ミモとは何ですか。 MIMO テクノロジー (Multiple Input Multiple Output) は、空間信号をエンコードする方法です。 MIMOアンテナの応用例

コンピューター上の Viber 09.03.2022

コンピューター上の Viber

MU-MIMO テクノロジー、特に UniFi AC HD (UAP-AC-HD) の出力をサポートする新しいワイヤレスデバイスのリリースを考慮すると、それが何であるか、またなぜ古いハードウェアがこのテクノロジーをサポートしないのかを明確にする必要があります。。

802.11acとは何ですか?

802.11ac 標準は、802.11n 標準の形で前世代に取って代わるワイヤレステクノロジの変革です。

以前に想定されていたように、802.11n の登場により、企業はローカルエリアネットワーク (LAN) 内で作業するための従来の有線接続の代替としてこのテクノロジを広く使用できるようになると考えられていました。

802.11ac は、ワイヤレステクノロジーの開発のさらなる段階です。理論的には、新しい規格は 5 GHz 帯域で最大 6.9 Gbit/s のデータ転送速度を提供できます。これは、802.11n のデータ送信範囲の 11.5 倍です。

新しい規格は、Wave 1 と Wave 2 の 2 つのリリースで利用できます。以下に、現在の規格の比較表を示します。

ウェーブ 1 とウェーブ 2 の違いは何ですか?

802.11ac Wave 1 製品は、2013 年半ば頃から市場で入手可能になりました。この規格の新しいリビジョンは、以前のバージョンの規格に基づいていますが、次のような非常に重要な変更がいくつか加えられています。

パフォーマンスが 1.3 ギガビットから 2.34 ギガビットに向上。
マルチユーザー MIMO (MU-MIMO) のサポートが追加されました。
160 MHz のワイドチャネルが許可されます。
4 番目の空間ストリーム (Spatial Stream) により、パフォーマンスと安定性が向上します。
5 GHz 帯域のチャネルが増加。

Wave 2 の改善は実際のユーザーに何をもたらすのでしょうか?

スループットの向上は、ネットワーク内の帯域幅と遅延の影響を受けやすいアプリケーションにプラスの影響を与えます。これは主に、ストリーミング音声およびビデオコンテンツの送信、およびネットワーク密度の増加とクライアント数の増加です。

MU-MIMO は、1 人のユーザーが複数のデバイスを同時に接続できるため、モノのインターネット (IoT) の開発に大きなチャンスをもたらします。

MU-MIMO テクノロジーにより、複数の同時ダウンストリームが可能になり、複数のデバイスに同時にサービスを提供できるため、ネットワーク全体のパフォーマンスが向上します。 MU-MIMO は遅延にもプラスの効果をもたらし、より高速な接続と全体的なクライアントエクスペリエンスの高速化が可能になります。さらに、このテクノロジーの機能により、標準の以前のバージョンよりもさらに多くのクライアントを同時にネットワークに接続できます。

160 MHz のチャネル幅を使用するには、特定の条件 (低電力、低ノイズなど) が満たされる必要がありますが、このチャネルにより、大量のデータを送信する際のパフォーマンスが大幅に向上します。比較のために、802.11n は最大 450 Mbps のチャネル速度を提供でき、新しい 802.11ac Wave 1 は最大 1.3 Gbps を提供でき、160 MHz チャネルの 802.11ac Wave 2 は約 2.3 Gbps のチャネル速度を提供できます。

前世代の規格では、3 つのトランシーバーアンテナの使用が許可されていましたが、新しいリビジョンでは 4 番目のストリームが追加されました。この変更により、接続の範囲と安定性が向上します。

世界中で使用されている 5 GHz 帯域には 37 チャネルがあります。国によってはチャンネル数が制限されている場合もあれば、制限されていない国もあります。 802.11ac Wave 2 では、より多くのチャネルを使用できるため、1 か所で同時に接続できるデバイスの数が増加します。さらに、160 MHz の幅広チャネルにはさらに多くのチャネルが必要です。

802.11ac Wave 2 に新しいチャネル速度はありますか?

新しい標準は、最初のリリースで導入された標準を継承します。前と同様、速度はストリームの数とチャネル幅によって異なります。最大変調は 256 QAM のままでした。

以前は 866.6 Mbit のチャネル速度に 2 つのストリームと 80 MHz のチャネル幅が必要でしたが、現在は 1 つのストリームだけを使用してこのチャネル速度を達成できると同時に、チャネル速度が 80 MHz から 160 MHz に 2 倍増加します。

ご覧のとおり、基本的な変更はありません。 160 MHz チャネルのサポートに関連して、最大チャネル速度も最大 2600 Mbit まで増加しました。

実際には、実際の速度はチャネル速度 (PHY レート) の約 65% です。

1 ストリーム、256 QAM 変調、160 MHz チャネルを使用すると、約 560 Mbit/s の実速度を達成できます。したがって、2 つのストリームでは約 1100 Mbit/s、3 つのストリームでは 1.1 ～ 1.6 Gbit/s の交換速度が提供されます。

802.11ac Wave2 はどのような帯域とチャネルを使用しますか?

実際には、Waves 1 と Waves 2 は 5 GHz 帯域のみで動作します。周波数範囲は地域の制限によって異なりますが、原則として 5.15 ～ 5.35 GHz および 5.47 ～ 5.85 GHz の範囲が使用されます。

米国では、580 MHz の帯域が 5 GHz 無線ネットワークに割り当てられています。

802.11ac は、以前と同様に 20 MHz および 40 MHz のチャネルを使用できますが、同時に 80 MHz または 160 MHz のみを使用しても良好なパフォーマンスを実現できます。

実際には、連続した 160 MHz 帯域を常に使用できるわけではないため、規格では 80+80 MHz モードが規定されており、160 MHz 帯域を 2 つの異なる帯域に分割します。これらすべてにより、柔軟性がさらに高まります。

802.11ac の標準チャネルは 20/40/80 MHz であることに注意してください。

802.11ac には 2 つの波があるのはなぜですか?

IEEE は、テクノロジーの進歩に合わせて標準を次々と実装していきます。このアプローチにより、業界は特定の機能が完成するのを待たずに、すぐに新製品をリリースできるようになります。

802.11ac の最初の波は、802.11n に比べて大幅な改善をもたらし、さらなる開発の基礎を築きました。

802.11ac Wave 2 をサポートする製品はいつ登場しますか?

アナリストの当初の予測によれば、最初の消費者向け製品は 2015 年半ばに発売される予定でした。より高いレベルのエンタープライズおよび通信事業者のソリューションは、標準の最初の波の場合と同様に、通常 3 ～ 6 か月の遅れでリリースされます。

コンシューマおよびコマーシャルの両方のクラスは、通常、WFA (Wi-Fi Alliance) が認定の提供を開始する (2016 年後半) 前にリリースされます。

2017 年 2 月の時点では、802.11ac W2 をサポートするデバイスの数は期待されているほど多くありません。特にMikrotikとUbiquitから。

Wave 2 デバイスは Wave 1 と大きく異なりますか?

新しい規格の場合、前年の一般的な傾向が継続しています。スマートフォンとラップトップは 1 ～ 2 ストリームで製造され、3 ストリームはより要求の厳しいタスク向けに設計されています。標準のすべての機能をすべてのデバイスに実装することに実際的な意味はありません。

Wave 1 の機器は Wave 2 と互換性がありますか?

最初のウェーブでは、最大 80 MHz の 3 つのストリームとチャネルが許可されます。この部分では、クライアントデバイスとアクセスポイントは完全な互換性があります。

第 2 世代機能 (160 MHz、MU-MIMO、4 ストリーム) を実装するには、クライアントデバイスとアクセスポイントの両方が新しい規格をサポートする必要があります。

次世代アクセスポイントは、802.11ac Wave 1、802.11n、および 802.11a クライアントデバイスと互換性があります。

したがって、第 2 世代アダプターの追加機能を第 1 世代ポイントで使用することはできず、その逆も同様です。

MU-MIMO とは何ですか?また、何をするのですか?

MU-MIMO は、「マルチユーザーマルチ入力、マルチ出力」の略称です。実際、これは第 2 波の重要な革新の 1 つです。

MU-MIMO が機能するには、クライアントと AP がそれをサポートしている必要があります。

つまり、以前の標準では一度に 1 つのクライアントにのみデータを送信できましたが、アクセスポイントは複数のデバイスに同時にデータを送信できます。

実際、通常の MIMO は SU-MIMO、つまりシングルユーザー、シングルユーザー MIMO。

例を見てみましょう。 3 つのストリーム (3 空間ストリーム / 3SS) を持つポイントがあり、4 つのクライアントがそれに接続されています: 3SS サポートを持つ 1 クライアント、1SS サポートを持つ 3 クライアント。

アクセスポイントは、時間をすべてのクライアントに均等に分配します。最初のクライアントとの連携中、クライアントは 3SS (MIMO 3x3) もサポートしているため、ポイントはその機能を 100% 使用します。

残りの 75% の時間では、ポイントは 3 つのクライアントで動作し、各クライアントは使用可能な 3 つのスレッドのうち 1 つのスレッド (1SS) のみを使用します。同時に、アクセスポイントはその機能の 33% しか使用しません。このようなクライアントが増えれば増えるほど、効率は低下します。

特定の例では、平均チャネル速度は 650 Mbit になります。

(1300 + 433,3 + 433,3 + 433,3)/4 = 650

実際には、これは、可能な 845 Mbit のうち、約 420 Mbit の平均速度を意味します。

次に、MU-MIMO を使用した例を見てみましょう。 MIMO 3x3 を使用して、第 2 世代の規格をサポートする点があり、チャネル速度は変更されません (80 MHz のチャネル幅で 1300 Mbit)。それらの。同時に、クライアントは以前と同様に 3 つまでのチャネルを使用できます。

クライアントの合計数は 7 になり、アクセスポイントはクライアントを 3 つのグループに分割しました。

1 つの 3SS クライアント。
3 つの 1SS クライアント。
1 つの 2SS クライアント + 1 つの 1SS;
1 つの 3SS クライアント。

その結果、AP 機能が 100% 実装されます。最初のグループのクライアントは 3 つのストリームすべてを使用し、他のグループのクライアントは 1 つのチャネルを使用する、というようになります。平均チャネル速度は 1300 Mbit になります。ご覧のとおり、出力は 2 倍に増加しました。

Point MU-MIMO は古いクライアントと互換性がありますか?

残念だけど違う！ MU-MIMO は、プロトコルの最初のバージョンと互換性がありません。このテクノロジーが機能するには、クライアントデバイスが 2 番目のバージョンをサポートしている必要があります。

MU-MIMOとSU-MIMOの違い

SU-MIMO では、アクセスポイントは一度に 1 つのクライアントにのみデータを送信します。 MU-MIMO を使用すると、アクセスポイントは複数のクライアントに同時にデータを送信できます。

MU-MIMO では同時に何台のクライアントがサポートされますか?

この標準では、最大 4 台のデバイスの同時サービスが提供されます。スレッドの合計最大数は最大 8 です。

機器の構成に応じて、次のようなさまざまなオプションが可能です。

1+1: 2 つのクライアント、それぞれに 1 つのスレッド。
4+4: 2 つのクライアントがそれぞれ 4 つのスレッドを使用します。
2+2+2+2: 4 つのクライアント、それぞれ 2 つのスレッド。
1+1+1: 1 つのストリーム上の 3 つのクライアント。
2+1、1+1+1+1、1+2+3、2+3+3、その他の組み合わせ。

すべてはハードウェア構成に依存します。通常、デバイスは 3 つのストリームを使用するため、ポイントは同時に最大 3 つのクライアントにサービスを提供できます。

MIMO 3x3 構成で 4 つのアンテナを使用することも可能です。この場合の 4 番目のアンテナは追加です。追加のストリームは実装されません。この場合、1+1+1、2+1、または 3SS を同時にサービスすることは可能ですが、4 つをサービスすることはできません。

MU-MIMO はダウンリンクのみに対応していますか?

はい、この規格はダウンリンク MU-MIMO のサポートのみを提供します。ポイントは複数のクライアントに同時にデータを送信できます。しかし、ポイントは同時に「聞く」ことはできません。

アップリンク MU-MIMO の実装は短期間では不可能と考えられていたため、この機能は 2019 年から 2020 年にリリース予定の 802.11ax 規格にのみ追加されます。

MU-MIMO ではいくつのストリームがサポートされていますか?

前述したように、MU-MIMO は任意の数のストリームを処理できますが、クライアントあたり 4 つを超えることはできません。

高品質のマルチユーザー伝送のために、規格ではより多くのアンテナとより多くのストリームの存在を推奨しています。理想的には、MIMO 4x4 の場合、受信用に 4 本のアンテナがあり、送信用に同じ数のアンテナが必要です。

新しい規格では特別なアンテナを使用する必要がありますか?

アンテナのデザインは変わりません。以前と同様、802.11a/n/ac の 5 GHz 帯域で使用するように設計された互換性のあるアンテナを使用できます。

2 番目のリリースではビームフォーミングも追加されましたが、これは何ですか?

ビームフォーミング技術を使用すると、放射パターンを変更して、特定のクライアントに適応させることができます。動作中、ポイントはクライアントからの信号を分析し、その放射を最適化します。ビームフォーミングプロセス中に追加のアンテナが使用される場合があります。

802.11ac Wave 2 AP は 1 Gbps のトラフィックを処理できますか?

新世代のアクセスポイントは、このようなトラフィックフローを処理できる可能性があります。実際のスループットは、サポートされるストリームの数、通信範囲、障害物の存在から干渉の存在、アクセスポイントとクライアントモジュールの品質に至るまで、さまざまな要因によって決まります。

802.11ac Wave ではどの周波数範囲が使用されますか?

動作周波数の選択は、地域の法律のみに依存します。チャンネルと周波数のリストは常に変更されています。以下は、2015 年 1 月現在の米国 (FCC) とヨーロッパのデータです。

ヨーロッパでは、40 MHz を超えるチャネル幅の使用が許可されているため、新しい規格に関しては、以前の規格とすべて同じルールが適用されます。

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MIMO アンテナの動作原理をよりよく理解するために、次の状況を想像してみましょう。モバイルネットワークオペレータの基地局 (BS) とモデムが 2 つの地理的ポイント A と B になり、これらの間に特定のパスが敷設されています。この経路に沿って移動する物体、人は情報を表します。A - これは受信アンテナ、B は携帯電話会社の BS です。人々は、定員 100 人の電車を使ってある地点から別の地点に移動します。しかし、B地点からA地点に行きたい人はもっとたくさんいます。したがって、2番目の線路が建設され、定員も100人である新しい列車が運行されます。したがって、2 つの列車の生産性と効率は 2 倍高くなります。

最新の MIMO テクノロジーもまったく同じように機能します。 (英語: 複数入力複数出力)を使用すると、より多くのストリームを同時に受け入れることができます。この目的のために、異なる信号偏波、たとえば水平と垂直、つまり 2x2 が使用されます。以前は、より多くの情報、つまりより多くのストリームを受信するには、2 つの単純なアンテナを購入する必要がありました。

現在では、MIMO アンテナを 1 つ購入するだけで十分です。改良された MIMO アンテナは、1 つのハウジング内に 2 セットの放射素子 (いわゆるパッチ) を備えており、それぞれが別個のソケットに接続されています。デバイスの 2 番目のバージョン: 1 セットのパッチと 2 つのポート用の電源があり、パッチを水平方向と垂直方向の 2 方向で機能させることができます。この場合、単一セットのパッチが 2 つのソケットに取り付けられます。これは、当社の製品範囲の 2 番目のオプション (ケーブルエントリが 2 つある) です。

しかし、アンテナから出ている 2 本のケーブルを 1 台のモデムに接続するにはどうすればよいでしょうか? すべてはとてもシンプルです。現在、アンテナだけでなくモデムもこの機能をサポートしています。広く普及している Huawei など、外部アンテナを接続するための 2 つの入力を備えたモデムがあります。

MIMO テクノロジーの利点

主な利点としては、帯域幅を拡張せずにスループットを向上できることが挙げられます。したがって、デバイスは単一のチャネル上で複数の情報ストリームを同時に配信します。

伝送信号の品質とデータ転送速度は向上しています。なぜなら、このテクノロジーは最初にデータをエンコードし、それから受信側で復元するからです。

信号伝送速度が2倍以上に向上します。

他の多くの速度パラメータも、2 本の独立したケーブルを使用することによって向上します。このケーブルを通じて、情報はデジタルストリームの形式で同時に配信および受信されます。 2 つの入力と 2 つの出力を使用することで、3G、4G/LTE、WiMAX、WiFi のシステムのスペクトル品質が向上します。

MIMOアンテナの応用例

ほとんどの場合、MIMO テクノロジーは WiFi などのプロトコルを介してデータを送信するために使用されます。これはスループットと容量の増加によるものです。たとえば、802.11n プロトコルを考えてみましょう。このプロトコルでは、説明したテクノロジを使用すると、最大 350 メガビット/秒の速度を達成できます。受信信号が弱い場所でもデータ伝送の品質が向上しました。 MIMO アンテナを備えた屋外アクセスポイントの例はよく知られています。

WiMAX ネットワークは、MIMO を使用して、最大 40 メガビット/秒の速度で情報をブロードキャストできるようになりました。

最大8×8のMIMO技術を採用。このおかげで、35 メガビット/秒を超える高速伝送速度が実現されます。さらに、優れた品質の信頼性の高い高品質の接続を提供します。

テクノロジー構成を改善するための作業が継続的に行われています。これにより、間もなくスペクトルのパフォーマンスが向上し、ネットワーク容量が向上し、データ転送速度が向上します。

最も重要かつ重要なイノベーションの 1 つ過去 20 年間にわたる Wi-Fi - マルチユーザー - 複数入力複数出力 (MU-MIMO) テクノロジー。 MU-MIMO は、最近リリースされたアップデートの機能を 802.11ac「Wave 2」ワイヤレス規格に拡張します。もちろん、これは無線通信にとって大きな進歩です。このテクノロジーは、理論上の最大ワイヤレス速度を、元の 802.11ac 仕様の 3.47 Gbps から 802.11ac Wave 2 アップデートでは 6.93 Gbps に向上させるのに役立ちます。これは、現在利用可能な最も洗練された Wi-Fi 機能の 1 つです。

仕組みを理解してみましょう!

MU-MIMO テクノロジーは、複数のデバイスが複数のデータストリームを受信できるようにすることで、基準を引き上げます。これは、約 10 年前に 802.11n 標準とともに導入されたシングルユーザー MIMO (SU-MIMO) テクノロジーに基づいています。

SU-MIMO は、1 組のワイヤレスデバイスが同時に複数のデータストリームを送受信できるようにすることで、Wi-Fi 接続の速度を向上させます。

図 1. SU-MIMO テクノロジーは、複数の入力ストリームと出力ストリームを 1 台のデバイスに同時に提供します。 MU-MIMOテクノロジーにより、複数のデバイスとの同時通信が可能になります。

基本的に、2 つのテクノロジーが Wi-Fi に革命をもたらしています。これらのテクノロジの 1 つ目はビームフォーミングと呼ばれ、Wi-Fi ルーターとアクセスポイントが無線チャネルをより効率的に使用できるようになります。このテクノロジーが登場する前は、Wi-Fi ルーターとアクセスポイントは電球のように機能し、信号を全方向に送信していました。問題はそれです焦点が合っていない、電力が限られている信号は、クライアント Wi-Fi デバイスに到達することが困難です。

ビームフォーミングテクノロジーを使用して、Wi-Fi ルーターまたはアクセスポイントは、その位置に関する情報をクライアントデバイスと交換します。その後、ルーターは位相と電力を変更して、より良い信号を生成します。その結果、無線信号がより効率的に使用され、データ転送が高速化され、最大接続距離が伸びる可能性があります。

ビームフォーミング機能は拡大しています。これまで、Wi-Fi ルーターまたはアクセスポイントは本質的にシングルタスクであり、一度に 1 台のクライアントデバイスのみからデータを送受信していました。 802.11n 標準や 802.11ac 標準の最初のバージョンを含む、無線データ標準の 802.11 ファミリの以前のバージョンには、複数のデータストリームを同時に送受信する機能がありましたが、これまでは、Wi-Fi を可能にする方法がありませんでした。 Fi ルーターまたはアクセスポイントは、同時に複数のクライアントと「通信」します。これからは、MU-MIMOのおかげで、そのような機会が登場します。

複数のクライアントデバイスに同時にデータを送信できる機能により、ワイヤレスクライアントが利用できる帯域幅が大幅に拡張されるため、これは本当に大きな進歩です。 MU-MIMO テクノロジーはワイヤレスネットワークを従来の方法から進歩させます CSMA-SD は、一度に 1 つのデバイスのみがサービスを提供していましたが、複数のデバイスが同時に「通信」できるシステムに移行しました。例をわかりやすくするために、一車線の田舎道から幅の広い高速道路に行くことを想像してください。

現在、第 2 世代のワイヤレスルーターとアクセスポイント規格 802.11ac Wave 2 が積極的に市場を席巻しています。 Wi-Fi を導入する人は誰でも、MU-MIMO テクノロジーがどのように機能するかを詳細に理解しています。この方向への学習をスピードアップする 13 の事実を紹介します。

1. MU-MIMO のみを使用します。「ダウンストリーム」ストリーム (アクセスポイントからモバイルデバイスへ)。

SU-MIMO とは異なり、MU-MIMO テクノロジーは現在次の用途でのみ機能します。アクセスポイントからモバイルデバイスにデータを転送します。ワイヤレスルーターまたはアクセスポイントのみが、各ユーザーに対して 1 つまたは複数のストリームで複数のユーザーに同時にデータを送信できます。ワイヤレスデバイス自体 (スマートフォン、タブレット、ラップトップなど) は依然として順番にワイヤレスルーターまたはアクセスポイントにデータを送信する必要がありますが、順番が来たときに個別に SU-MIMO を使用して複数のストリームを送信できます。

MU-MIMO テクノロジーは、ユーザーがアップロードよりもダウンロードするデータの方が多いネットワークで特に役立ちます。

おそらく将来的には、Wi-Fi テクノロジーのバージョン (802.11ax) が実装されるでしょう。, ここで、MU-MIMO 方式は「アップストリーム」トラフィックにも適用されます。

2. MU-MIMO は 5 GHz Wi-Fi 周波数範囲でのみ動作します

SU-MIMO テクノロジーは、2.4 GHz と 5 GHz の両方の周波数帯域で動作します。第 2 世代の 802.11ac Wave 2 ワイヤレスルーターとアクセスポイントは、同じ周波数帯域のみを使用して複数のユーザーに同時にサービスを提供できます 5GHz。もちろん一方では、より狭くて混雑している 2.4 GHz 周波数帯域で新しいテクノロジーを使用できないことは残念です。しかしその一方で、MU-MIMO テクノロジーをサポートするデュアルバンドワイヤレスデバイスが市場にどんどん登場しており、これを使用して高性能の企業 Wi-Fi ネットワークを展開することができます。

3. ビームフォーミング技術により信号を誘導

ソ連の文献には、80 年代後半に軍事レーダー用に開発されたフェーズドアレイアンテナの概念が記載されています。同様のテクノロジーが最新の Wi-Fi にも使用されています。 MU-MIMO は、ビームフォーミングテクノロジー (英語の技術文献では「ビームフォーミング」として知られています) を使用します。ビームフォーミングを使用すると、信号を全方向にランダムに送信するのではなく、ワイヤレスデバイス (または複数のデバイス) の意図した位置の方向に信号を送信できます。このようにして信号を集中させ、Wi-Fi 接続の範囲と速度を大幅に向上させることができます。

ビームフォーミング技術は 802.11n 標準でオプションで利用できるようになりましたが、ほとんどのメーカーはこの技術の独自バージョンを実装しています。これらのベンダーは依然として自社のデバイスにこのテクノロジーの独自実装を提供していますが、802.11ac 製品ラインで MU-MIMO テクノロジーをサポートしたい場合は、少なくとも簡素化および標準化されたバージョンのビームフォーミングテクノロジーを組み込む必要があります。

4. MU-MIMO は、限られた数の同時ストリームとデバイスをサポートします

残念ながら、MU-MIMO テクノロジーを備えたルーターまたはアクセスポイントは、同時に無制限の数のストリームとデバイスにサービスを提供することはできません。ルーターまたはアクセスポイントには、サービスを提供できるストリームの数 (通常は 2、3、または 4 ストリーム) に独自の制限があり、この空間ストリームの数によって、アクセスポイントが同時にサービスを提供できるデバイスの数も制限されます。したがって、4 つのストリームをサポートするアクセスポイントは、同時に 4 つの異なるデバイスにサービスを提供したり、たとえば 1 つのストリームを 1 つのデバイスに送り、他の 3 つのストリームを別のデバイスに集約したりできます (チャネルを組み合わせることで速度が向上します)。

5. ユーザーデバイスに複数のアンテナが必要ない

SU-MIMO テクノロジーと同様に、MU-MIMO サポートが組み込まれたワイヤレスデバイスのみがストリーム (レート) を集約できます。ただし、SU-MIMO とは異なり、ワイヤレスデバイスは、ワイヤレスルーターやアクセスポイントから MU-MIMO ストリームを受信するために必ずしも複数のアンテナを必要としません。ワイヤレスデバイスにアンテナが 1 つしかない場合は、アクセスポイントからの MU-MIMO データストリームは 1 つだけで、ビームフォーミングを使用して受信を改善します。

アンテナが増えると、ワイヤレスユーザーデバイスはより多くのデータストリーム (通常はアンテナごとに 1 つのストリーム) を同時に受信できるようになり、そのデバイスのパフォーマンスが確実に向上します。ただし、ユーザーデバイスに複数のアンテナが存在すると、スマートフォンにとって重要な消費電力とこの製品のサイズに悪影響を及ぼします。

ただし、MU-MIMO テクノロジは、技術的に負担のかかる SU-MIMO テクノロジよりもクライアントデバイスに必要なハードウェア要件が少ないため、メーカーはより積極的にハードウェアを装備すると考えて間違いありません。ラップトップとタブレットは MU-MIMO テクノロジーをサポートしています。

6. アクセスポイントが面倒な作業を行います

エンドユーザーデバイスの要件を簡素化するために、MU-MIMO テクノロジーの開発者は、信号処理作業のほとんどをアクセスポイントに移そうとしました。これは、信号処理の負担が主にユーザーデバイスにかかっていた SU-MIMO テクノロジーと比較すると、さらに前進です。繰り返しますが、これはクライアントデバイスメーカーが MU-MIMO 対応製品ソリューションを製造する際に電力、サイズ、その他のコストを節約するのに役立ち、このテクノロジーの普及に非常に良い影響を与えるはずです。

7. 低コストのデバイスでも、複数の空間ストリームを介した同時送信から大きなメリットが得られます

イーサネットリンクアグリゲーション (802.3ad および LACP) と同様、802.1ac ストリームアグリゲーションはポイントツーポイントリンク速度を向上させません。それらの。あなたが唯一のユーザーで、実行中のアプリケーションが 1 つだけの場合、使用する空間スレッドは 1 つだけです。

ただし増額も可能ですアクセスポイントと同時に複数のユーザーデバイスにサービスを提供する機能を提供することで、全体的なネットワークスループットを向上させます。

ただし、ネットワーク上のすべてのユーザーデバイスが 1 つのストリームのみをサポートしている場合、MU-MIMO により、アクセスポイントは一度に 1 台ずつではなく、最大 3 台のデバイスに同時にサービスを提供できるようになります。(より高度な) ユーザーデバイスは順番を待つ必要があります。

図2。

8. 一部のユーザーデバイスは MU-MIMO テクノロジーを非表示でサポートしています

MU-MIMO をサポートするルーター、アクセスポイント、モバイルデバイスはまだ多くありませんが、Wi-Fi チップ会社によれば、一部のメーカーは製造プロセスでのハードウェア要件を考慮して、一部の製品で新技術をサポートしているとのことです-数年前のユーザーデバイス。このようなデバイスの場合、比較的簡単なソフトウェアアップデートで MU-MIMO テクノロジーのサポートが追加されます。これにより、このテクノロジーの普及と導入が加速され、企業や組織が 802.11ac をサポートする機器で自社のワイヤレスネットワークをアップグレードすることが促進されます。標準。

9. MU-MIMO をサポートしていないデバイスにもメリットがあります

このテクノロジーを使用するには Wi-Fi デバイスが MU-MIMO サポートを備えている必要がありますが、そのようなサポートを備えていないクライアントデバイスでも、ルーターまたはアクセスポイントが MU-MIMO テクノロジーをサポートしているワイヤレスネットワークで動作することで間接的にメリットを得ることができます。ネットワーク上のデータ転送速度は、加入者デバイスが無線チャネルに接続されている合計時間に直接依存することに注意してください。また、MU-MIMO テクノロジによって一部のデバイスへのサービス提供の速度が向上すれば、そのようなネットワーク内のアクセスポイントが他のクライアントデバイスにサービスを提供できる時間が増えることを意味します。

10. MU-MIMO はワイヤレススループットの向上に役立ちます

Wi-Fi 接続速度を向上させると、ワイヤレスネットワーク容量も増加します。デバイスがより迅速に提供されるため、ネットワークの通信時間が長くなり、より多くのクライアントデバイスにサービスを提供できるようになります。したがって、MU-MIMO テクノロジーは、公衆 Wi-Fi ネットワークなど、トラフィックが多い、または接続されているデバイスの数が多いワイヤレスネットワークのパフォーマンスを大幅に最適化できます。 Wi-Fi 接続を備えたスマートフォンやその他のモバイルデバイスの数は今後も増加すると思われるため、これは素晴らしいニュースです。

11. 任意のチャネル幅をサポート

Wi-Fi チャネルの容量を拡張する 1 つの方法は、チャネルバンドルです。これは、2 つの隣接するチャネルを 2 倍の幅の 1 つのチャネルに結合します。これにより、デバイスとアクセスポイント間の Wi-Fi 接続の速度が効果的に 2 倍になります。 802.11n 標準では最大 40 MHz のチャネルがサポートされていましたが、元の 802.11ac 仕様では、サポートされるチャネル幅が 80 MHz に増加しました。更新された 802.11ac Wave 2 標準は 160 MHz チャネルをサポートします。

図 3. 802.11ac は現在、5 GHz の周波数範囲で最大 160 MHz 幅のチャネルをサポートしています

ただし、ワイヤレスネットワークでより広いチャネルを使用すると、同一チャネルでの干渉の可能性が高まることを忘れてはなりません。したがって、このアプローチは、例外なくすべての Wi-Fi ネットワークを展開する場合に常に正しい選択であるとは限りません。ただし、ご覧のとおり、MU-MIMO テクノロジーは任意の幅のチャネルに使用できます。

ただし、ワイヤレスネットワークがより狭い 20 MHz または 40 MHz チャネルを使用している場合でも、MU-MIMO テクノロジを使用すると、ネットワークの動作を高速化できます。ただし、どの程度高速になるかは、処理する必要があるクライアントデバイスの数と、各デバイスがサポートするスレッドの数によって異なります。したがって、幅広い関連チャネルがなくても MU-MIMO テクノロジーを使用すると、各デバイスの出力ワイヤレススループットを 2 倍以上にすることができます。

12. 信号処理により安全性が向上

MU-MIMO テクノロジーの興味深い副作用は、ルーターまたはアクセスポイントがデータを無線で送信する前に暗号化することです。 MU-MIMO テクノロジーを使用して送信されたデータをデコードすることは、コードのどの部分がどの空間ストリームに含まれているかが明確ではないため、非常に困難です。今後、他のデバイスが送信トラフィックを傍受できるようにする特別なツールが開発される可能性がありますが、現在では MU-MIMO テクノロジーにより、近くの盗聴デバイスからのデータが効果的にマスクされます。したがって、新しいテクノロジーは、Wi-Fi セキュリティの向上に役立ちます。これは、公衆 Wi-Fi ネットワークなどのオープンワイヤレスネットワークや、個人モードで動作しているアクセスポイントや簡易ユーザー認証モード (事前共有キー) を使用しているアクセスポイントにとって特に重要です。、PSK）は、WPA または WPA2 Wi-Fi ネットワークセキュリティテクノロジーに基づいています。

13. MU-MIMO は据え置き Wi-Fi デバイスに最適です

MU-MIMO には注意点が 1 つあります。ビームフォーミングプロセスがより複雑になり、効率が低下するため、高速で移動するデバイスではうまく機能しません。したがって、企業ネットワーク上で頻繁にローミングするデバイスには、MU-MIMO は大きなメリットを提供しない可能性があります。ただし、これらの「問題のある」デバイスは、モバイル性の低い他のクライアントデバイスへの MU-MIMO データ転送やそのパフォーマンスに決して影響を与えるべきではないことを理解する必要があります。

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MIMO(Multiple Input Multiple Output - 複数入力複数出力) は、無線通信システム (WIFI、セルラー通信ネットワーク) で使用されるテクノロジーで、システムのスペクトル効率、最大データ転送速度、およびネットワーク容量を大幅に向上させることができます。上記の利点を実現する主な方法は、複数の無線接続を介して送信元から送信先にデータを送信することであり、これがこのテクノロジーの名前の由来です。この問題の背景を検討し、MIMO テクノロジーの普及につながった主な理由を判断してみましょう。

高い耐障害性を備えた高品質のサービス (QoS) を提供する高速接続のニーズは年々高まっています。これは、VoIP ()、VoD () などのサービスの出現によって大幅に促進されます。しかし、ほとんどのワイヤレス技術では、カバレッジエリアの端で加入者に高品質のサービスを提供することはできません。携帯電話やその他の無線通信システムでは、接続の品質と利用可能なデータ転送速度は、(BTS) からの距離に応じて急速に低下します。同時にサービスの品質も低下し、最終的にはネットワークの無線到達範囲全体にわたって高品質のリアルタイムサービスを提供できなくなります。この問題を解決するには、基地局をできるだけ高密度に設置し、信号レベルが低いすべての場所で内部カバレッジを編成することができます。ただし、これには多大な財務コストが必要となり、最終的にはサービスコストの増加と競争力の低下につながります。したがって、この問題を解決するには、可能な限り現在の周波数範囲を使用し、新たなネットワーク設備の構築を必要としない独自のイノベーションが必要です。

電波伝播の特徴

MIMO テクノロジーの動作原理を理解するには、宇宙における一般的な動作原理を考慮する必要があります。 100 MHz を超える範囲のさまざまな無線無線システムによって放射される波は、光線のようにさまざまな動作をします。電波が伝播中に何らかの表面に遭遇すると、障害物の材質とサイズに応じて、エネルギーの一部が吸収され、一部が通過し、残りが反射されます。吸収、反射、および透過エネルギーの割合は、信号の周波数を含む多くの外部要因の影響を受けます。さらに、反射および透過した信号エネルギーにより、さらなる伝播の方向が変化する可能性があり、信号自体がいくつかの波に分割されます。

上記の法則に従って発信元から受信者まで伝播する信号は、多数の障害物に遭遇した後、多くの波に分割され、その一部のみが受信者に到達します。受信機に到達する各波は、いわゆる信号伝播経路を形成します。さらに、異なる波が異なる数の障害物から反射され、異なる距離を移動するという事実により、異なる経路には異なる経路が存在します。

密集した都市環境では、建物、樹木、車などの障害物が多数あるため、MS と基地局アンテナ (BTS) の間が直接見えない状況が非常に頻繁に発生します。この場合、信号が受信機に到達する唯一の選択肢は反射波を経由することです。ただし、上で述べたように、繰り返し反射された信号は元のエネルギーを持たなくなり、遅れて到着する可能性があります。また、物体は常に静止しているわけではなく、時間の経過とともに状況が大きく変化する可能性があるという事実によって、特別な困難が生じます。これは、無線通信システムにおける最も重大な問題の 1 つである問題を引き起こします。

マルチパス伝播 - 問題か利点か?

信号のマルチパス伝播に対処するために、いくつかの異なるソリューションが使用されています。最も一般的なテクノロジーの 1 つは、受信ダイバーシティです。その本質は、信号を受信するために、互いに距離を置いて配置された1つではなく複数のアンテナ（通常は2つ、まれに4つ）が使用されるという事実にあります。したがって、受信者は送信信号のコピーを 1 つではなく 2 つ持ち、異なる方法で到着します。これにより、元の信号からより多くのエネルギーを収集できるようになります。あるアンテナで受信した電波が別のアンテナで受信できない場合もあり、その逆も同様です。また、あるアンテナに位相がずれて到着する信号が、別のアンテナには同位相で到着する可能性があります。この無線インターフェイス設計は、標準の単一入力単一出力 (SISO) 設計とは対照的に、単一入力複数出力 (SIMO) と呼ばれることがあります。逆のアプローチも使用できます。つまり、送信に複数のアンテナを使用し、受信に 1 つのアンテナを使用する場合です。これにより、受信機が受信する元の信号の総エネルギーも増加します。この回路は、Multiple Input Single Output (MISO) と呼ばれます。どちらの方式（SIMO と MISO）でも、基地局側に複数のアンテナが設置されます。端末装置自体のサイズを大きくすることなく、十分に長い距離にわたってモバイルデバイスにアンテナダイバーシティを実装することは困難です。

さらに推論を進めた結果、多入力多出力 (MIMO) スキームにたどり着きます。この場合、送受信用に複数のアンテナが設置されます。ただし、上記の方式とは異なり、このダイバーシティ方式では、マルチパス信号伝播に対処できるだけでなく、いくつかの追加の利点も得られます。送信と受信に複数のアンテナを使用することにより、各送信/受信アンテナのペアに情報を送信するための個別のパスを割り当てることができます。この場合、残りのアンテナでダイバーシティ受信が行われ、このアンテナは他の伝送路の追加アンテナとしても機能します。その結果、理論的には、追加のアンテナを使用した数だけデータ転送速度を向上させることが可能です。ただし、各無線パスの品質によって重大な制限が課せられます。

MIMOの仕組み

前述したように、MIMO 技術を体系化するには、送信側と受信側に複数のアンテナを設置する必要があります。通常、システムの入力と出力には同じ数のアンテナが取り付けられます。この場合、最大データ転送速度が達成されます。「MIMO」テクノロジーの名前とともに、受信および送信時のアンテナの数を示すために、通常「AxB」という表記が使用されます。ここで、A はシステムの入力側のアンテナの数、B はシステムの入力側のアンテナの数です。出力。この場合、システムとは無線接続を意味します。

MIMO テクノロジーでは、従来のシステムと比較して送信機の構造にいくつかの変更が必要です。 MIMO テクノロジーを構成する可能な最も簡単な方法の 1 つを考えてみましょう。まず、送信側でストリーム分割器が必要です。ストリーム分割器は、送信対象のデータをいくつかの低速サブストリームに分割します。サブストリームの数はアンテナの数に応じて異なります。たとえば、MIMO 4x4 および入力データレートが 200 Mbit/s の場合、分割器はそれぞれ 50 Mbit/s の 4 つのストリームを作成します。次に、これらの各ストリームを独自のアンテナを通じて送信する必要があります。通常、送信アンテナは、反射の結果として生じるスプリアス信号をできるだけ多く提供するために、ある程度の空間的距離を保って設置されます。 MIMO テクノロジーを構成する可能な方法の 1 つでは、信号が異なる偏波で各アンテナから送信され、受信時に信号を識別できるようになります。ただし、最も単純なケースでは、送信信号のそれぞれに送信媒体自体によってマークが付けられます (時間遅延やその他の歪み)。

受信側では、いくつかのアンテナが無線から信号を受信します。さらに、受信側のアンテナにもある程度の空間ダイバーシティが備わっているため、前述したダイバーシティ受信が保証されます。受信信号は、アンテナと伝送路の数に応じた数の受信機に到着します。さらに、各受信機はシステムのすべてのアンテナから信号を受信します。これらの各加算器は、全体の流れから、それが担当するパスのみの信号エネルギーを抽出します。彼はこれを、各信号に供給された何らかの所定の属性に従って、または遅延、減衰、位相シフトの分析を通じて行います。伝播媒体の一連の歪みまたは「指紋」。システムの動作原理 (Bell Laboratories Layered Space-Time - BLAST、Selective Per Antenna Rate Control (SPARC) など) に応じて、送信信号は一定時間後に繰り返されるか、他の信号を介してわずかな遅延を伴って送信される場合があります。アンテナ。

MIMO システムで発生する可能性のある異常な現象は、信号ソースと受信機の間に見通し線がある場合、MIMO システムのデータレートが低下することです。これは主に、各信号を特徴付ける周囲の空間の歪みの重大度が減少するためです。その結果、受信側で信号を分離することが困難になり、相互に影響を及ぼし始めます。したがって、無線接続の品質が高くなるほど、MIMO から得られるメリットは少なくなります。

マルチユーザー MIMO (MU-MIMO)

上で説明した無線通信の組織化の原理は、情報の送信機と受信機が 1 つだけ存在する、いわゆるシングルユーザー MIMO (SU-MIMO) を指します。この場合、送信機と受信機の両方がその動作を明確に調整でき、同時に新しいユーザーが放送に現れる可能性があるときに驚くべき要素がありません。このスキームは、小規模システム、たとえばホームオフィスで 2 つのデバイス間の通信を組織する場合に非常に適しています。さらに、WI-FI、WIMAX、セルラー通信システムなどのほとんどのシステムはマルチユーザーです。それらには、単一のセンターといくつかのリモートオブジェクトがあり、それぞれと無線接続を構成する必要があります。したがって、2 つの問題が発生します。一方で、基地局は同じアンテナシステムを介して多くの加入者に信号を送信し (MIMO ブロードキャスト)、同時に同じアンテナを介して複数の加入者から信号を受信する必要があります (MIMO MAC -複数のアクセスチャネル)。

MS から BTS へのアップリンク方向では、ユーザーは同じ周波数で同時に情報を送信します。この場合、基地局にとって困難が生じます。異なる加入者からの信号を分離する必要があるということです。この問題に対処する可能な方法の 1 つは、送信信号の事前送信を伴う線形処理方法でもあります。この方法によれば、元の信号は、他の加入者からの干渉の影響を反映する係数で構成される行列で乗算されます。このマトリックスは、加入者数、通信速度などのラジオの現状に基づいて作成されています。したがって、信号は送信前に、無線送信中に発生する歪みとは逆の歪みを受けます。

ダウンリンク (BTS から MS への方向) では、基地局は同じチャネルで同時に複数の加入者に信号を送信します。これは、ある加入者に送信された信号が他のすべての信号の受信に影響を与えるという事実につながります。干渉が発生します。この問題に対処するために考えられる選択肢は、汚れた紙のコーディング技術を使用するか、使用することです。汚れた紙のテクノロジーを詳しく見てみましょう。その動作原理は、ラジオ放送の現状とアクティブな加入者数の分析に基づいています。唯一の (最初の) 加入者は、データをエンコードまたは変更せずに基地局にデータを送信します。他の加入者からの干渉はありません。 2 番目の加入者はエンコードします。最初の信号に干渉しないように、また信号が最初の信号の影響にさらされないように、信号のエネルギーを変更します。システムに追加される後続の加入者もこの原則に従い、アクティブな加入者の数と、加入者が送信する信号の影響に基づきます。

MIMOの適用

過去 10 年間、MIMO テクノロジーは、無線通信システムのスループットと容量を向上させる最も重要な方法の 1 つでした。さまざまな通信システムでの MIMO の使用例をいくつか見てみましょう。

WiFi 802.11n 規格は、MIMO テクノロジーの使用の最も顕著な例の 1 つです。それによると、最大 300 Mbit/s の速度を維持できるとのことです。さらに、以前の 802.11g 標準では 50 Mbit/s しか許可されていませんでした。データ転送速度の向上に加えて、新しい標準では MIMO のおかげで、信号強度の低いエリアでのサービス品質の向上も可能になります。 802.11n は、WiFi テクノロジーを使用して LAN (ローカルエリアネットワーク) を構成する最も一般的なニッチであるポイント/マルチポイントシステム (ポイント/マルチポイント) だけでなく、バックボーン通信を構成するために使用されるポイント/ポイント接続の構成にも使用されます。数百Mbit/秒の速度でチャネルを接続し、数十キロメートル（最大50キロメートル）にわたるデータ伝送を可能にします。

WiMAX 標準には、MIMO テクノロジーを使用してユーザーに新しい機能を導入する 2 つのリリースもあります。 1 つ目の 802.16e は、モバイルブロードバンドサービスを提供します。これにより、基地局から加入者機器への方向に最大 40 Mbit/s の速度で情報を送信できます。ただし、802.16e の MIMO はオプションとみなされ、最も単純な構成である 2x2 で使用されます。次のリリースでは、802.16m MIMO が必須のテクノロジーとみなされ、4x4 構成が可能になります。この場合、WiMAX はすでにセルラー通信システム、つまり第 4 世代に分類できます (データ転送速度が高いため)。には、音声接続という携帯電話ネットワークに固有の多くの特性があります。モバイル使用の場合、理論的には 100 Mbit/s の速度を達成できます。修正バージョンでは、速度は 1 Gbit/s に達します。

最も興味深いのは、セルラー通信システムにおける MIMO テクノロジーの使用です。この技術は、第 3 世代のセルラー通信システムから使用されています。たとえば、標準では、Rel. 6 では、最大 20 Mbit/s の速度をサポートする HSPA テクノロジーと組み合わせて使用されます。 7 – HSPA+ を使用すると、データ転送速度は 40 Mbit/s に達します。ただし、MIMO は 3G システムではまだ広く使用されていません。

システム、つまり LTE は、最大 8x8 構成での MIMO の使用も提供します。これにより、理論的には、基地局から加入者へ 300 Mbit/s でデータを送信できるようになります。もう 1 つの重要な利点は、エッジでも安定した接続品質です。この場合、基地局からかなり離れた場所にある場合や、離れた部屋にある場合でも、データ転送速度のわずかな低下が観察されるだけです。

したがって、MIMO テクノロジーは、ほぼすべての無線データ伝送システムに応用されています。さらに、その可能性はまだ枯渇していません。最大 64x64 MIMO までの新しいアンテナ構成オプションがすでに開発されています。これにより、将来的にはさらに高いデータレート、ネットワーク容量、スペクトル効率を達成できるようになります。

MIMO について詳しく説明します。

情報が人であり、モデムと通信事業者の基地局が 2 つの都市であり、その間に 1 本の経路があり、アンテナが駅であると想像してみましょう。たとえば、輸送できるのは最大でも 100 人程度の列車で人々を輸送します。そのような都市間の収容力は限られています。なぜなら... 電車は一度に100人しか乗れません。

200 人が同時に別の都市に到着できるように、都市間に 2 本目の線路が建設され、2 本目の列車が最初の列車と同時に運行され、人の流れが 2 倍になります。 MIMO テクノロジーは本質的にはまったく同じように機能し、ストリームの数を単純に 2 倍にします。ストリームの数は MIMO 規格によって決まり、2 つのストリーム - MIMO 2x2、4 つのストリーム - MIMO 4x4 などになります。現在、4G LTE であれ WiFi であれ、インターネット上でデータを送信するには、原則として MIMO 2x2 規格が使用されます。ダブルストリームを同時に受信するには、2 つの従来のアンテナが必要になります。または、2 つのステーションがあるかのように、2 つのステーションが必要になります。コストを節約するには、1 つの MIMO アンテナが必要です。つまり、MIMO アンテナは 1 つのアンテナの中に 2 つのアンテナが入っています。

パネル MIMO アンテナには文字通り 2 セットの放射素子( 「パッチ」) 1 つの建物内 ( たとえば、4 つのパッチは垂直偏波で動作し、他の 4 つは水平偏波で動作し、合計 8 つのパッチになります。）。各セットは独自のソケットに接続されます。

または、1 セットのパッチを備え、2 ポート (直交) 電源を使用することもできます。そのため、アンテナ素子には 90 度の位相シフトで電力が供給され、各パッチは垂直偏波と水平偏波で同時に動作します。

この場合、1 セットのパッチが同時に 2 つのソケットに接続されます。これらはオンラインストアで販売されている MIMO アンテナです。

さらに詳しく

LTE デジタルストリームのモバイルブロードキャストは、新しい 4G の開発に直接関係しています。 3G ネットワークを分析に使用すると、データ転送速度が 4G の 11 分の 1 であることがわかります。ただし、LTE データの受信と送信の速度は、多くの場合、品質が低くなります。これは、4G LTE モデムがステーションから受信する電力または信号レベルが不足していることが原因です。情報配信の品質を大幅に向上させるために、4G MIMO アンテナが導入されています。

改良されたアンテナは、従来のデータ配信システムと比較して、異なる送信回路を備えています。たとえば、情報を低速ストリームに分配するにはデジタルストリーム分割器が必要ですが、その数はアンテナの数に関係します。受信ストリームの速度が 1 秒あたり約 200 メガビットの場合、2 つのストリームが作成されます (両方とも 100 メガビット/秒)。各ストリームは個別のアンテナを介してブロードキャストする必要があります。受信中にデータを解読するために、2 つのアンテナのそれぞれから送信される電波の偏波は異なります。データ伝送速度を維持するために、受信デバイスには異なる偏波の 2 つの受信アンテナも必要です。

MIMOのメリット

MIMO は、複数の情報ストリームを 1 つのチャネル上で同時に配信し、その後、電波を放送するための独立した受信デバイスに到達する前に、1 対以上のアンテナを通過することです。これにより、帯域幅の拡張に頼ることなく、信号のスループットを大幅に向上させることができます。

電波をブロードキャストする場合、ラジオチャネルのデジタルストリームが選択的にフェードします。都市部の高層ビルに囲まれている場合や、高速運転をしている場合、電波の届く範囲から離れた場合などに発生することがあります。この問題を解決するために、わずかな遅延を伴いながら複数のチャネルで情報をブロードキャストできる MIMO アンテナが作成されました。情報は事前にエンコードされ、受信側で復元されます。その結果、データ配信の速度が向上するだけでなく、信号品質も大幅に向上します。

LTE アンテナは、その設計上の特徴に応じて、通常のアンテナと 2 つの送受信デバイスで構成されるアンテナ (MIMO) に分けられます。従来の信号配信システムでは、達成できる速度は 50 メガビット/秒以下です。 MIMO により、信号伝送速度を 2 倍以上に向上させることができます。これは、ボックス内に複数のアンテナを同時に設置し、互いにわずかな距離を置くことで実現されます。

アンテナによるデジタルストリームの受信と受信者への配信は、2 本の独立したケーブルを通じて同時に行われます。これにより、速度パラメータを大幅に向上させることができます。 MIMO は、携帯電話ネットワークや WiMAX だけでなく、WiFi などの無線システムでもうまく使用されています。通常 2 つの入力と 2 つの出力を持つこの技術を使用すると、WiFi、WiMAX、4G/LTE などのシステムのスペクトル品質を向上させ、情報伝送速度とデータフロー容量を増加させることができます。リストされた利点は、複数のワイヤレス接続を介して 4G MIMO アンテナから受信者にデータを送信することによって実現できます。これがこの技術の名前の由来です（Multiple Input Multiple Output - 複数の入力と複数の出力）。

. MIMO はどこで使用されますか?

MIMO は、WiFi などのデータ転送プロトコルの容量とスループットを向上させることで急速に普及しました。 WiFi 802.11n 標準は、MIMO の最も一般的な使用例として挙げられます。 MIMO 通信テクノロジーのおかげで、この WiFi プロトコルは 300 メガビット/秒を超える速度を実現します。

MIMO のおかげで、情報フローの伝送が高速化されることに加えて、受信信号レベルが非常に低い場所であっても、ワイヤレスネットワークのデータ伝送品質の特性が向上しました。 WiMAX は、新しいテクノロジーのおかげで、最大 40 メガビット/秒の速度でデータをブロードキャストする機能を備えています。

4G(LTE)規格では最大8×8構成のMIMOを利用できます。理論的には、これにより、メインステーションから受信者に 300 メガビット/秒を超える速度でデジタルストリームをブロードキャストできるようになります。新システムのもう一つの魅力は、セルの境界でも高品質で安定した接続が見られることです。

これは、駅からかなり離れた場所や、厚い壁のある部屋にある場合でも、速度特性のわずかな低下のみが認められることを意味します。 MIMO は、ほぼすべての無線通信システムで使用できます。このシステムの可能性は無限であることに注意してください。

彼らは、たとえば最大 64x64 の新しい MIMO アンテナ構成を開発する方法を常に模索しています。近い将来、これによりスペクトルインジケーターの効率がさらに向上し、ネットワークの容量と情報伝送速度が向上することが可能になります。

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