[资料] 浅析MU-MIMO 多用户多输入多输出技术

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发表于 2016-10-17 15:27:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
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MU-MIMO 多用户多输入多输出,是常见的多天线技术。Beamforming即波束成形,是通用信号处理技术,用于控制传播的方向和射频信号的接收。 上行MU-MIMO: 不同用户使用相同的时频资源进行上行发送(单天线发送),从接收端来看,这些数据流可以看作来自一个用户终端的不同天线,从而构成了一个虚拟的MIMO系统,即上行MU-MIMO 下行MU-MIMO: 将多个数据流传输给不同的用户终端,多个用户终端以及eNB构成下行MU-MIMO系统; 下行MU-MIMO可以在接收端通过消除/零陷的方法,分离传输给不同用户的数据流;下行MU-MIMO还可以通过在发送端采用波束赋形的方法,提前分离不同用户的数据流,从而简化接收端的操作。 进入移动互联时代,WiFi已经成为我们日常工作和生活中的“必需”元素。而随着WiFi在多个领域被广泛应用,用户对于WiFi也提出了更高的要求,包括更高的带宽,更低的能耗,更好的应用体验等等,为此WiFi技术/标准不断升级,如今已经从802.11ac Wave1升级到802.11ac Wave2(即802.11ac 2.0标准),其中最大的变化就是引入了MU-MIMO技术! MIMO间隙:无线路由/AP有力使不上 回顾推动WiFi全面普及的802.11n时代,“MIMO”一词相信不少朋友都听说过。MIMO,即Multiple Input Multiple Output(多输入多输出)的缩写,MIMO技术可简单理解为将网络资源进行多重切割,然后经过多重天线进行同步传送。其带来的好处是增加单一设备的数据传输速度,同时不用额外占用频谱范围;此外,其还能增加无线讯号接收距离。可以说,从11g时代54Mbps的传输速率,到11n时代的300Mbps,甚至是600Mbps的传输速率,MIMO技术功不可没。但MIMO(或SU-MIMO,即单用户多输入多输出)也有自己的缺陷——会产生MIMO间隙。简单来说就是目前我们熟悉的无线路由/AP大都有3-4根天线,但WiFi终端通常只有1-2根天线。而采用MIMO技术的无线路由/AP同一时间只能与1个WiFi终端建立连接和通讯,因此WiFi终端很难全部占用所有传输信道,即无法占满无线路由/AP的全部容量,这种差异就被称为MIMO间隙。 MU-MIMO:让无线路由/AP能力大增 还好,随着802.11ac 2.0(Wave2)标准的出现,MU-MIMO技术被引入其中,很好的解决了MIMO间隙的问题。那么什么是MU-MIMO呢?其实它是“Multi-User Multiple-Input Multiple-Output”的缩写,即多用户多入多出技术。其相比MIMO多出了“多用户”三个字,而正是基于支持多用户的优势,使得无线路由/AP的能力(容量)可以全部被用上! MU-MIMO技术解析 具体来说,MU-MIMO技术可在同一时间让一个无线路由/AP能够同时将数据发送至多个客户端(当然,WiFi终端必须也要支持MU-MIMO技术),同时为每一个客户端建立一个独立的“空间流”。或许举个实例更容易理解:目前支持4*4(每一条流的理论传输速率为433Mbps)11ac标准的无线路由/AP的整体理论传输速率可达1.73Gbps,当它与不支持MU-MIMO技术的1*1(1天线)WiFi终端连接和传输时,最高理论传输速率仅为433Mbps,同一时间其余的1.3Gbps的容量都被闲置;而如果无线路由/AP和客户端均支持MU-MIMO技术,那么这台路由器就可在同一时间最多与4个客户端进行连接和传输,这样AP的总容量就被充分的利用了。 MU-MIMO带来的价值1、提升网络容量和频谱利用率。通过MU-MIMO技术可有效提升无线路由/AP的网络总容量,通常会比MIMO时代增加2-3倍。而更为重要的是,其还进一步提升了频谱的利用率,这对于提升闹市区、人口密集区等环境中的WiFi体验非常有益。2、满足视频等应用的大流量需求。通过MU-MIMO消除MIMO间隙,让网络中数据传输的效率更高,因此可以更好地满足视频、音频和其它大流量应用的需求。3、让WiFi终端更便宜、更精巧。例如在一个3*3 11ac无线网络环境下,有3个支持SU-MIMO技术的终端和3个支持MU-MIMO技术的终端,而想要实现相同的吞吐量(数据传输),前者需要WiFi终端配备3根天线,后者仅需配备1根天线,这就大幅降低了WiFi终端的空间要求(不用考虑更多天线的布局和功耗),也进一步降低了WiFi终端的成本。4、传统WiFi终端也能收益。由于MU-MIMO带来的整体效率的提升,使得网络上有更多的空闲时间或容量来服务传统的WiFi终端(仅支持SU-MIMO),也就是说,传统WiFi终端的应用体验也能随之提升。
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