WiMAX MIMO se refiere al uso de la tecnología de comunicaciones de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO) en WiMAX , que es la marca de tecnología para la implementación del estándar IEEE 802.16 .
WiMAX es la marca de tecnología para la implementación del estándar IEEE 802.16 , que especifica la interfaz aérea en la PHY (capa física) y en la MAC (capa de control de acceso medio). Además de especificar la compatibilidad con varios anchos de banda de canal y modulación y codificación adaptativas, también especifica la compatibilidad con antenas MIMO para proporcionar buenas características sin línea de visión (NLOS) .
Ver también : Foro WiMax
MIMO significa Entrada múltiple y Salida múltiple y se refiere a la tecnología en la que hay múltiples antenas en la estación base y múltiples antenas en el dispositivo móvil. El uso típico de la tecnología de antenas múltiples incluye teléfonos celulares con dos antenas, computadoras portátiles con dos antenas (por ejemplo, integradas en el lado izquierdo y derecho de la pantalla), así como dispositivos CPE con múltiples antenas emergentes.
La implementación de red celular predominante es tener múltiples antenas en la estación base y una sola antena en el dispositivo móvil . Esto minimiza el coste de la radio móvil. A medida que los costos de los componentes de radiofrecuencia (RF) en los dispositivos móviles disminuyen, las segundas antenas en los dispositivos móviles pueden volverse más comunes. Actualmente se utilizan múltiples antenas de dispositivos móviles en la tecnología Wi-Fi (por ejemplo, IEEE 802.11n), donde los teléfonos móviles, portátiles y otros dispositivos con capacidad WiFi suelen tener dos o más antenas.
Las implementaciones WiMAX que utilizan tecnología MIMO se han vuelto importantes. El uso de la tecnología MIMO mejora la recepción y permite un mejor alcance y velocidad de transmisión. La implementación de MIMO también proporciona a WiMAX un aumento significativo en la eficiencia espectral . [1]
La configuración MIMO definida por 802.16 se negocia dinámicamente entre cada estación base individual y estación móvil. La especificación 802.16 admite la capacidad de admitir una combinación de estaciones móviles con diferentes capacidades MIMO. Esto ayuda a maximizar el rendimiento del sector aprovechando las diferentes capacidades de un conjunto diverso de estaciones móviles de proveedores.
La especificación 802.16 admite la técnica de diversidad de transmisión de entrada múltiple y salida única (MISO) , que comúnmente se conoce como código espacio-temporal (STC) . Con este método, se emplean dos o más antenas en el transmisor y una antena en el receptor. El uso de múltiples antenas receptoras (por lo tanto, MIMO) puede mejorar aún más la recepción de señales transmitidas por STC.
Con una tasa de diversidad de transmisión = 1 (también conocida como "Matriz A" en el estándar 802.16), se transfieren diferentes constelaciones de bits de datos en dos antenas diferentes durante el mismo símbolo. El conjugado y/o inverso de las mismas dos constelaciones se transfieren nuevamente a las mismas antenas durante el siguiente símbolo. La tasa de transferencia de datos con STC sigue siendo la misma que en el caso de referencia. La señal recibida es más robusta con este método debido a la redundancia de transmisión. Esta configuración ofrece un rendimiento similar al caso de dos antenas receptoras y una antena transmisora.
La especificación 802.16 también admite la técnica MIMO de multiplexación espacial (SMX) , también conocida como tasa de diversidad de transmisión = 2 (también conocida como "Matrix B" en el estándar 802.16). En lugar de transmitir el mismo bit a través de dos antenas, este método transmite un bit de datos desde la primera antena y otro bit desde la segunda antena simultáneamente, por símbolo. Siempre que el receptor tenga más de una antena y la señal sea de calidad suficiente, el receptor puede separar las señales. Este método implica complejidad y gasto añadidos tanto para el transmisor como para el receptor. Sin embargo, con dos antenas de transmisión y dos antenas de recepción, los datos se pueden transmitir dos veces más rápido que los sistemas comparados que utilizan códigos espacio-temporales con una sola antena de recepción.
Un uso específico de la Multiplexación Espacial es aplicarla a los usuarios que tienen la mejor calidad de señal, para que se dedique menos tiempo a transmitirles. Los usuarios cuya calidad de señal es demasiado baja para permitir la resolución de señales multiplexadas espacialmente permanecen con la transmisión convencional. Esto permite a un operador ofrecer tarifas de datos más altas a algunos usuarios y/o atender a más usuarios. El mecanismo de negociación dinámica de la especificación WiMAX ayuda a permitir este uso.
La especificación 802.16 también admite el uso de cuatro antenas. Se admiten tres configuraciones.
Con velocidad = 1 usando cuatro antenas, los datos se transmiten cuatro veces por símbolo, donde cada vez los datos se conjugan y/o se invierten. Esto no cambia la velocidad de datos, pero le da más robustez a la señal y evita aumentos repentinos en las tasas de error.
Con tasa = 2 usando cuatro antenas, la tasa de datos solo se duplica, pero aumenta en robustez ya que los mismos datos se transmiten dos veces en comparación con solo una vez usando dos antenas.
La tercera configuración que solo está disponible usando cuatro antenas es Matrix C, donde se transmite un bit de datos diferente desde las cuatro antenas por símbolo, lo que le da cuatro veces la velocidad de datos de referencia.
Nota: MRC (Combinación de relación máxima) es discrecional del proveedor y mejora la tasa y el alcance. En WiMAX, el MRC en la estación base a veces también se denomina recepción de formación de haces.
Ver también : Codificación espacio-temporal y multiplexación espacial
Una técnica relacionada se llama Uplink Collaborative MIMO, donde los usuarios transmiten al mismo tiempo en la misma frecuencia. Este tipo de multiplexación espacial mejora el rendimiento del sector sin requerir múltiples antenas de transmisión en el dispositivo móvil. El método común no MIMO para esto en OFDMA es programar diferentes estaciones móviles en diferentes puntos en un mapa de tiempo-frecuencia OFDMA. La multiplexación espacial colaborativa (MIMO colaborativa) es comparable a la multiplexación espacial normal, donde se transmiten múltiples flujos de datos desde múltiples antenas en el mismo dispositivo.
En el caso de WiMAX , Uplink Collaborative MIMO es una multiplexación espacial con dos dispositivos diferentes, cada uno con una antena. Estos dispositivos transmisores están colaborando en el sentido de que ambos dispositivos deben estar sincronizados en tiempo y frecuencia para que la superposición intencional ocurra bajo circunstancias controladas. Los dos flujos de datos interferirán entre sí. Siempre que la calidad de la señal sea suficientemente buena y el receptor de la estación base tenga al menos dos antenas, se pueden volver a separar los dos flujos de datos. Esta técnica a veces también se denomina multiplexación espacial virtual.
Una técnica relacionada con MIMO que se puede utilizar con WiMAX se llama AAS o Beamforming . Se emplean múltiples antenas y múltiples señales, que luego dan forma al haz con la intención de mejorar la transmisión a la estación deseada. El resultado es una interferencia reducida porque la señal que llega al usuario deseado aumenta y la señal que llega a otros usuarios se reduce.
Otra técnica relacionada con MIMO que se puede utilizar en sistemas WiMAX, pero que está fuera del alcance de la especificación 802.16, se conoce como Cyclic Delay Diversity . En esta técnica, una o más señales se retrasan antes de la transmisión. Debido a que las señales salen de dos antenas, sus espectros de recepción difieren, ya que cada espectro se caracteriza por jorobas y muescas debido al desvanecimiento por trayectos múltiples. En el receptor, las señales se combinan, lo que mejora la recepción porque la recepción conjunta da como resultado jorobas espectrales menos profundas y menos muescas espectrales. Cuanto más se acerque la señal a un canal plano a un determinado nivel de potencia, mayor será el rendimiento que se podrá obtener.
El Foro WiMax tiene un conjunto de procedimientos de prueba de conformidad estandarizados para el cumplimiento de las especificaciones PHY y MAC llamado Prueba de conformidad de radio (RCT). Cualquier aspecto tecnológico de una implementación particular de una interfaz de radio debe someterse primero al RCT. Generalmente, se puede suponer que cualquier aspecto del estándar IEEE 802.16 que no tenga un procedimiento de prueba en el RCT aún no se ha implementado ampliamente.
Las empresas que fabrican RFIC que admiten WiMAX MIMO incluyen Intel , Beceem [1], NXP Semiconductors y PMC-Sierra .