متنوع

MU-MIMO متعدد المستخدمين MIMO

MU-MIMO متعدد المستخدمين MIMO

MIMO متعدد المستخدمين أو MU-MIMO هو شكل محسّن من تقنية MIMO التي تكتسب القبول. MU-MIMO ، متعدد المستخدمين يتيح MIMO متعدد المستخدمين محطات راديوية مستقلة للوصول إلى نظام يعزز قدرات الاتصال لكل محطة على حدة. وفقًا لذلك ، غالبًا ما يُعتبر امتدادًا للوصول المتعدد لتقسيم الفضاء ، SDMA.

تستغل MU-MIMO أقصى سعة للنظام من خلال جدولة عدة مستخدمين ليكونوا قادرين على الوصول إلى نفس القناة في نفس الوقت باستخدام درجات الحرية المكانية التي توفرها MIMO.

لتمكين استخدام MU-MIMO ، هناك العديد من الأساليب التي يمكن اعتمادها ، وعدد من التطبيقات / الإصدارات المتاحة.

MU-MIMO مقابل SU-MIMO

يمكن مقاضاة كل من أنظمة المستخدم الفردي MIMO و MIMO متعدد المستخدمين في أنظمة الاتصالات اللاسلكية والخلوية. كل شكل من أشكال MIMO له مزايا وعيوب.


مقارنة بين Mu-MIMO و SU-MIMO
خاصيةMU-MIMOSU-MIMO
الميزة الأساسيةبالنسبة إلى Mu-MIMO ، يمكن للمحطة الأساسية التواصل بشكل منفصل مع عدة مستخدمين.تتصل المحطة الأساسية بمستخدم واحد.
الجانب الرئيسييوفر استخدام MU-MIMO زيادة في السعة.يوفر زيادة معدل البيانات للمستخدم الواحد.
الميزة الرئيسيةكسب مضاعفة.تقليل التداخل
سرعة نقل البياناتتوفر تقنية MU-MIMO إنتاجية أعلى عندما تكون نسبة الإشارة إلى الضوضاء عالية.يوفر معدل نقل أعلى لنسبة إشارة إلى ضوضاء منخفضة.
قناة معلومات الدولةمطلوب CSI مثالي.لا حاجة CSI.

أساسيات MU-MIMO

يوفر MU-MIMO منهجية يمكن من خلالها تحقيق المشاركة المكانية للقنوات. يمكن تحقيق ذلك على حساب الأجهزة الإضافية - المرشحات والهوائيات - ولكن الدمج لا يأتي على حساب عرض النطاق الترددي الإضافي كما هو الحال عند استخدام تقنيات مثل FDMA أو TDMA أو CDMA.

عند استخدام تعدد الإرسال المكاني ، MU-MIMO ، يتم استيعاب التداخل بين مختلف المستخدمين على نفس القناة باستخدام هوائيات إضافية ، ومعالجة إضافية عند تمكين الفصل المكاني لمختلف المستخدمين.

هناك سيناريوهان مرتبطان بـ MU-MIMO ، Multi-user MIMO:

  • الإرسال - قناة وصول متعددة ، MAC: يعتمد تطوير MIMO-MAC على مفاهيم المستخدم الفردي المعروفة MIMO والتي تم توسيعها لتشمل العديد من المستخدمين.
  • الهابطة - قناة البث ، BC: يعد MIMO-BC السيناريو الأكثر صعوبة. تتضمن الإستراتيجية المثلى تقنيات إلغاء ما قبل التدخل المعروفة باسم "تشفير الورق المتسخ" ، DPC - انظر أدناه. يُستكمل ذلك من خلال جدولة المستخدم الضمنية وخوارزمية تحميل الطاقة

مزايا MU-MIMO متعددة المستخدمين MIMO

تقدم تقنية MU-MIMO متعددة المستخدمين بعض المزايا المهمة مقارنة بالتقنيات الأخرى:

  • تتيح أنظمة MU-MIMO الحصول على مستوى من الكسب المباشر في قدرة الوصول المتعددة الناشئة عن مخططات تعدد الإرسال متعدد المستخدمين. يتناسب هذا مع عدد هوائيات المحطة القاعدية المستخدمة.
  • يبدو أن MU-MIMO تتأثر بشكل أقل ببعض مشكلات الانتشار التي تؤثر على أنظمة MIMO لمستخدم واحد. وهي تشمل خسارة رتبة القناة وترابط الهوائي - على الرغم من أن ارتباط القناة لا يزال يؤثر على التنوع على أساس كل مستخدم ، إلا أنه لا يمثل قضية رئيسية للتنوع متعدد المستخدمين.
  • يسمح MU-MIMO بتحقيق كسب تعدد الإرسال المكاني في المحطة الأساسية دون الحاجة إلى هوائيات متعددة في تجهيزات المستعمل. وهذا يسمح بإنتاج محطات طرفية بعيدة رخيصة - يتم تضمين المعلومات والتكلفة داخل المحطة الأساسية.

تأتي مزايا استخدام MIMO و MU-MIMO متعدد المستخدمين بتكلفة أجهزة إضافية - الهوائيات والمعالجة - وكذلك الحصول على معلومات حالة القناة التي تتطلب استخدام النطاق الترددي المتاح.

تقنية MIMO-MAC

يستخدم هذا الشكل من MU-MIMO لقناة وصول متعددة - ومن ثم يتم استخدام MIMO في سيناريوهات الوصلة الصاعدة.

بالنسبة إلى MIMO-MAC ، يقوم جهاز الاستقبال بمعالجة الكثير - وهنا يحتاج المستلم إلى معرفة حالة القناة واستخدام معلومات حالة القناة في جهاز الاستقبال ، CSIR. يعد تحديد CSIR أسهل بشكل عام من تحديد CSIT ، ولكنه يتطلب مستويات كبيرة من سعة الوصلة الصاعدة لنقل الطيارين المخصصين من كل مستخدم. ومع ذلك ، فإن أنظمة MIMO MAC تتفوق في الأداء على MIMO من نقطة إلى نقطة خاصة إذا كان عدد هوائيات المستقبل أكبر من عدد هوائيات الإرسال عند كل مستخدم.

MIMO-BC

يستخدم هذا الشكل من MU-MIMO لقنوات البث MIMO ، أي الوصلة الهابطة. من بين القناتين ، BC و MAC ، تعد قناة البث الأكثر تحديًا داخل MU-MIMO.

مطلوب معالجة الإرسال لهذا الغرض وعادة ما تكون في شكل ترميز مسبق و SDMA ، جدولة مستخدم الوصلة الهابطة القائمة على الوصول المتعدد لقسم الفضاء. لهذا يجب أن يعرف جهاز الإرسال معلومات حالة القناة في المرسل ، CSIT. يتيح ذلك تحسينات كبيرة في الإنتاجية مقارنة بأنظمة MIMO العادية من نقطة إلى نقطة ، لا سيما عندما يتجاوز عدد هوائيات الإرسال عدد الهوائيات في كل جهاز استقبال.

ترميز الورق المتسخ ، DPC

ترميز الورق القذر ، DPC هي تقنية مستخدمة في سيناريوهات الاتصالات السلكية واللاسلكية ، لا سيما الاتصالات اللاسلكية لتوفير نقل فعال للبيانات الرقمية من خلال قناة معرضة للتداخل ، وطبيعتها معروفة لجهاز الإرسال.

تتكون تقنية تشفير الورق المتسخ DPC من التشفير المسبق للبيانات بحيث يمكن قراءة بيانات التداخل في وجود التداخل. عادةً ما يستخدم الترميز المسبق معلومات حالة القناة.

لشرح ترميز الورق المتسخ ، يمكن استخدام DPC ، تشبيه الكتابة على ورق متسخ. عادةً ما يتم استخدام الحبر الأسود ، ولكن إذا كانت الورقة متسخة ، أي سوداء ، فلا يمكن قراءة الكتابة. ومع ذلك ، إذا كانت الكتابة باللون الأبيض ، على الرغم من أنه لا يمكن قراءتها على ورق أبيض ، فستكون مقروءة تمامًا على ورق أسود أو متسخ. تُستخدم نفس التقنية في إرسال البيانات ، على الرغم من أن طبيعة التداخل يجب أن تكون معروفة حتى يمكن دمج التشفير المسبق لمواجهة تأثير التداخل.

لا تزال تقنية MIMO متعددة المستخدمين في مهدها ، وهناك العديد من التطورات جارية لتحديد التنسيقات المثلى لاستخدامها. يتم تحديد أنواع الترميز ومستويات دلالة حالة القناة لأن هذه تستخدم موارد قيمة ويمكن أن تنتقص من إجمالي إنتاجية البيانات المتاحة. ومع ذلك ، فإن المكاسب الكبيرة التي يمكن تحقيقها باستخدام MU-MIMO ، متعددة المستخدمين MIMO تعني أنه سيتم تقديمها في المستقبل المنظور.


شاهد الفيديو: Is Your Router LYING To You? (قد 2021).