sistemas mimo

1

MARÍA DEL CISNE ROMERO (MARIA.ROMEROT@UCUENCA.EDU.EC)

SISTEMAS MIMO (MÚLTIPLES ENTRADAS MÚLTIPLES SALIDAS)

2

Agenda

IntroducciónAntecedentesDefinición FuncionamientoPrincipales técnicasVentajasConclusionesReferencias

3

Introducción

Los sistemas MIMO, múltiples entradas múltiples salidas.

Es un sistema que ha tenido mucho impacto en la tecnología inalámbrica que ha sido objeto de investigación desde la última década del siglo XX y además, va a ser una base para el futuro de estas redes inalámbricas ya que pretende eliminar el cuello de botella en la capacidad de tráfico en las futuras redes de internet inalámbrico.

4

Antecedentes

Aquí tenemos a la diversidad; ésta se da cuando existen varias copias de la señal transmitida, y según donde se produzca la diversidad se tienen las siguientes clases: Diversidad en el tiempo Diversidad en la frecuencia Diversidad en el espacio Diversidad de usuarios

5

Antecedentes

El punto de partida de la tecnología MIMO se encuentra en la diversidad espacial a través de la diversidad de antenas, es por eso que se pueden distinguir los siguientes sistemas: SISO: utiliza una antena transmisor y una antena

receptora. MISO: Utiliza varias antenas transmisoras y solo una

antena receptora. SIMO: Utiliza solo una antena de transmisión y varias

antenas receptoras.

6

Antecedentes

7

Antecedentes

Entonces MIMO representa un sistema de comunicaciones que utiliza dos o más antenas de transmisión y así mismo dos o más antenas receptoras; utiliza la diversidad espacial.

8

Definición

MIMO es una tecnología que se refiere al uso de múltiples señales que viajan simultáneamente y a la misma frecuencia por un solo canal de radiofrecuencia, y que aprovecha la propagación multicamino para incrementar la eficiencia espectral del sistema de comunicaciones inalámbrico.

9

Definición

La tecnología de MIMO permite incrementar la velocidad, el caudal efectivo, el rango, la capacidad y la fiabilidad del sistema sin incrementar el ancho de banda o de la potencia transmitida.

10

Funcionamiento - Propagación multicamino

Entre un transmisor situado en un punto A y un receptor en un punto B hay un camino primario que es el más directo entre ambos.

No todas las señales que transmitimos entre los puntos siguen ese camino, sino que tomarán múltiples caminos distintos para alcanzar al receptor. A esto se le llama propagación multicamino o multitrayecto.

11

Funcionamiento - Propagación multicamino

Las señales que recorren estos caminos llegarán al receptor en tiempos diferentes ya que han seguido una ruta diferente cada señal. Entonces tienen un desfase con respecto a la señal primaria. Según este desfase se producirán interferencias constructivas o destructivas provocando sumas o degradaciones de la señal original.

12

Funcionamiento - Propagación multicamino

A continuación se observa un escenario típico de propagación multicamino:

13

Funcionamiento - Propagación multicamino

Existen ciertas distorsiones características que causarán una reducción importante de la velocidad de transmisión de datos y un incremento del número de errores ISI o Interferencia Inter-Simbólica Fading o desvanecimiento de la amplitud de la

señal CCI o Interferencia Co-Canal Canal variante en el tiempo (Doppler) Ruido térmico

14

Funcionamiento de MIMO

Un sistema MIMO dispondrá de un transmisor con NT antenas transmisoras espacialmente distribuidas.

El transmisor también contendrá un DSP (Digital Signal Processor) que codificará un flujo de datos de un solo usuario con velocidad R, en NT “subflujos” de velocidad R/ NT cada uno.

Cada subflujo será modulado y enviado en paralelo hacia el canal inalámbrico por una antena diferente. Todos los subflujos se envían en el mismo intervalo de tiempo y a la misma frecuencia

15

Funcionamiento de MIMO

MIMO saca ventaja del multicamino de la siguiente forma: cada ruta multicamino será tratada como un canal diferente, creando así una especie de “cable virtual” sobre el cual se transmite la señal.

16

Principales Técnicas- Diversidad de Antenas

Diversidad de recepción Se da cuando se usa dos o más antenas en

el receptor para generar recepciones independientes de la señal transmitida; estas antenas deben estar separadas por una distancia de coherencia. De esta manera se pueden distinguir tres tipos:

17

Principales Técnicas - Diversidad de Antenas

Diversidad por selección:

18

Principales Técnicas- Diversidad de Antenas

Diversidad por conmutación:

19

Principales Técnicas- Diversidad de Antenas

Diversidad por combinación:

20

Principales Técnicas- Diversidad de Antenas

Diversidad de transmisión

La diversidad de código o técnicas Space-Time Coding (STC) es un método para mejorar la fiabilidad de transmisión de datos usando diversidad de transmisión.

Lo que hace es transmitir redundantes copias codificadas de una trama de datos, con la esperanza de que al menos una de ellas llegue al receptor en buen estado y así ser posible su decodificación fiable.

21

Principales Técnicas-Multiplexación espacial

Combinación de varias señales de menor ancho de banda en una señal de mayor ancho de banda

22

Principales Técnicas - Precoding y Beamforming

Precodificación se refiere a todas las técnicas de procesado espacial que se realizan en el transmisor MIMO, pero más específicamente, hace referencia a un caso especial de beamforming para transmisiones multidimensionales, como las que realizan los sistemas MIMO.

23

Principales Técnicas - Precoding y Beamforming

Beamforming convencional es una técnica de procesado de señales usada para controlar el patrón de radiación de la antena. Aporta la funcionalidad de un filtro espacial y es aplicada tanto en transmisión como en recepción.

24

Ventajas

La tecnología MIMO mejora el rendimiento de cualquier sistema de comunicaciones inalámbrico, multiplicando su eficiencia espectral:

1. Tasa de bits. Permitiendo la transmisión simultánea de múltiples tramas de datos, MIMO multiplica la tasa de transmisión sin consumir más espectro.

2. Eficiencia espectral. MIMO es el único sistema que mejora la eficiencia espectral multiplicando al menos dos veces los bits transmitidos por Hz.

25

Ventajas

3. Número de usuarios. Incrementar la capacidad permite aumentar el número de usuarios que podrían conectarse simultáneamente a la red en un mismo canal de frecuencia.

4. Cobertura. Debido a las técnicas de diversidad, se alcanza distancias mayores sin aumentar la potencia

5. Fiabilidad. Aumenta, la probabilidad de error es más baja.

6. Coste. Se necesita un menor número de dispositivos, abaratando el coste de la red.

26

Conclusiones

Después de haber revisado los conceptos más importantes con respecto a los sistemas MIMO se puede decir que trae muchos beneficios el uso de múltiples antenas tanto en transmisión como en recepción, ya que puede haber comunicación inalámbrica en tasas más altas a comparación con los sistemas de antenas únicas. Además, permite aumentar la tasa de transmisión y de esta manera mejorar la eficiencia espectral.

27

Referencias

[1] “Advanced MIMO Techniques: Polarization Diversity and Antenna Selection | InTechOpen.” [Online]. Available: http://www.intechopen.com/books/mimo-systems-theory-and-applications/advanced-mimo-techniques-polarization-diversity-and-antenna-selection.

[2] “DIEC - Departamento de Ingeniería Eléctrica y de Computadoras - Universidad Nacional del Sur.” [Online]. Available: http://www.ingelec.uns.edu.ar/Lapsyc/CHS/MIMO.pdf.

[3]“Welcome to Communications Engineering | Communications Engineering.” [Online]. Available: http://www.ee.oulu.fi/~kk/dtsp/tutoriaalit/Kurve.pdf.

[4]“Biblioteca de Ingeniería. Universidad de Sevilla.” [Online]. Available: http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/11579/fichero/g.+Cap%C3%ADtulo+3+-+Tecnolog%C3%ADa+MIMO.pdf.