MIMO (Multiple Input Multiple Output)

MIMO

Altra tecnologia di interesse per i moderni sistemi e in particolare per il 5G è il MIMO (Multiple Input Multiple Output).

MIMO system model

Al Tx e al Rx sono disponibili N trasmettitori e N ricevitori (implemento un certo numero di catene di trasmissione e ricezione tale per cui l’elaborazione dei segnali che invio alle singole antenne e ricevo mi consente di implementare una serie di funzionalità).

Tecnologie di primo interesse

(Migliorano le performance tra base e utente):

• Spatial multiplexing: il data stream da trasmettere è convertito in una serie di canali paralleli sovrapposti (usato per il 5G);
• Space time block codes: una molteplicità di copie di dati sono trasmesse tramite differenti antenne e l’elaborazione in ricezione dei segnali ricevuti dalle differenti antenne vengono usate per migliorare la qualità del segnale ricevuto (sfrutto che differenti antenne diano luogo a differenti canali radio incorrelati e trasmettendo più volte la stessa informazione riesco a migliorare le performance della ricezione);
• Spatial modulation: viene introdotto un indice dell’antenna che trasmette, una sorta di costellazione spaziale del nostro segnale di informazione, per cui la trasmissione di una certa antenna corrisponde alla trasmissione di una certa informazione (equivalente a un punto della costellazione);
• Beamforming: sagomatura del fascio di radiazione verso i singoli utenti.

Spatial multiplexing

Il multiplexing spaziale consiste nell’implementare una tecnologia tale per cui riesco a trasmettere un certo numero di flussi di informazione dal Tx al Rx, sulla stessa frequenza e contemporaneamente con una multiplazione di tipo spaziale, ovvero da N antenne al Tx e Rx, per ogni coppia Tx Rx riesco ad avere un flusso informativo indipendente (non è un disaccoppiamento elettromagnetico ma a livello di informazione, introducendo un appropriato processing di segnali trasmessi e ricevuti, questa è la chiave, quindi forte digital → signal processing in real time smart antennas entriamo in fibra ottica).

Se vado a trasmettere da un’antenna è chiaro che dall’apparato utente (UE) le N antenne ricevono tutte il segnale dall’antenna 1, così come il segnale dell’antenna 2, fino all’antenna N-esima. La multiplazione spaziale si basa sull’incorrelazione tra i canali radio che si possono generare tra antenne in rx e antenne in tx per implementare una tecnologia che trasformi canali incrociati in canali paralleli (1->1, 2->2 …); il multiplexing spaziale non separa i canali radio, ma le informazioni trasmesse dal canale 1 sono elaborate.