Tekst źródłowy strony Multiple Input Multiple Output

'''MIMO''' ({{ang.|Multiple Input, Multiple Output}}) – rozwiązanie zwiększające [[przepustowość]] [[Bezprzewodowa sieć lokalna|sieci bezprzewodowej]] polegające na [[Transmisja|transmisji]] [[Antena|wieloantenowej]] zarówno po stronie nadawczej, jak i po stronie odbiorczej. Zastosowanie techniki MIMO przynosi wiele korzyści, do których zaliczają się:
* zysk dywersyfikacji ({{ang.|diversity gain}}) – wzrost niezawodności łącza spowodowany zwiększeniem odporności na [[Zanik Rayleigha|zaniki Rayleigha]] ({{ang.|Rayleigh fading}}); ponieważ [[sygnał]]y pochodzące z różnych [[Antena|anten]] nadawczych są [[Zależność zmiennych losowych|nieskorelowane]], zanik sygnału pochodzącego z jednej anteny nie ma wpływu na zanik sygnału pochodzącego z innej anteny; aby zatem poziom [[moc]]y sygnału docierającego do [[Odbiornik radiokomunikacyjny|odbiornika]] był niższy niż próg czułości, sygnały pochodzące ze wszystkich anten nadawczych musiałyby podlegać zanikowi; [[prawdopodobieństwo]] takiej sytuacji jest znacznie mniejsze, niż w przypadku transmisji SISO ({{ang.|single input, single output}}), tzn. transmisji z jedną anteną nadawczą i jedną anteną odbiorczą,
* zysk wynikający z odbioru zbiorczego ({{ang.|array gain}}) – wzrost [[Stosunek sygnału do szumu|SNR]] ({{ang.|Signal to Noise Ratio}} – stosunku sygnału do szumu) w odbiorniku, wynikający z przetwarzania replik sygnału radiowego docierających do wszystkich anten odbiorczych. Najefektywniejszym [[algorytm]]em przetwarzającym sygnały odbiorcze jest ''maximum ratio combining'',
* zysk multipleksacji ({{ang.|multiplexing gain}}) – <math>r</math>-krotny (teoretycznie) wzrost [[Przepływność|przepływności]] łącza radiowego, gdy strumień danych podzielimy na podstrumienie, z których każdy jest wysyłany przez jedną antenę nadawczą; <math>r = \min(M;N),</math> gdzie <math>M</math> – jest liczbą anten nadawczych, natomiast <math>N</math> liczbą anten odbiorczych.

W odróżnieniu techniki MIMO od nowszego rozwiązania, jakim jest [[Mutli-user MIMO|'''MU-MIMO''']] (ang. ''Multi-User MIMO''), nazywa się go również '''SU-MIMO''' (ang. ''Single-User MIMO'').

== Zastosowania ==
Technika MIMO będzie stosowana w najbliższej przyszłości w nowoczesnych systemach radiowych. Do tej pory zastosowano ją w standardzie [[IEEE 802.11#802.11n|802.11n]], a także w systemie [[WiMAX|WiMax]]. Rozszerzenie systemu [[Universal Mobile Telecommunications System|UMTS]], które nosi nazwę [[Long Term Evolution|LTE]] (ang. ''Long Term Evolution'') przewiduje również zastosowanie transmisji wieloantenowej. Obecnie opracowywanych jest wiele systemów telekomunikacyjnych [[4G|czwartej generacji (4G)]], w których w [[Model OSI#Warstwa fizyczna|warstwie fizycznej]] obecnych będzie wiele anten nadawczych i odbiorczych, a także połączenie techniki MIMO ze zwielokrotnieniem nośnej (ang. ''OFDM – Orthogonal Frequency Division Multiplexing''), które w literaturze występuje pod nazwą MIMO – [[OFDM]]. Jednym z takich systemów jest [[WINNER]] opracowywany obecnie na wielu technicznych uczelniach europejskich.

== MIMO w urządzeniach klienckich typu router WIFI ==
Wybierając [[router]] WIFI dla miejsc w których będzie przebywało wiele użytkowników możemy znacząco podnieść komfort użytkowania sieci poprzez zastosowanie urządzenia posiadającego technologię MIMO bez konieczności zakupu u dostawcy łączą o większej przepustowości.

Punkty dostępowe wykonują większość pracy w MU-MIMO<ref>{{Cytuj |tytuł = Co warto wiedzieć o MU-MIMO? |data dostępu = 2019-12-29 |opublikowany = Computerworld |url = https://www.computerworld.pl/news/Co-warto-wiedziec-o-MU-MIMO,405520.html |język = pl}}</ref>

== Działanie MIMO ==
Ideą MIMO jest połączenie wymiaru czasowego, w którym przesyłany jest sygnał z wymiarem przestrzennym. Aby tak się stało w MIMO jest stosowane kilka anten rozmieszczonych w różnych miejscach w przestrzeni. Przesyłane w ten sposób dane muszą być kodowane za pomocą kodów przestrzennych STC (ang. ''Space-Time Code''), dzięki czemu odbiornik odczytuje dane z odebranego sygnału.

== Rodzaje technologii MIMO ==
[[Plik:MIMO SIMO MISO SISO explanation without confusion.svg|thumb|250px|Rodzaje technologii MIMO, gdzie ''Tx'' – nadajnik, ''Rx'' – odbiornik]]
* MIMO (Multiple Input Multiple Output) – jest to technologia wykorzystująca wiele nadajników i wiele odbiorników
* MISO (Multiple Input Single Output) – anten nadawczych jest kilka, ale tylko jedna odbiorcza
* SIMO (Single Input Multiple Output) – antena nadawcza jest jedna a odbiorczych kilka
* SISO (Single Input Single Output) – antena nadawcza i antena odbiorcza jest tylko jedna.

== Opis matematyczny ==
[[Plik:Kanalmatrix MIMO.png|thumb|250px|Macierz kanału MIMO z 3 strumieniami, czyli o 3 antenach nadawczych ''Tx'' i 3 antenach odbiorczych ''Rx'']]

W systemie MIMO [[nadajnik]] wysyła wiele strumieni przez wiele anten nadawczych. Przesyłany strumień przechodzi przez macierz kanału, która składa się ze wszystkich możliwych ścieżek między antenami nadawczymi i odbiorczymi. Następnie odbiornik otrzymuje wektory sygnału odebranego przez wiele anten odbiorczych i dekoduje je do informacji oryginalnej. Model systemu MIMO jest następujący:
: <math>\mathbf{y} = \mathbf{H}\mathbf{x} + \mathbf{n}</math>

gdzie <math>\mathbf{y}</math> i <math>\mathbf{x}</math> są odpowiednio wektorami odbieranymi i nadawanymi, a <math>\mathbf{H}</math> i <math>\mathbf{n}</math> to macierz kanału i wektor szumu.

* Osiągalna pojemność zamkniętej pętli systemu MIMO wynosi:
: <math>C_\mathrm{CL} = E\left[\max_{\mathbf{Q}} \log_2 \det\left(\mathbf{I} + \mathbf{H}\mathbf{Q}\mathbf{H}^H\right)\right]
                       = E\left[\log_2 \det\left(\mathbf{I} + \mathbf{U}\mathbf{S}\mathbf{U}^H\right)\right]</math>
* Osiągalna pojemność otwartej pętli systemu MIMO wynosi:
: <math>C_\mathrm{OL} = \max_{\mathbf{Q}} E\left[\log_2 \det\left(\mathbf{I} + \mathbf{H}\mathbf{Q}\mathbf{H}^H\right)\right]
                      = E\left[\log_2 \det\left(\mathbf{I} + \mathbf{H}\mathbf{H}^H\right)\right]</math>

== Zobacz też ==
* [[IEEE 802.11n]]
* [[IEEE 802.11ac|IEEE 812.11ac]]
* [[High-Speed Downlink Packet Access]]
* [[Long Term Evolution|LTE]]
* [[WiMAX|WiMax]]

== Przypisy ==
{{Przypisy}}

{{Kontrola autorytatywna}}

[[Kategoria:Sieci bezprzewodowe]]