- MIMO म्हणजे काय?
परस्परसंबंधांच्या या युगात, मोबाईल फोन, आपल्यासाठी बाह्य जगाशी संवाद साधण्याची खिडकी म्हणून, आपल्या शरीराचा एक भाग बनलेला दिसतो.
परंतु मोबाईल फोन स्वतः इंटरनेटवर सर्फ करू शकत नाही, मोबाईल फोन संपर्क नेटवर्क मानवांसाठी पाणी आणि वीज सारखेच महत्वाचे बनले आहे.जेव्हा तुम्ही इंटरनेट सर्फ करता तेव्हा तुम्हाला या पडद्यामागील नायकांचे महत्त्व जाणवत नाही.एकदा सोडून गेल्यावर आता जगता येणार नाही असे वाटते.
एक काळ होता, मोबाईल फोन्सचे इंटरनेट ट्रॅफिकद्वारे चार्ज केले जात होते, सरासरी व्यक्तीचे उत्पन्न काही शंभर नाणी असते, परंतु 1MHz ला एक नाणे खर्च करावे लागते.त्यामुळे, जेव्हा तुम्ही वाय-फाय पाहता तेव्हा तुम्हाला सुरक्षित वाटेल.
चला वायरलेस राउटर कसा दिसतो ते पाहूया.
8 अँटेना, ते कोळ्यासारखे दिसते.
सिग्नल दोन किंवा अधिक भिंतींमधून जाऊ शकतो का?की इंटरनेटचा वेग दुप्पट होईल?
हे प्रभाव राउटरद्वारे प्राप्त केले जाऊ शकतात आणि हे अनेक अँटेना, प्रसिद्ध MIMO तंत्रज्ञानाद्वारे प्राप्त केले जाते.
MIMO, जे मल्टी-इनपुट मल्टी आउटपुट आहे.
याची कल्पना करणे कठीण आहे, बरोबर?मल्टी-इनपुट मल्टी-आउटपुट म्हणजे काय, अँटेना सर्व प्रभाव कसे मिळवू शकतात?जेव्हा तुम्ही नेटवर्क केबलद्वारे इंटरनेट सर्फ करता, तेव्हा संगणक आणि इंटरनेट यांच्यातील कनेक्शन ही एक भौतिक केबल असते.आता कल्पना करूया की जेव्हा आपण विद्युत चुंबकीय लहरींचा वापर करून हवेतून सिग्नल पाठवण्यासाठी अँटेना वापरतो.हवा तारासारखी कार्य करते परंतु आभासी आहे, सिग्नल प्रसारित करण्यासाठी वायरलेस चॅनेल म्हणतात.
तर, तुम्ही इंटरनेट जलद कसे बनवू शकता?
हो तुमचे बरोबर आहे!डेटा पाठवण्यासाठी आणि प्राप्त करण्यासाठी आणखी काही अँटेना, आणखी काही व्हर्च्युअल वायर एकत्र करून याचे निराकरण केले जाऊ शकते.MIMO वायरलेस चॅनेलसाठी डिझाइन केलेले आहे.
वायरलेस राउटर, 4G बेस स्टेशन आणि तुमचा मोबाईल फोन सारखेच काम करत आहे.
MIMO तंत्रज्ञानामुळे धन्यवाद, जे 4G सह घट्टपणे एकत्रित केले आहे, आम्ही इंटरनेटच्या वेगवान गतीचा अनुभव घेऊ शकतो.त्याचबरोबर मोबाईल फोन ऑपरेटर्सच्या खर्चात लक्षणीय घट झाली आहे;आम्ही वेगवान आणि अमर्यादित इंटरनेट गती अनुभवण्यासाठी कमी खर्च करू शकतो.आता आम्ही शेवटी वाय-फायवरील आमचे अवलंबित्व दूर करू शकतो आणि सतत इंटरनेट सर्फ करू शकतो.
आता MIMO म्हणजे काय?
2.MIMO वर्गीकरण
सर्व प्रथम, आम्ही आधी उल्लेख केलेला MIMO डाउनलोडमध्ये नेटवर्क गतीमध्ये लक्षणीय वाढीचा संदर्भ देते.कारण, आत्ता आमच्याकडे डाउनलोडची मागणी जास्त आहे.याचा विचार करा, तुम्ही डझनभर GHz व्हिडिओ डाउनलोड करू शकता परंतु बहुतेक फक्त काही MHz अपलोड करू शकता.
MIMO ला मल्टिपल इनपुट आणि मल्टिपल आउटपुट म्हटले जात असल्याने, मल्टीपल ट्रान्समिशन पाथ मल्टिपल अँटेनाद्वारे तयार केले जातात.अर्थात, केवळ बेस स्टेशन मल्टिपल अँटेना ट्रान्समिशनला सपोर्ट करत नाही, तर मोबाईल फोनला मल्टीपल अँटेना रिसेप्शनची देखील आवश्यकता असते.
चला खालील साधे रेखाचित्र तपासूया: (खरं तर, बेस स्टेशन अँटेना मोठा आहे, आणि मोबाइल फोनचा अँटेना लहान आणि लपलेला आहे. परंतु भिन्न क्षमता असूनही, ते समान संप्रेषण स्थितीत आहेत.)
बेस स्टेशन आणि मोबाईल फोनच्या अँटेनाच्या संख्येनुसार, ते चार प्रकारांमध्ये विभागले जाऊ शकते: SISO, SIMO, MISO आणि MIMO.
SISO: सिंगल इनपुट आणि सिंगल आउटपुट
SIMO: एकल इनपुट आणि एकाधिक आउटपुट
MISO: एकाधिक इनपुट आणि सिंगल आउटपुट
MIMO: एकाधिक आउटपुट आणि एकाधिक आउटपुट
चला SISO सह प्रारंभ करूया:
सर्वात सोपा फॉर्म MIMO शब्दांमध्ये SISO - सिंगल इनपुट सिंगल आउटपुट म्हणून परिभाषित केला जाऊ शकतो.हा ट्रान्समीटर रिसीव्हर म्हणून एका अँटेनाने चालतो.कोणतीही विविधता नाही आणि अतिरिक्त प्रक्रियेची आवश्यकता नाही.
बेस स्टेशनसाठी एक अँटेना आणि मोबाइल फोनसाठी एक आहे;ते एकमेकांमध्ये व्यत्यय आणत नाहीत - त्यांच्यातील ट्रान्समिशन मार्ग हा एकमेव कनेक्शन आहे.
अशी व्यवस्था अतिशय नाजूक आहे, छोटा रस्ता आहे यात शंका नाही.कोणतीही अनपेक्षित परिस्थिती थेट संप्रेषणांना धोका निर्माण करेल.
SIMO चांगले आहे कारण फोनचे रिसेप्शन वर्धित केले आहे.
जसे तुम्ही बघू शकता, मोबाईल फोन वायरलेस वातावरण बदलू शकत नाही, म्हणून तो स्वतः बदलतो – मोबाईल फोन स्वतःला अँटेना जोडतो.
अशा प्रकारे बेस स्टेशनवरून पाठवलेला संदेश मोबाईल फोनवर दोन प्रकारे पोहोचू शकतो!हे असे आहे की ते दोघेही बेस स्टेशनवर एकाच अँटेनामधून येतात आणि फक्त समान डेटा पाठवू शकतात.
परिणामी, आपण प्रत्येक मार्गावर काही डेटा गमावल्यास काही फरक पडत नाही.जोपर्यंत फोन कोणत्याही मार्गावरून एक प्रत प्राप्त करू शकतो, जरी प्रत्येक मार्गावर कमाल क्षमता समान राहिली तरीही, डेटा प्राप्त होण्याची शक्यता यशस्वीरित्या दुप्पट होते.याला रिसिव्ह डायव्हर्सिटी असेही म्हणतात.
MISO म्हणजे काय?
दुसऱ्या शब्दांत, मोबाइल फोनमध्ये अद्याप एक अँटेना आहे आणि बेस स्टेशनमधील अँटेनाची संख्या दोन झाली आहे.या प्रकरणात, समान डेटा दोन ट्रान्समीटर अँटेनामधून प्रसारित केला जातो.आणि रिसीव्हर अँटेना नंतर इष्टतम सिग्नल आणि अचूक डेटा प्राप्त करण्यास सक्षम आहे.
MISO वापरण्याचा फायदा असा आहे की एकाधिक अँटेना आणि डेटा प्राप्तकर्त्याकडून ट्रान्समीटरवर हलविला जातो.बेस स्टेशन अजूनही दोन प्रकारे समान डेटा पाठवू शकते;आपण काही डेटा गमावल्यास काही फरक पडत नाही;संवाद सामान्यपणे पुढे जाऊ शकतो.
कमाल क्षमता तशीच राहिली असली तरी संवादाचा यशाचा दर दुप्पट झाला आहे.या पद्धतीला ट्रान्समिट डायव्हर्सिटी असेही म्हणतात.
शेवटी, MIMO बद्दल बोलूया.
रेडिओ लिंकच्या दोन्ही टोकाला एकापेक्षा जास्त अँटेना आहेत आणि याला MIMO –Multiple Input Multiple Output असे म्हणतात.MIMO चा वापर चॅनल मजबूती तसेच चॅनल थ्रूपुट दोन्हीमध्ये सुधारणा प्रदान करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.बेस स्टेशन आणि मोबाईल साइड दोन्ही स्वतंत्रपणे पाठवण्यासाठी आणि प्राप्त करण्यासाठी दोन अँटेना वापरू शकतात आणि याचा अर्थ वेग दुप्पट आहे?
अशाप्रकारे, बेस स्टेशन आणि मोबाईल फोन दरम्यान चार ट्रान्समिशन मार्ग आहेत, जे बरेच अधिक क्लिष्ट असल्याचे दिसते.पण खात्रीपूर्वक सांगायचे तर, बेस स्टेशन आणि मोबाईल फोनच्या दोन्ही बाजूंना 2 अँटेना असल्यामुळे ते एकाच वेळी दोन डेटा पाठवू आणि प्राप्त करू शकतो.तर MIMO ची कमाल क्षमता एका मार्गाच्या तुलनेत किती वाढते?SIMO आणि MISO च्या मागील विश्लेषणावरून असे दिसते की कमाल क्षमता दोन्ही बाजूंच्या अँटेनाच्या संख्येवर अवलंबून असते.
MIMO प्रणाली सामान्यतः A*B MIMO म्हणून असतात;A म्हणजे बेस स्टेशनच्या अँटेनाची संख्या, B म्हणजे मोबाईल फोन अँटेनाची संख्या.4*4 MIMO आणि 4*2 MIMO चा विचार करा.तुम्हाला काय वाटते कोणती क्षमता मोठी आहे?
4*4 MIMO एकाच वेळी 4 चॅनेल पाठवू आणि प्राप्त करू शकतो आणि त्याची कमाल क्षमता SISO प्रणालीच्या 4 पट पोहोचू शकते.4*2 MIMO फक्त SISO प्रणालीच्या 2 पट पोहोचू शकते.
मल्टीप्लेक्सिंग स्पेसमध्ये एकाधिक अँटेना आणि भिन्न ट्रान्समिशन पथ वापरून क्षमता वाढविण्यासाठी समांतरपणे भिन्न डेटाच्या एकाधिक प्रती पाठविण्याला स्पेस डिव्हिजन मल्टीप्लेक्स म्हणतात.
तर, एमआयएमओ प्रणालीमध्ये जास्तीत जास्त प्रसारण क्षमता असू शकते का?चला परीक्षेला येऊ.
आम्ही अजूनही उदाहरण म्हणून 2 अँटेना असलेले बेस स्टेशन आणि मोबाईल फोन घेतो.त्यांच्या दरम्यान प्रसारण मार्ग काय असेल?
तुम्ही बघू शकता, चार मार्ग एकाच लुप्त होत आणि हस्तक्षेपातून जातात आणि जेव्हा डेटा मोबाईल फोनवर पोहोचतो तेव्हा ते एकमेकांना वेगळे करू शकत नाहीत.हा एकच मार्ग नाही का?यावेळी, 2*2 MIMO सिस्टीम SISO सिस्टीम सारखी नाही?
त्याच प्रकारे, 2*2 MIMO सिस्टीम SIMO, MISO आणि इतर सिस्टीममध्ये क्षीण होऊ शकते, याचा अर्थ स्पेस डिव्हिजन मल्टिप्लेक्स ट्रान्समिशन डायव्हर्सिटी किंवा रिसीव्ह डायव्हर्सिटीमध्ये कमी झाला आहे, बेस स्टेशनची अपेक्षा देखील उच्च गतीचा पाठपुरावा करण्यापासून क्षीण झाली आहे. प्राप्त यश दर सुनिश्चित करणे.
आणि गणित चिन्हे वापरून MIMO प्रणालींचा अभ्यास कसा केला जातो?
3.MIMO चॅनेलचे रहस्य
अभियंत्यांना गणिताची चिन्हे वापरायला आवडतात.
अभियंत्यांनी बेस स्टेशनवरील दोन अँटेनांचा डेटा X1 आणि X2 म्हणून चिन्हांकित केला, मोबाइल फोनच्या अँटेनाचा डेटा Y1 आणि Y2 म्हणून चिन्हांकित केला, चार ट्रान्समिशन पथ H11, H12, H21, H22 म्हणून चिन्हांकित केले.
अशा प्रकारे Y1 आणि Y2 ची गणना करणे सोपे आहे.परंतु काहीवेळा, 2*2 MIMO ची क्षमता SISO च्या दुप्पट होऊ शकते, कधी कधी ती SISO सारखी होऊ शकत नाही.तुम्ही ते कसे समजावून सांगाल?
या समस्येचे आम्ही आत्ताच उल्लेख केलेल्या चॅनेल सहसंबंधाद्वारे स्पष्ट केले जाऊ शकते - सहसंबंध जितके जास्त असेल तितके मोबाइलच्या बाजूने प्रत्येक ट्रान्समिशन मार्ग वेगळे करणे अधिक कठीण आहे.जर चॅनेल समान असेल, तर दोन समीकरणे एक होतात, म्हणून ते प्रसारित करण्याचा एकच मार्ग आहे.
स्पष्टपणे, MIMO चॅनेलचे रहस्य ट्रान्समिशन मार्गाच्या स्वातंत्र्याच्या निर्णयामध्ये आहे.म्हणजेच, रहस्य H11, H12, H21 आणि H22 मध्ये आहे.अभियंते खालीलप्रमाणे समीकरण सोपे करतात:
अभियंत्यांनी H1, H12, H21, आणि H22, काही जटिल बदल, समीकरणाद्वारे सोपे करण्याचा प्रयत्न केला आणि शेवटी सूत्रात रूपांतरित केले.
दोन इनपुट X'1 आणि X'2, λ1 आणि λ2 चा गुणाकार करा, तुम्हाला Y'1 आणि Y'2 मिळू शकतात.λ1 आणि λ2 च्या मूल्यांचा अर्थ काय?
एक नवीन मॅट्रिक्स आहे.फक्त एका कर्णावर डेटा असलेल्या मॅट्रिक्सला कर्ण मॅट्रिक्स म्हणतात.कर्णावर शून्य नसलेल्या डेटाच्या संख्येला मॅट्रिक्सची श्रेणी म्हणतात.2*2 MIMO मध्ये, ते λ1 आणि λ2 च्या शून्य नसलेल्या मूल्यांचा संदर्भ देते.
जर रँक 1 असेल, तर याचा अर्थ 2*2 MIMO सिस्टीम ट्रान्समिशन स्पेसमध्ये अत्यंत सहसंबंधित आहे, याचा अर्थ MIMO SISO किंवा SIMO मध्ये डिजनरेट होते आणि सर्व डेटा एकाच वेळी प्राप्त आणि प्रसारित करू शकते.
जर रँक 2 असेल, तर सिस्टममध्ये दोन तुलनेने स्वतंत्र अवकाशीय चॅनेल आहेत.ते एकाच वेळी डेटा पाठवू आणि प्राप्त करू शकतो.
तर, जर रँक 2 असेल, तर या दोन ट्रान्समिशन वाहिन्यांची क्षमता एकापेक्षा दुप्पट आहे का?उत्तर λ1 आणि λ2 च्या गुणोत्तरामध्ये आहे, ज्याला सशर्त संख्या देखील म्हणतात.
जर सशर्त संख्या 1 असेल, तर याचा अर्थ λ1 आणि λ2 समान आहेत;त्यांना उच्च स्वातंत्र्य आहे.2*2 MIMO प्रणालीची क्षमता कमाल पोहोचू शकते.
सशर्त संख्या 1 पेक्षा जास्त असल्यास, याचा अर्थ λ1 आणि λ2 भिन्न आहेत.तथापि, दोन अवकाशीय चॅनेल आहेत, आणि गुणवत्ता भिन्न आहे, नंतर सिस्टम मुख्य संसाधने चांगल्या गुणवत्तेसह चॅनेलवर ठेवेल.अशा प्रकारे, 2*2 MIMO प्रणालीची क्षमता SISO प्रणालीच्या 1 किंवा 2 पट आहे.
तथापि, बेस स्टेशन डेटा पाठवल्यानंतर स्पेस ट्रान्समिशन दरम्यान माहिती व्युत्पन्न होते.एक चॅनल किंवा दोन चॅनेल केव्हा पाठवायचे हे बेस स्टेशनला कसे कळते?
विसरू नका, आणि त्यांच्यामध्ये कोणतेही रहस्य नाहीत.मोबाईल फोन त्याची मोजलेली चॅनेल स्थिती, ट्रान्समिशन मॅट्रिक्सची रँक आणि संदर्भासाठी बेस स्टेशनला प्रीकोडिंगसाठी सूचना पाठवेल.
या टप्प्यावर, मला वाटते की आपण पाहू शकतो की MIMO ही अशी गोष्ट आहे.
पोस्ट वेळ: एप्रिल-२०-२०२१