एमआईएमओ क्या है?

1.   एमआईएमओ क्या है?

परस्पर जुड़ाव के इस युग में, मोबाइल फोन, हमारे लिए बाहरी दुनिया के साथ संवाद करने की खिड़की के रूप में, ऐसा लगता है कि हमारे शरीर का एक हिस्सा बन गया है।

लेकिन मोबाइल फोन अपने आप इंटरनेट पर सर्फ नहीं कर सकता, मोबाइल फोन संचार नेटवर्क मनुष्य के लिए पानी और बिजली जितना ही महत्वपूर्ण हो गया है।जब आप इंटरनेट पर सर्फिंग करते हैं, तो आप परदे के पीछे के इन नायकों के महत्व को महसूस नहीं करते हैं।एक बार जब आप चले जाते हैं, तो आपको लगता है कि आप अब और नहीं जी सकते।

एक समय था, मोबाइल फोन का इंटरनेट ट्रैफिक द्वारा चार्ज किया जाता था, औसत व्यक्ति की आय कुछ सौ सिक्कों की होती है, लेकिन 1 मेगाहर्ट्ज के लिए एक सिक्का खर्च करने की आवश्यकता होती है।इसलिए जब आप वाई-फाई देखेंगे तो आप सुरक्षित महसूस करेंगे।

आइए देखें कि वायरलेस राउटर कैसा दिखता है।

8 एंटेना, यह मकड़ियों की तरह दिखता है।

क्या सिग्नल दो या अधिक दीवारों से गुजर सकता है?या फिर दोगुनी हो जाएगी इंटरनेट स्पीड?

इन प्रभावों को राउटर द्वारा हासिल किया जा सकता है, और यह कई एंटेना, प्रसिद्ध एमआईएमओ तकनीक के साथ हासिल किया जाता है।

MIMO, जो मल्टी-इनपुट मल्टी आउटपुट है।

यह कल्पना करना कठिन है, है ना?मल्टी-इनपुट मल्टी-आउटपुट क्या है, एंटेना सभी प्रभावों को कैसे प्राप्त कर सकता है?जब आप एक नेटवर्क केबल के माध्यम से इंटरनेट सर्फ करते हैं, तो कंप्यूटर और इंटरनेट के बीच का कनेक्शन स्पष्ट रूप से एक भौतिक केबल होता है।अब आइए कल्पना करें कि जब हम विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उपयोग करके हवा के माध्यम से सिग्नल भेजने के लिए एंटेना का उपयोग करते हैं।हवा एक तार की तरह काम करती है लेकिन आभासी होती है, संकेतों को प्रसारित करने के लिए एक चैनल जिसे वायरलेस चैनल कहा जाता है।

तो, आप इंटरनेट को तेज़ कैसे बना सकते हैं?

सच कहा आपने!डेटा भेजने और प्राप्त करने के लिए इसे कुछ और एंटेना, कुछ और आभासी तारों द्वारा हल किया जा सकता है।MIMO को वायरलेस चैनल के लिए डिज़ाइन किया गया है।

वायरलेस राउटर की तरह ही, 4जी बेस स्टेशन और आपका मोबाइल फोन भी यही काम कर रहा है।

एमआईएमओ प्रौद्योगिकी के लिए धन्यवाद, जो 4 जी के साथ मजबूती से एकीकृत है, हम इंटरनेट की तेज गति का अनुभव कर सकते हैं।इसके साथ ही, मोबाइल फोन ऑपरेटरों की लागत में काफी कमी आई है;तेज और असीमित इंटरनेट स्पीड का अनुभव करने के लिए हम कम खर्च कर सकते हैं।अब हम आखिरकार वाई-फाई पर अपनी निर्भरता से छुटकारा पा सकते हैं और हर समय इंटरनेट सर्फ कर सकते हैं।

अब, मैं परिचय देता हूँ कि MIMO क्या है?

2.एमआईएमओ वर्गीकरण

सबसे पहले, हमने पहले जिस MIMO का उल्लेख किया है, वह डाउनलोड में नेटवर्क की गति में उल्लेखनीय वृद्धि को दर्शाता है।ऐसा इसलिए है, क्योंकि अभी हमारे पास डाउनलोड की बहुत अधिक मांग है।इसके बारे में सोचें, आप दर्जनों गीगाहर्ट्ज वीडियो डाउनलोड कर सकते हैं लेकिन अपलोड ज्यादातर कुछ मेगाहर्ट्ज ही कर सकते हैं।

चूंकि MIMO को मल्टीपल इनपुट और मल्टीपल आउटपुट कहा जाता है, इसलिए मल्टीपल एंटेना द्वारा मल्टीपल ट्रांसमिशन पाथ बनाए जाते हैं।बेशक, न केवल बेस स्टेशन कई एंटीना ट्रांसमिशन का समर्थन करता है, बल्कि मोबाइल फोन को भी कई एंटीना रिसेप्शन के साथ मिलने की जरूरत है।

आइए निम्नलिखित सरल ड्राइंग की जाँच करें: (वास्तव में, बेस स्टेशन एंटीना बहुत बड़ा है, और मोबाइल फोन एंटीना छोटा और छिपा हुआ है। लेकिन विभिन्न क्षमताओं के साथ भी, वे एक ही संचार स्थिति में हैं।)

बेस स्टेशन और मोबाइल फोन के एंटेना की संख्या के अनुसार, इसे चार प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: SISO, SIMO, MISO और MIMO।

SISO: सिंगल इनपुट और सिंगल आउटपुट

SIMO: सिंगल इनपुट और मल्टीपल आउटपुट

MISO: मल्टीपल इनपुट और सिंगल आउटपुट

MIMO: मल्टीपल आउटपुट और मल्टीपल आउटपुट

आइए SISO से शुरू करें:

सबसे सरल रूप को MIMO के रूप में SISO - सिंगल इनपुट सिंगल आउटपुट के रूप में परिभाषित किया जा सकता है।यह ट्रांसमीटर डेस रिसीवर के रूप में एक एंटीना के साथ संचालित होता है।कोई विविधता नहीं है, और कोई अतिरिक्त प्रसंस्करण की आवश्यकता नहीं है।

बेस स्टेशन के लिए एक और मोबाइल फोन के लिए एक एंटीना है;वे एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप नहीं करते—उनके बीच संचरण पथ ही एकमात्र संबंध है।

इसमें कोई संदेह नहीं है कि ऐसी व्यवस्था बहुत नाजुक है, एक छोटी सी सड़क है।कोई भी अप्रत्याशित स्थिति सीधे तौर पर संचार के लिए खतरा पैदा करेगी।

SIMO इसलिए बेहतर है क्योंकि फ़ोन का रिसेप्शन बढ़ाया जाता है।

जैसा कि आप देख सकते हैं, मोबाइल फोन वायरलेस वातावरण को नहीं बदल सकता है, इसलिए यह खुद को बदल देता है - मोबाइल फोन अपने आप में एक एंटीना जोड़ता है।

इस तरह बेस स्टेशन से भेजा गया संदेश मोबाइल फोन तक दो तरह से पहुंच सकता है!बस इतना है कि वे दोनों बेस स्टेशन पर एक ही एंटीना से आते हैं और केवल एक ही डेटा भेज सकते हैं।

नतीजतन, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप प्रत्येक मार्ग पर कुछ डेटा खो देते हैं।जब तक फ़ोन किसी भी पथ से प्रतिलिपि प्राप्त कर सकता है, भले ही अधिकतम क्षमता प्रत्येक मार्ग पर समान रहती है, डेटा प्राप्त करने की संभावना सफलतापूर्वक दोगुनी हो जाती है।इसे विविधता प्राप्त करना भी कहा जाता है।

एमआईएसओ क्या है?

दूसरे शब्दों में, मोबाइल फोन में अभी भी एक एंटीना होता है, और बेस स्टेशन में एंटेना की संख्या बढ़कर दो हो जाती है।इस मामले में, एक ही डेटा दो ट्रांसमीटर एंटेना से प्रसारित होता है।और रिसीवर एंटीना तब इष्टतम सिग्नल और सटीक डेटा प्राप्त करने में सक्षम होता है।

MISO का उपयोग करने का लाभ यह है कि कई एंटेना और डेटा को रिसीवर से ट्रांसमीटर तक ले जाया जाता है।बेस स्टेशन अभी भी उसी डेटा को दो तरीकों से भेज सकता है;इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप कुछ डेटा खो देते हैं;संचार सामान्य रूप से आगे बढ़ सकता है।

हालांकि अधिकतम क्षमता वही रहती है, संचार की सफलता दर दोगुनी हो गई है।इस विधि को संचरित विविधता भी कहा जाता है।

अंत में, MIMO के बारे में बात करते हैं।

रेडियो लिंक के दोनों सिरों पर एक से अधिक एंटीना होते हैं, और इसे MIMO -Multiple Input Multiple Output कहा जाता है।MIMO का उपयोग चैनल की मजबूती के साथ-साथ चैनल थ्रूपुट दोनों में सुधार प्रदान करने के लिए किया जा सकता है।बेस स्टेशन और मोबाइल साइड दोनों स्वतंत्र रूप से भेजने और प्राप्त करने के लिए दो एंटेना का उपयोग कर सकते हैं, और इसका मतलब है कि गति दोगुनी हो गई है?

इस प्रकार, बेस स्टेशन और मोबाइल फोन के बीच चार संचरण मार्ग हैं, जो बहुत अधिक जटिल प्रतीत होते हैं।लेकिन यह सुनिश्चित करने के लिए, क्योंकि बेस स्टेशन और मोबाइल फोन पक्ष दोनों में 2 एंटेना हैं, यह एक साथ दो डेटा भेज और प्राप्त कर सकता है।तो एक पथ की तुलना में MIMO की अधिकतम क्षमता कितनी बढ़ जाती है?SIMO और MISO के पिछले विश्लेषण से ऐसा लगता है कि अधिकतम क्षमता दोनों तरफ एंटेना की संख्या पर निर्भर करती है।

MIMO सिस्टम आमतौर पर A*B MIMO के रूप में होते हैं;ए का मतलब बेस स्टेशन के एंटेना की संख्या है, बी का मतलब मोबाइल फोन एंटेना की संख्या है।4*4 MIMO और 4*2 MIMO के बारे में सोचें।आपको क्या लगता है कि कौन सी क्षमता बड़ी है?

4*4 MIMO एक साथ 4 चैनल भेज और प्राप्त कर सकता है, और इसकी अधिकतम क्षमता SISO प्रणाली के 4 गुना तक पहुँच सकती है।4*2 MIMO, SISO सिस्टम से केवल 2 गुना अधिक पहुंच सकता है।

क्षमता बढ़ाने के लिए समानांतर में विभिन्न डेटा की कई प्रतियां भेजने के लिए मल्टीप्लेक्सिंग स्पेस में कई एंटेना और विभिन्न ट्रांसमिशन पथों का उपयोग करना स्पेस डिवीजन मल्टीप्लेक्स कहलाता है।

तो, क्या MIMO प्रणाली में अधिकतम संचरण क्षमता हो सकती है?आइए परीक्षण पर आते हैं।

हम अभी भी एक उदाहरण के रूप में बेस स्टेशन और 2 एंटेना वाले मोबाइल फोन को लेते हैं।उनके बीच संचरण पथ क्या होगा?

जैसा कि आप देख सकते हैं, चार पथ एक ही लुप्त होती और हस्तक्षेप से गुजरते हैं, और जब डेटा मोबाइल फोन तक पहुंचता है, तो वे एक दूसरे को अलग नहीं कर सकते हैं।क्या यह एक मार्ग के समान नहीं है?इस समय, 2*2 MIMO सिस्टम SISO सिस्टम के समान नहीं है?

उसी तरह, 2 * 2 MIMO सिस्टम SIMO, MISO और अन्य सिस्टम में पतित हो सकता है, जिसका अर्थ है कि स्पेस डिवीजन मल्टीप्लेक्स ट्रांसमिशन विविधता या विविधता प्राप्त करने के लिए कम हो गया है, बेस स्टेशन की अपेक्षा भी उच्च गति का पीछा करने से कम हो गई है प्राप्त सफलता दर सुनिश्चित करना।

और गणित प्रतीकों का उपयोग करके एमआईएमओ सिस्टम का अध्ययन कैसे किया जाता है?

3.MIMO चैनल का रहस्य

इंजीनियर गणित के प्रतीकों का उपयोग करना पसंद करते हैं।

इंजीनियरों ने बेस स्टेशन पर दो एंटेना से डेटा को X1 और X2 के रूप में चिह्नित किया, मोबाइल फोन एंटेना से डेटा को Y1 और Y2 के रूप में चिह्नित किया, चार ट्रांसमिशन पथों को H11, H12, H21, H22 के रूप में चिह्नित किया गया।

इस प्रकार Y1 और Y2 की गणना करना आसान है।लेकिन कभी-कभी, 2*2 MIMO की क्षमता SISO की दोगुनी तक पहुंच सकती है, कभी-कभी नहीं हो सकती, कभी-कभी SISO के समान भी हो जाती है।आप इसे कैसे समझाते हैं?

इस समस्या को चैनल सहसंबंध द्वारा समझाया जा सकता है जिसका हमने अभी उल्लेख किया है - सहसंबंध जितना अधिक होगा, प्रत्येक संचरण पथ n को मोबाइल पक्ष में भेद करना उतना ही कठिन होगा।यदि चैनल एक ही है, तो दो समीकरण एक हो जाते हैं, इसलिए इसे प्रसारित करने का एक ही तरीका है।

जाहिर है, MIMO चैनल का रहस्य प्रसारण पथ की स्वतंत्रता के निर्णय में निहित है।यानी रहस्य H11, H12, H21 और H22 में निहित है।इंजीनियर समीकरण को इस प्रकार सरल करते हैं:

इंजीनियरों ने कुछ जटिल परिवर्तनों के माध्यम से H1, H12, H21 और H22 को सरल बनाने की कोशिश की, समीकरण और अंततः सूत्र में परिवर्तित हो गए।

दो इनपुट X'1 और X'2, λ1 और λ2 को गुणा करें, आप Y'1 और Y'2 प्राप्त कर सकते हैं।λ1 और λ2 के मान का क्या अर्थ है?

एक नया मैट्रिक्स है।केवल एक विकर्ण पर डेटा वाले मैट्रिक्स को विकर्ण मैट्रिक्स कहा जाता है।विकर्ण पर गैर-शून्य डेटा की संख्या को मैट्रिक्स का रैंक कहा जाता है।2*2 MIMO में, यह λ1 और λ2 के गैर-शून्य मानों को संदर्भित करता है।

यदि रैंक 1 है, तो इसका मतलब है कि 2 * 2 MIMO सिस्टम ट्रांसमिशन स्पेस में अत्यधिक सहसंबद्ध है, जिसका अर्थ है कि MIMO SISO या SIMO में पतित हो जाता है और केवल एक ही समय में सभी डेटा प्राप्त और प्रसारित कर सकता है।

यदि रैंक 2 है, तो सिस्टम में दो अपेक्षाकृत स्वतंत्र स्थानिक चैनल हैं।यह एक ही समय में डेटा भेज और प्राप्त कर सकता है।

तो, अगर रैंक 2 है, तो क्या इन दो ट्रांसमिशन चैनलों की क्षमता एक से दोगुनी है?उत्तर λ1 और λ2 के अनुपात में निहित है, जिसे सशर्त संख्या भी कहा जाता है।

यदि सशर्त संख्या 1 है, तो इसका अर्थ है λ1 और λ2 समान हैं;उनकी उच्च स्वतंत्रता है।2*2 MIMO सिस्टम की क्षमता अधिकतम तक पहुंच सकती है।

यदि सशर्त संख्या 1 से अधिक है, तो इसका मतलब है कि λ1 और λ2 भिन्न हैं।हालांकि, दो स्थानिक चैनल हैं, और गुणवत्ता अलग है, फिर सिस्टम मुख्य संसाधनों को बेहतर गुणवत्ता के साथ चैनल पर रखेगा।इस तरह, 2*2 MIMO प्रणाली की क्षमता SISO प्रणाली की 1 या 2 गुना है।

हालाँकि, बेस स्टेशन द्वारा डेटा भेजने के बाद अंतरिक्ष प्रसारण के दौरान सूचना उत्पन्न होती है।बेस स्टेशन को कैसे पता चलता है कि कब एक चैनल भेजना है या दो चैनल?

मत भूलो, और उनके बीच कोई रहस्य नहीं हैं।मोबाइल फोन अपनी मापी गई चैनल स्थिति, ट्रांसमिशन मैट्रिक्स की रैंक और संदर्भ के लिए बेस स्टेशन को प्रीकोडिंग के लिए सुझाव भेजेगा।

इस बिंदु पर, मुझे लगता है कि हम देख सकते हैं कि MIMO ऐसी चीज है।