동차 등 많은 장애물로 인해 (MS)와 기지국 (BTS) 안테나 사이에 가시선이 없는 상황에서 매우 일반적입니다. 이 경우 수신기의 신호에 도달하는 유일한 방법은 반사파를 통해서입니다. 그러나 위에서 언급한 바와 같이 반복적으로 반사된 신호는 더 이상 초기 에너지를 갖지 않으며 지연되어 도착할 수 있습니다. 물체가 항상 고정되어 있지 않고 시간이 지남에 따라 상황이 크게 변할 수 있다는 사실로 인해 특별한 어려움이 발생합니다. 이와 관련하여 무선 통신 시스템에서 가장 중요한 문제 중 하나인 문제가 발생합니다.

다중 경로 전파 - 문제 또는 이점?

다중 경로 신호 전파를 방지하기 위해 여러 가지 솔루션이 사용됩니다. 가장 일반적인 기술 중 하나는 Receive Diversity -. 그 본질은 하나가 아니라 여러 안테나(보통 2개, 덜 자주 4개)가 서로 떨어져 있는 신호를 수신하는 데 사용된다는 사실에 있습니다. 따라서 수신자는 전송된 신호의 사본이 하나가 아니라 두 개로 서로 다른 방식으로 전송됩니다. 이렇게 하면 원래 신호에서 더 많은 에너지를 수집할 수 있습니다. 한 안테나에서 수신된 전파는 다른 안테나에서 수신되지 않을 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 또한 한 안테나에서 위상이 다른 신호가 다른 안테나에 위상이 일치하여 도착할 수도 있습니다. 이 무선 인터페이스 구성 체계는 표준 SISO(단일 입력 단일 출력) 체계와 달리 SIMO(단일 입력 다중 출력)라고 부를 수 있습니다. 여러 안테나가 전송에 사용되고 하나는 수신에 사용되는 경우 역 접근 방식도 적용할 수 있습니다. 이것은 또한 수신기가 수신한 원래 신호의 총 에너지를 증가시킵니다. 이 방식을 MISO(다중 입력 단일 출력)라고 합니다. 두 방식(SIMO 및 MISO) 모두 기지국 측면에 여러 개의 안테나를 설치합니다. 단말 장치 자체의 치수를 증가시키지 않고 충분히 먼 거리에 걸쳐 모바일 장치에서 안테나 다이버시티를 구현하는 것은 어렵다.

추가 추론의 결과로 MIMO(다중 입력 다중 출력) 방식에 도달합니다. 이 경우 송수신을 위해 여러 개의 안테나가 설치됩니다. 그러나 위의 방식과 달리 이 다이버시티 방식은 다중 경로 신호 전파를 처리할 뿐만 아니라 몇 가지 추가 이점을 얻을 수 있습니다. 다중 송신 및 수신 안테나를 사용하여 각 송신/수신 안테나 쌍에 정보를 전송하기 위한 별도의 경로를 할당할 수 있습니다. 이 경우 나머지 안테나에서 다이버시티 수신을 수행하게 되며, 이 안테나는 다른 전송 경로에 대한 추가 안테나 역할도 합니다. 결과적으로 이론적으로 더 많은 안테나를 사용하는 만큼 데이터 전송률을 높일 수 있습니다. 그러나 각 무선 경로의 품질에 따라 상당한 제한이 있습니다.

MIMO 작동 방식

위에서 언급했듯이 MIMO 기술을 구성하려면 송신 및 수신 측에 여러 안테나를 설치해야 합니다. 일반적으로 시스템의 입력과 출력에 동일한 수의 안테나가 설치됩니다. 이 경우 최대 데이터 전송 속도에 도달합니다. 수신 및 송신 시 안테나 수를 MIMO 기술의 이름과 함께 표시하기 위해 일반적으로 "AxB"라는 명칭이 언급됩니다. 여기서 A는 시스템 입력의 안테나 수이고 B는 출력의 안테나 수입니다. . 이 경우 시스템은 무선 연결을 나타냅니다.

MIMO 기술이 작동하기 위해서는 기존 시스템에 비해 송신기 구조의 일부 변경이 필요합니다. MIMO 기술을 구성하는 가능한 가장 간단한 방법 중 하나만 고려하겠습니다. 우선, 전송 측에서 스트림 분할기가 필요합니다. 이 분할기는 전송하려는 데이터를 여러 개의 저속 서브스트림으로 분할하며, 그 수는 안테나 수에 따라 다릅니다. 예를 들어, MIMO 4x4 및 200Mbps의 입력 데이터 속도의 경우 분배기는 각각 50Mbps의 스트림 4개를 생성합니다. 또한 이러한 각 스트림은 자체 안테나를 통해 전송되어야 합니다. 일반적으로 송신 안테나는 다중 경로로 인해 발생하는 스퓨리어스 신호를 최대한 많이 허용하기 위해 약간의 공간 분리로 설정됩니다. MIMO 기술을 구성하는 가능한 방법 중 하나는 신호가 각 안테나에서 서로 다른 편파로 전송되므로 수신 시 식별할 수 있습니다. 그러나 가장 단순한 경우에는 전송된 각 신호가 전송 매체 자체에 의해 표시됩니다(시간 지연 및 기타 왜곡).

수신 측에서 여러 안테나가 라디오에서 신호를 수신합니다. 또한 수신 측의 안테나도 일부 공간 다이버시티와 함께 설치되어 앞서 논의한 다이버시티 수신이 제공됩니다. 수신된 신호는 안테나 및 전송 경로의 수에 해당하는 수의 수신기로 공급됩니다. 또한 각 수신기는 시스템의 모든 안테나에서 신호를 수신합니다. 이러한 가산기 각각은 전체 흐름에서 자신이 담당하는 경로의 신호 에너지만 추출합니다. 그는 각 신호에 장착된 미리 결정된 기호에 따라 또는 지연, 감쇠, 위상 편이 분석으로 인해 이를 수행합니다. 배포 매체의 일련의 왜곡 또는 "지문"입니다. 시스템 작동 방식(Bell Laboratories Layered Space-Time - BLAST, SPARC(Selective Per Antenna Rate Control) 등)에 따라 전송된 신호는 특정 시간 후에 반복되거나 다른 안테나를 통해 약간 지연되어 전송될 수 있습니다.

MIMO 기술이 적용된 시스템에서는 신호 소스와 수신기 사이에 가시선이 있는 경우 MIMO 시스템에서 데이터 전송률이 감소하는 비정상적인 현상이 발생할 수 있습니다. 이는 주로 각 신호를 표시하는 주변 공간의 왜곡 정도가 감소하기 때문입니다. 그 결과 수신측에서 신호를 분리하는 것이 문제가 되어 서로 영향을 미치기 시작합니다. 따라서 무선 연결 품질이 높을수록 MIMO에서 얻을 수 있는 이점이 줄어듭니다.

다중 사용자 MIMO(MU-MIMO)

무선 통신을 구성하는 위의 원칙은 정보의 송신기와 수신기가 하나만 있는 이른바 SU-MIMO(단일 사용자 MIMO)를 나타냅니다. 이 경우 송신기와 수신기 모두 자신의 동작을 명확하게 조정할 수 있으며 동시에 새로운 사용자가 방송에 나타날 때 놀라운 요소가 없습니다. 이러한 체계는 예를 들어 두 장치 간의 홈 오피스 통신 구성과 같은 소규모 시스템에 매우 적합합니다. 차례로, WI-FI, WIMAX, 셀룰러 통신 시스템과 같은 대부분의 시스템은 다중 사용자입니다. 그들은 단일 센터와 여러 원격 개체를 가지고 있으며 각각 라디오 연결을 구성하는 데 필요합니다. 따라서 두 가지 문제가 발생한다. 한편으로 기지국은 동일한 안테나 시스템(MIMO 브로드캐스트)을 통해 많은 가입자에게 신호를 전송해야 하고 동시에 여러 가입자로부터 동일한 안테나를 통해 신호를 수신해야 한다(MIMO MAC - 다중 액세스 채널).

업링크 방향 - MS에서 BTS로 사용자는 동일한 주파수에서 동시에 정보를 전송합니다. 이 경우 기지국에 어려움이 발생합니다. 다른 가입자의 신호를 분리해야 합니다. 이 문제를 처리하는 한 가지 가능한 방법은 예비 전송 신호를 제공하는 선형 처리 방법이기도 합니다. 이 방법에 따르면 원본 신호에 다른 가입자의 간섭을 반영하는 계수로 구성된 행렬을 곱합니다. 매트릭스는 현재 방송 상황(가입자 수, 전송 속도 등)을 기반으로 컴파일됩니다. 따라서 전송 전에 신호는 무선 전송 중에 발생하는 것과 반대되는 왜곡을 받습니다.

하향링크 - BTS에서 MS로의 방향에서 기지국은 동일한 채널에서 동시에 여러 가입자에게 신호를 전송합니다. 이것은 한 가입자에 대해 전송된 신호가 다른 모든 신호의 수신에 영향을 미친다는 사실로 이어집니다. 간섭이 발생합니다. 이 문제를 처리하기 위한 가능한 옵션은 더티 페이퍼 코딩 기술("더티 페이퍼")의 사용 또는 적용입니다. 더티 페이퍼 기술에 대해 자세히 살펴보겠습니다. 작동 원리는 라디오의 현재 상태와 활성 가입자 수에 대한 분석을 기반으로 합니다. 유일한 (첫 번째) 가입자는 자신의 데이터를 인코딩하지 않고 기지국으로 데이터를 전송하므로 데이터가 변경됩니다. 다른 가입자의 간섭이 없습니다. 두 번째 구독자는 인코딩합니다. 첫 번째 신호를 방해하지 않고 그의 신호가 첫 번째 신호에 영향을 받지 않도록 신호의 에너지를 변경합니다. 시스템에 추가된 후속 가입자도 활성 가입자의 수와 그들이 전송하는 신호의 효과를 기반으로 이 원칙을 따릅니다.

MIMO 적용

지난 10년 동안의 MIMO 기술은 무선 통신 시스템의 처리량과 용량을 높이는 가장 적절한 방법 중 하나입니다. 다양한 통신 시스템에서 MIMO를 사용하는 몇 가지 예를 살펴보겠습니다.

WiMAX 표준에는 MIMO 기술의 도움으로 사용자에게 새로운 가능성을 제공하는 두 가지 릴리스도 있습니다. 첫 번째인 802.16e는 모바일 광대역 서비스를 제공합니다. 기지국에서 가입자 장비 방향으로 최대 40Mbps의 속도로 정보를 전송할 수 있습니다. 그러나 802.16e의 MIMO는 옵션으로 간주되며 가장 간단한 구성인 2x2에서 사용됩니다. 다음 릴리스에서는 802.16m MIMO가 4x4 구성이 가능한 필수 기술로 간주됩니다. 이 경우 WiMAX는 이미 셀룰러 통신 시스템, 즉 4세대(높은 데이터 전송률로 인해)에 기인할 수 있습니다. 음성 연결과 같은 셀룰러 네트워크 고유의 여러 기능이 있습니다. 모바일 사용의 경우 이론적으로 100Mbps를 달성할 수 있습니다. 고정 버전에서는 속도가 1Gbps에 도달할 수 있습니다.

가장 큰 관심은 셀룰러 통신 시스템에서 MIMO 기술을 사용하는 것입니다. 이 기술은 3세대 셀룰러 통신 시스템부터 적용되었습니다. 예를 들어 표준에서 Rel. 6, 최대 20Mbps의 속도를 지원하는 HSPA 기술과 함께 사용되며 Rel. 7 - 데이터 전송 속도가 40Mbps에 달하는 HSPA+ 사용. 그러나 MIMO는 3G 시스템에서 널리 적용되지 않았습니다.

시스템, 즉 LTE도 최대 8x8 구성에서 MIMO 사용을 제공합니다. 이론적으로 이것은 기지국에서 가입자에게 300Mbps 이상의 데이터 전송을 가능하게 할 수 있다. 또한 중요한 장점은 가장자리에서도 안정적인 연결 품질입니다. 이 경우 기지국과 상당한 거리를 두고 있거나 원격 방에 있을 때에도 데이터 전송 속도가 약간 감소하는 것만 관찰할 수 있습니다.

따라서 MIMO 기술은 거의 모든 무선 데이터 전송 시스템에 적용됩니다. 그리고 그 잠재력은 소진되지 않았습니다. 최대 64x64 MIMO까지 새로운 안테나 구성 옵션이 이미 개발 중입니다. 이를 통해 미래에 훨씬 더 높은 데이터 속도, 네트워크 용량 및 스펙트럼 효율성을 달성할 수 있습니다.

WiFi는 IEEE 802.11 표준을 기반으로 하는 무선 네트워크의 브랜드 이름입니다. 일상 생활에서 무선 네트워크 사용자는 "WiFi 기술"이라는 용어를 비상업적인...

27.08.2015

확실히 많은 사람들이 이미 기술에 대해 들어봤을 것입니다. MIMO, 최근 몇 년 동안 특히 컴퓨터 상점과 잡지에서 종종 전단지와 포스터로 가득 차 있습니다. 그러나 MIMO(MIMO)는 무엇이며 무엇과 함께 먹습니까? 자세히 살펴보겠습니다.

MIMO 기술

MIMO(다중 입력 다중 출력, 다중 입력, 다중 출력)는 채널 대역폭을 늘릴 수 있는 공간 신호 인코딩 방식으로, 데이터 전송에는 둘 이상의 안테나를 사용하고 수신에는 동일한 수의 안테나를 사용합니다. 송신 안테나와 수신 안테나는 인접 안테나 간에 상호 영향을 최소화하도록 분리되어 있습니다. MIMO 기술은 Wi-Fi, WiMAX, LTE 무선 통신에 사용되어 대역폭을 높이고 주파수 대역을 보다 효율적으로 사용합니다. 실제로 MIMO를 사용하면 하나의 주파수 범위와 주어진 주파수 회랑에서 더 많은 데이터를 전송할 수 있습니다. 속도를 높입니다. 이것은 다중 송신 및 수신 안테나를 사용하여 달성됩니다.

MIMO의 역사

MIMO 기술은 상당히 젊은 개발에 기인할 수 있습니다. 그 역사는 이 기술의 사용에 대한 첫 번째 특허가 등록된 1984년에 시작됩니다. 회사에서 초기 개발 및 연구 수행 벨 연구소, 그리고 1996년 회사 에어고 네트웍스최초의 MIMO 칩셋 출시 진정한 MIMO. MIMO 기술은 Wi-Fi 무선 네트워크와 3G 셀룰러 네트워크가 빠른 속도로 발전하기 시작한 21세기 초에 가장 많이 개발되었습니다. 그리고 이제 MIMO 기술은 4G LTE 네트워크와 Wi-Fi 802.11b/g/ac에서 강력하게 사용되고 있습니다.

MIMO 기술은 무엇을 제공합니까?

최종 사용자의 경우 MIMO는 데이터 전송 속도를 크게 향상시킵니다. 장비의 구성과 사용하는 안테나의 수에 따라 2배, 3배, 최대 8배의 속도 향상을 얻을 수 있습니다. 일반적으로 무선 네트워크는 동일한 수의 송수신 안테나를 사용하며 이를 예를 들어 2x2 또는 3x3으로 표기합니다. 저것들. MIMO 2x2 레코드가 보이면 2개의 안테나는 신호를 전송하고 2개는 수신합니다. 예를 들어 Wi-Fi 표준에서 하나의 20MHz 와이드 채널은 866Mbps의 처리량을 제공하는 반면, 8x8 MIMO 구성에서는 8개 채널이 결합되어 최대 약 7Gbps의 속도를 제공합니다. 마찬가지로 LTE MIMO에서는 속도가 몇 배나 증가할 수 있습니다. LTE 네트워크에서 MIMO를 최대한 활용하려면 다음이 필요합니다. , 왜냐하면 일반적으로 내장 안테나는 충분히 분리되지 않고 거의 영향을 미치지 않습니다. 물론 기지국에서 MIMO 지원이 있어야 합니다.

MIMO 지원 LTE 안테나는 수평 및 수직 평면에서 신호를 송수신합니다. 이것을 양극화라고 합니다. MIMO 안테나의 특징은 2개의 안테나 커넥터가 있고 따라서 2개의 전선을 사용하여 모뎀/라우터에 연결한다는 것입니다.

많은 사람들이 4G LTE 네트워크용 MIMO 안테나가 실제로 하나에 두 개의 안테나라고 말하지만 이유가 없는 것은 아니지만 이러한 안테나를 사용할 때 속도가 2배 증가할 것이라고 생각해서는 안 됩니다. 이론상 그럴 수 있지만 실제로는 4G LTE 네트워크에서 기존 안테나와 MIMO 안테나의 차이가 20~25%를 넘지 않습니다. 그러나 이 경우 더 중요한 것은 MIMO 안테나가 제공할 수 있는 안정적인 신호입니다.

다중 사용자 MIMO는 802.11 ac 표준의 필수적인 부분입니다. 그러나 지금까지 새로운 종류의 다중 안테나 기술을 지원하는 장치는 아직 없습니다. 이전 세대의 802.11 ac WLAN 라우터는 Wave 1 장비로 불렸지만, Wave 2에서만 MU-MIMO(Multi-User MIMO) 기술이 도입되었으며, 이 2차 장비 물결이 최전선에 있습니다.

WLAN 표준	802.11b	802.11g/a	802.11n	802.11ac	802.11ax*
스트림당 데이터 전송 속도, Mbps	11	54	150	866	최소 3500
주파수 범위, GHz	2,4	2,4/5	2.4 및 5	5	1과 6 사이
채널 폭, MHz	20	20/20	20과 40	20,40,80 또는 160	아직 정의되지 않음
안테나 기술		단일 입력 단일 출력(하나의 입력 - 하나의 출력)	MIMO: 다중 입력 다중 출력		MIMO/MU-MIMO(다중 사용자 MIMO 시스템)
최대 수 공간	1	1	4	8	아직 정의되지 않음
빔포밍 기술 지원	□	□	■	■	■

■ 예 □ 아니오

다중 사용자 MIMO는 여러 장치에 동시에 신호를 전송하기 때문에 데이터 블록 헤더의 형성 측면에서 전송 프로토콜이 확장됩니다. 인코딩뿐만 아니라 . 대역폭 할당 및 코딩은 동일하게 유지됩니다.

단일 사용자 4개의 장치가 동일한 WLAN을 공유하는 경우 4×4:4 MIMO 라우터는 4개의 공간 데이터 스트림을 전송하지만 항상 동일한 장치에만 전송합니다. 장치와 가젯은 교대로 서비스됩니다. 다중 사용자 다중 사용자 MIMO(Multi User MIMO)가 지원되면 WLAN 라우터의 리소스에 액세스하기 위해 대기하는 장치 대기열이 없습니다. 노트북, 태블릿, 전화기, TV에 데이터가 동시에 제공됩니다.

WLAN 네트워크는 바쁜 고속도로와 같습니다. 시간대에 따라 PC와 노트북 외에도 태블릿, 스마트폰, TV, 게임 콘솔이 이러한 움직임에 연결됩니다. 평균적인 가정에는 WLAN을 통해 인터넷에 연결된 5개 이상의 장치가 있으며 이 수는 지속적으로 증가하고 있습니다. 주요 IEEE 802.11b 표준에 따라 제공되는 11Mbps의 속도로 웹 서핑과 데이터 다운로드는 한 번에 하나의 장치에만 연결할 수 있기 때문에 많은 인내가 필요합니다. 무선 연결이 한 번에 3개의 장치에서 사용되는 경우 각 클라이언트는 통신 세션 기간의 1/3만 수신하고 시간의 2/3는 대기하는 데 사용됩니다. 최신 IEEE 802.11ac WLAN은 최대 1Gbps의 데이터 전송률을 제공하지만 큐잉으로 인한 속도 저하 문제도 있습니다. 그러나 이미 차세대 장치(802.11ac Wave 2)는 여러 활성 장치가 있는 무선 네트워크에 더 높은 성능을 약속합니다.

혁신의 본질을 더 잘 이해하려면 먼저 최근에 WLAN 네트워크에 어떤 변화가 있었는지 기억해야 합니다. IEEE 802.1In 표준을 시작으로 데이터 전송 속도를 높이는 가장 효과적인 방법 중 하나는 MIMO 기술(다중 입력 다중 출력: 다중 채널 입력 - 다중 채널 출력)입니다. 여기에는 데이터 스트림의 병렬 전송을 위해 여러 무선 안테나를 사용하는 것이 포함됩니다. 예를 들어 하나의 비디오 파일이 WLAN을 통해 전송되고 3개의 안테나가 있는 MIMO 라우터가 사용되는 경우 각 송신기는 이상적으로(수신기에 3개의 안테나가 있는 경우) 파일의 1/3을 보냅니다.

안테나마다 비용 상승

IEEE 802.11n 표준에서 각 개별 스트림의 최대 데이터 속도는 오버헤드와 함께 150Mbps에 이릅니다. 따라서 4개의 안테나가 있는 장치는 최대 600Mbps로 데이터를 전송할 수 있습니다. 현재 IEEE 802.11ac 표준은 이론적으로 약 6900Mbps로 나옵니다. 넓은 무선 채널과 개선된 변조 외에도 새로운 표준은 최대 8개의 MIMO 스트림 사용을 제공합니다.

그러나 안테나 수를 늘리는 것만으로는 데이터 전송의 다중 가속을 보장할 수 없습니다. 반대로 4개의 안테나를 사용하면 오버헤드가 크게 증가하고 무선 충돌을 감지하는 프로세스도 비용이 많이 듭니다. 더 많은 안테나 사용을 정당화하기 위해 MIMO 기술은 계속해서 개선되고 있습니다. 구별을 위해 구 MIMO 단일 사용자 MIMO(Single User MIMO)라고 부르는 것이 더 정확하다. 앞서 언급했듯이 여러 공간 스트림의 동시 전송을 제공하지만 항상 하나의 주소에서만 가능합니다. 이러한 단점은 이제 다중 사용자 MIMO의 도움으로 제거됩니다. 이 기술을 통해 WLAN 라우터는 4개의 클라이언트에 동시에 신호를 전송할 수 있습니다. 예를 들어 8개의 안테나가 있는 장치는 4개를 사용하여 랩톱을 제공하고 태블릿과 스마트폰이라는 다른 두 개의 도움과 병렬로 사용할 수 있습니다.

MIMO - 정확한 방향 신호

라우터가 WLAN 패킷을 다른 클라이언트에 동시에 보내려면 클라이언트가 어디에 있는지 알아야 합니다. 이를 위해서는 먼저 테스트 패킷이 모든 방향으로 전송됩니다. 클라이언트는 이러한 패킷에 응답하고 기지국은 신호 강도 데이터를 저장합니다. 빔포밍 기술은 MU MIMO의 가장 중요한 도우미 중 하나입니다. IEEE 802.11n 표준에서 이미 지원하고 있지만 IEEE 802.11ac에서 개선되었습니다. 그 본질은 클라이언트에게 무선 신호를 보내기 위한 최적의 방향을 설정하는 것으로 요약됩니다. 기지국은 각 무선 신호에 대해 송신 안테나의 최적 지향성을 구체적으로 설정합니다. 다중 사용자 모드의 경우 최적의 신호 경로를 찾는 것이 특히 중요합니다. 한 클라이언트의 위치만 변경하면 모든 전송 경로가 변경되고 전체 WLAN 네트워크의 처리량이 중단될 수 있기 때문입니다. 따라서 10ms마다 채널 분석이 수행됩니다.

이에 비해 단일 사용자 MIMO는 100ms마다만 분석합니다. 다중 사용자 MIMO는 4개의 클라이언트에 동시에 서비스를 제공할 수 있으며 각 클라이언트는 총 16개의 스트림에 대해 병렬로 최대 4개의 데이터 스트림을 수신합니다. 이 다중 사용자 MIMO는 처리 능력에 대한 요구가 증가함에 따라 새로운 WLAN 라우터가 필요합니다.

다중 사용자 MIMO의 가장 큰 문제 중 하나는 클라이언트 간 간섭입니다. 채널 혼잡이 종종 측정되지만 이것만으로는 충분하지 않습니다. 필요한 경우 일부 프레임에 우선 순위가 부여되고 다른 프레임은 반대로 적용됩니다. 이를 위해 802.11ac는 데이터 패킷 유형에 따라 다른 속도로 처리하는 다른 대기열을 사용하여 예를 들어 비디오 패킷에 우선권을 부여합니다.