تکنولوژی MIMO که مخفف Multiple Input Multiple Output است، یکی از مهم‌ترین نوآوری‌های مخابراتی دهه‌های اخیر به شمار می‌رود. این تکنولوژی با استفاده همزمان از چند آنتن در فرستنده و گیرنده، ظرفیت و کیفیت ارتباط بی‌سیم را به شکل چشمگیری افزایش می‌دهد بدون اینکه نیاز به پهنای باند بیشتری داشته باشد. MIMO امروزه در تمام استانداردهای مدرن از LTE تا 5G NR جایگاه محوری دارد.

اصل کار MIMO

ایده اصلی MIMO استفاده از چندگانگی فضایی (Spatial Multiplexing) است. در یک محیط Multipath، سیگنال ارسالی از مسیرهای مختلف (انعکاس از دیوارها، ساختمان‌ها و اجسام) به گیرنده می‌رسد. در سیستم‌های سنتی این پدیده مشکل‌ساز بود. MIMO اما این چندگانگی را به فرصت تبدیل می‌کند.

با ارسال جریان‌های داده (Streams) مستقل از هر آنتن و دریافت آن‌ها توسط آنتن‌های متعدد در گیرنده، ظرفیت کانال افزایش می‌یابد. اگر کانال فضایی به اندازه کافی غنی باشد، تعداد جریان‌های مستقل قابل ارسال برابر حداقل تعداد آنتن‌های فرستنده و گیرنده است. به این مفهوم Spatial Multiplexing Gain گفته می‌شود.

انواع MIMO

SU-MIMO (Single User MIMO)

در SU-MIMO تمام لایه‌های MIMO به یک کاربر اختصاص داده می‌شود. در LTE حداکثر ۴ لایه برای یک کاربر امکان‌پذیر است. این حالت برای کاربرانی که نیاز به throughput بالا دارند مناسب است.

MU-MIMO (Multi User MIMO)

در MU-MIMO چندین کاربر می‌توانند همزمان از منابع MIMO بهره‌مند شوند. در 5G با Massive MIMO، eNodeB می‌تواند ده‌ها کاربر را همزمان و در یک منبع زمانی-فرکانسی سرویس‌دهی کند. این امر ظرفیت سلول را به شکل قابل توجهی افزایش می‌دهد.

Massive MIMO در 5G

Massive MIMO که در 5G به کار می‌رود، از صدها آنتن فعال در یک آرایه استفاده می‌کند. آرایه‌های ۶۴T64R (۶۴ پورت ارسال و ۶۴ پورت دریافت) در سایت‌های 5G امروزه رایج هستند. این آرایه‌های بزرگ امکان Beamforming سه‌بعدی (3D Beamforming) را فراهم می‌کنند که در آن لوب آنتن هم در جهت افقی و هم در جهت عمودی قابل هدایت است.

Massive MIMO مزایای قابل توجهی دارد: افزایش چشمگیر Spectral Efficiency، امکان سرویس‌دهی همزمان به تعداد بیشتری کاربر، کاهش تداخل بین کاربران از طریق Spatial Separation و بهبود پوشش در مناطق ضعیف. با این حال، پیچیدگی پردازش سیگنال در Massive MIMO نیازمند قدرت محاسباتی بالایی است.

Antenna Diversity و فرق آن با MIMO

Diversity یک تکنیک قدیمی‌تر است که از چند آنتن برای بهبود قابلیت اطمینان (Reliability) استفاده می‌کند، نه برای افزایش ظرفیت. در Receive Diversity (مثلاً ۲ آنتن دریافت) بهترین سیگنال انتخاب می‌شود یا سیگنال‌ها ترکیب می‌شوند تا اثر fading کاهش یابد. MIMO اما به طور همزمان به دنبال افزایش ظرفیت نیز است.

نتیجه‌گیری

MIMO از جمله مهم‌ترین تکنولوژی‌های توانمندساز شبکه‌های مدرن است. از 2×2 MIMO اولیه LTE تا Massive MIMO 5G با صدها آنتن، این تکنولوژی مسیر پر فراز و نشیبی را طی کرده است. آشنایی با اصول آن برای هر مهندس شبکه‌های بی‌سیم ضروری است.

ندارسانان پیشرو به عنوان اولین ارائه کننده خدمات POC در ایران با ارائه سکوی ارتباطی آواک ایکس با حذف تأخیر و ساده‌سازی ارتباط، از ایجاد خسارت‌های مالی و عملیاتی جلوگیری می‌کنند. برای ارتباط با کارشناسان و مشاوره با شماره 02192001218 تماس حاصل نمایید.