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MIMO, la nueva tecnología inalámbrica que promete muchas mejoras

¿Qué es y para que sirve? ??

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Múltiple entrada múltiple de salida, o MIMO, es una tecnología de radiocomunicación o tecnología de RF que se menciona y se utiliza en muchas nuevas tecnologías en estos días.

Wi-Fi, LTE; Long Term Evolution y muchas otras tecnologías de radio, inalámbricas y de RF están utilizando la nueva tecnología inalámbrica MIMO para proporcionar una mayor capacidad de enlace y eficiencia espectral combinadas con una mayor fiabilidad de enlace utilizando lo que anteriormente se consideraban rutas de interferencia.

Incluso ahora hay muchos enrutadores inalámbricos MIMO en el mercado, y como esta tecnología de RF se está generalizando, se verán más enrutadores MIMO y otros elementos de equipos MIMO inalámbricos.

Como la tecnología es compleja, muchos ingenieros se preguntan qué es MIMO y cómo funciona.

Desarrollo e historia de MIMO

La tecnología MIMO se ha desarrollado durante muchos años. No solo se deben formular los conceptos básicos de MIMO, sino que además se deben desarrollar nuevas tecnologías para permitir que MIMO se implemente por completo. Se necesitaron nuevos niveles de procesamiento para permitir algunas de las características de la multiplexación espacial, así como para utilizar algunas de las ventajas de la diversidad espacial.

Hasta la década de 1990, la diversidad espacial a menudo se limitaba a sistemas que conmutaban entre dos antenas o combinaban las señales para proporcionar la mejor señal. También se implementaron varias formas de conmutación de haces, pero a la vista de los niveles de procesamiento implicados y los grados de procesamiento disponibles, los sistemas en general fueron relativamente limitados.

Sin embargo, con los niveles adicionales de potencia de procesamiento que comenzaron a estar disponibles, fue posible utilizar tanto la diversidad espacial como la multiplexación espacial completa.

El trabajo inicial en los sistemas MIMO se centró en la diversidad espacial básica: aquí el sistema MIMO se usó para limitar la degradación causada por la propagación por trayectos múltiples. Sin embargo, este fue solo el primer paso cuando el sistema comenzó a utilizar la propagación multitrayecto para aprovechar, convirtiendo las rutas de señal adicionales en lo que podría considerarse efectivamente como canales adicionales para transportar datos adicionales.

Dos investigadores: Arogyaswami Paulraj y Thomas Kailath fueron los primeros en proponer el uso de la multiplexación espacial utilizando MIMO en 1993 y en el año siguiente se concedió su patente en los Estados Unidos.

Sin embargo, a Bell Labs le correspondió ser el primero en demostrar un prototipo de laboratorio de multiplexación espacial en 1998.

MIMO – Conceptos básicos de múltiples entradas y salidas múltiples

Un canal puede verse afectado por el desvanecimiento y esto afectará la relación señal / ruido. A su vez, esto afectará la tasa de error, suponiendo que se están transmitiendo datos digitales. El principio de diversidad es proporcionar al receptor múltiples versiones de la misma señal. Si se puede hacer que estos se vean afectados de diferentes maneras por la ruta de la señal, la probabilidad de que todos se vean afectados al mismo tiempo se reduce considerablemente. En consecuencia, la diversidad ayuda a estabilizar un enlace y mejora el rendimiento, reduciendo la tasa de errores.

Varios modos de diversidad diferentes están disponibles y proporcionan una serie de ventajas:

  • Diversidad de tiempo: si se usa la diversidad de tiempo, un mensaje puede transmitirse en diferentes momentos, por ejemplo, usando diferentes intervalos de tiempo y codificación de canal.
  • Diversidad de frecuencias: esta forma de diversidad utiliza diferentes frecuencias. Puede ser en forma de utilizar diferentes canales o tecnologías como espectro ensanchado / OFDM.
  • Diversidad espacial: la diversidad espacial utilizada en el sentido más amplio de la definición se usa como base para MIMO. Utiliza antenas ubicadas en diferentes posiciones para aprovechar las diferentes rutas de radio que existen en un entorno terrestre típico.

MIMO es efectivamente una tecnología de antena de radio ya que usa múltiples antenas en el transmisor y el receptor para permitir una variedad de rutas de señal para transportar los datos, eligiendo rutas separadas para cada antena para permitir el uso de múltiples rutas de señal.

ESQUEMA GENERAL DEL SISTEMA MIMO

Una de las ideas centrales detrás del procesamiento de señal de espacio-tiempo de sistemas inalámbricos MIMO en el cual el tiempo (la dimensión natural de los datos de comunicación digital) se complementa con la dimensión espacial inherente al uso de múltiples antenas distribuidas espacialmente, es decir, el uso de antenas múltiples ubicadas en diferentes puntos En consecuencia, los sistemas inalámbricos MIMO se pueden ver como una extensión lógica de las antenas inteligentes que se han utilizado durante muchos años para mejorar la conexión inalámbrica.

Se encuentra entre un transmisor y un receptor, la señal puede tomar muchos caminos. Además, al mover las antenas incluso a una distancia pequeña, las rutas utilizadas cambiarán. La variedad de caminos disponibles se produce como resultado del número de objetos que aparecen al costado o incluso en la ruta directa entre el transmisor y el receptor. Anteriormente, estas rutas múltiples solo servían para introducir interferencia. Mediante el uso de MIMO, estas rutas adicionales se pueden utilizar con ventaja. Se pueden usar para proporcionar robustez adicional al enlace de radio mejorando la relación señal / ruido o aumentando la capacidad de datos del enlace.

Los dos formatos principales para MIMO se dan a continuación:

  • Diversidad espacial: la diversidad espacial utilizada en este sentido más restringido a menudo se refiere a la diversidad de transmisión y recepción. Estas dos metodologías se utilizan para proporcionar mejoras en la relación señal / ruido y se caracterizan por mejorar la fiabilidad del sistema con respecto a las diversas formas de desvanecimiento.
  • Multiplexación espacial: esta forma de MIMO se utiliza para proporcionar capacidad de datos adicional al utilizar las diferentes rutas para transportar tráfico adicional, es decir, aumentar la capacidad de rendimiento de datos.

 

Como resultado del uso de múltiples antenas, la tecnología inalámbrica MIMO puede aumentar considerablemente la capacidad de un canal dado al tiempo que sigue obedeciendo la ley de Shannon. Al aumentar el número de antenas de recepción y transmisión, es posible aumentar linealmente el rendimiento del canal con cada par de antenas añadidas al sistema. Esto hace que la tecnología inalámbrica MIMO sea una de las técnicas inalámbricas más importantes que se emplearán en los últimos años. Como el ancho de banda espectral se está convirtiendo en un bien cada vez más valioso para los sistemas de comunicaciones por radio, se necesitan técnicas para utilizar el ancho de banda disponible de manera más efectiva. La tecnología inalámbrica MIMO es una de estas técnicas.

Mediante ian Poole

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