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MU-MIMO Multi-User MIMO

MU-MIMO Multi-User MIMO

MIMO multi-utilisateur ou MU-MIMO est une forme améliorée de la technologie MIMO qui est de plus en plus acceptée. MU-MIMO, Multi-user MIMO permet à plusieurs terminaux radio indépendants d'accéder à un système améliorant les capacités de communication de chaque terminal individuel. En conséquence, il est souvent considéré comme une extension de Space Division Multiple Access, SDMA.

MU-MIMO exploite la capacité maximale du système en programmant plusieurs utilisateurs pour pouvoir accéder simultanément au même canal en utilisant les degrés de liberté spatiaux offerts par MIMO.

Pour permettre l'utilisation de MU-MIMO, plusieurs approches peuvent être adoptées et un certain nombre d'applications / versions sont disponibles.

MU-MIMO contre SU-MIMO

Les systèmes MIMO mono-utilisateur et MIMO multi-utilisateurs peuvent être poursuivis dans les systèmes de télécommunications sans fil et cellulaires. Chaque forme de MIMO a ses avantages et ses inconvénients.


Comparaison de Mu-MIMO vs SU-MIMO
FonctionnalitéMU-MIMOSU-MIMO
Caractéristique principalePour Mu-MIMO, la station de base peut communiquer séparément avec plusieurs utilisateurs.La station de base communique avec un seul utilisateur.
Aspect principalL'utilisation de MU-MIMO offre un gain de capacité.Fournit un débit de données accru pour l'utilisateur unique.
Avantage cléGain de multiplexage.Réduction des interférences
Débit de donnéesMU-MIMO offre un débit plus élevé lorsque le rapport signal sur bruit est élevé.Fournit un débit plus élevé pour un faible rapport signal / bruit.
Informations sur l'état du canalUn CSI parfait est requis.Aucun CSI nécessaire.

Les bases de MU-MIMO

MU-MIMO fournit une méthodologie par laquelle le partage spatial des canaux peut être réalisé. Ceci peut être réalisé au prix d'un matériel supplémentaire - filtres et antennes - mais l'incorporation ne se fait pas au détriment d'une bande passante supplémentaire comme c'est le cas lorsque des technologies telles que FDMA, TDMA ou CDMA sont utilisées.

Lors de l'utilisation du multiplexage spatial, MU-MIMO, l'interférence entre les différents utilisateurs sur le même canal est prise en charge par l'utilisation d'antennes supplémentaires, et un traitement supplémentaire lorsque permet la séparation spatiale des différents utilisateurs.

Il existe deux scénarios associés à MU-MIMO, Multi-user MIMO:

  • Liaison montante - Canal d'accès multiple, MAC: Le développement du MIMO-MAC est basé sur les concepts connus de MIMO mono-utilisateur élargis pour tenir compte de plusieurs utilisateurs.
  • Liaison descendante - Broadcast Channel, BC: Le MIMO-BC est le scénario le plus difficile. La stratégie optimale implique des techniques d'annulation pré-interférence connues sous le nom de "Dirty Paper Coding", DPC - voir ci-dessous. Ceci est complété par une planification utilisateur implicite et un algorithme de chargement de puissance

Avantages MIMO multi-utilisateurs MU-MIMO

MU-MIMO, Multi-user MIMO offre des avantages significatifs par rapport aux autres techniques:

  • Les systèmes MU-MIMO permettent d'obtenir un niveau de gain direct dans une capacité d'accès multiple résultant des schémas de multiplexage multi-utilisateurs. Ceci est proportionnel au nombre d'antennes de station de base utilisées.
  • MU-MIMO semble être moins affecté par certains problèmes de propagation qui affectent les systèmes MIMO mono-utilisateur. Celles-ci incluent la perte de rang de canal et la corrélation d'antenne - bien que la corrélation de canal affecte toujours la diversité par utilisateur, ce n'est pas un problème majeur pour la diversité multi-utilisateurs.
  • MU-MIMO permet d'obtenir un gain de multiplexage spatial au niveau de la station de base sans avoir besoin de plusieurs antennes au niveau de l'UE. Cela permet la production de terminaux distants bon marché - l'intelligence et le coût sont inclus dans la station de base.

Les avantages de l'utilisation de MIMO multi-utilisateurs, MU-MIMO viennent à un coût de matériel supplémentaire - antennes et traitement - et également l'obtention des informations sur l'état du canal qui nécessite l'utilisation de la bande passante disponible.

MIMO-MAC

Cette forme de MU-MIMO est utilisée pour un canal d'accès multiple - d'où MIMO et il est utilisé dans des scénarios de liaison montante.

Pour le MIMO-MAC, le récepteur effectue une grande partie du traitement - ici, le récepteur a besoin de connaître l'état du canal et utilise les informations d'état du canal au niveau du récepteur, CSIR. La détermination du CSIR est généralement plus facile que la détermination du CSIT, mais elle nécessite des niveaux significatifs de capacité de liaison montante pour transmettre les pilotes dédiés de chaque utilisateur. Cependant, les systèmes MAC MIMO surpassent le MIMO point à point, en particulier si le nombre d'antennes de réception est supérieur au nombre d'antennes de transmission chez chaque utilisateur.

MIMO-BC

Cette forme de MU-MIMO est utilisée pour les canaux de diffusion MIMO, c'est-à-dire la liaison descendante. Des deux canaux, BC et MAC, c'est le canal de diffusion qui est le plus difficile au sein de MU-MIMO.

Un traitement de transmission est nécessaire pour cela et il se présente généralement sous la forme d'un pré-codage et d'une planification des utilisateurs de liaison descendante basée sur SDMA, à accès multiple par répartition spatiale. Pour cela, l'émetteur doit connaître les informations sur l'état du canal au niveau de l'émetteur, CSIT. Cela permet des améliorations significatives du débit par rapport à celui des systèmes MIMO point à point ordinaires, en particulier lorsque le nombre d'antennes d'émission dépasse celui des antennes de chaque récepteur.

Codage de papier sale, DPC

Dirty Paper Coding, DPC est une technique utilisée dans les scénarios de télécommunications, en particulier les communications sans fil pour fournir une transmission efficace de données numériques à travers un canal soumis à des interférences, dont la nature est connue de l'émetteur.

La technique Dirty Paper Coding, DPC, consiste à précoder les données afin que les données d'interférence puissent être lues en présence de l'interférence. Le pré-codage utilise normalement les informations d'état du canal.

Pour expliquer Dirty Paper Coding, DPC, une analogie d'écriture sur du papier sale peut être utilisée. Normalement, de l'encre noire serait utilisée, mais si le papier est sale, c'est-à-dire noir, l'écriture ne peut pas être lue. Cependant, si l'écriture était en blanc, même si elle ne pouvait pas être lue sur du papier blanc, elle serait parfaitement lisible sur du papier noir ou sale. La même technique est utilisée pour la transmission de données, bien que la nature de l'interférence doit être connue pour que le pré-codage puisse être incorporé pour contrer l'effet de l'interférence.

Le MIMO multi-utilisateur n'en est qu'à ses débuts et de nombreux développements sont en cours pour déterminer les formats optimaux pour son utilisation. Les types de codage ainsi que les niveaux d'indication de l'état des canaux sont en cours de détermination car ils utilisent des ressources précieuses et peuvent nuire au débit global de données disponible. Cependant, les gains importants qui peuvent être réalisés en utilisant MU-MIMO, MIMO multi-utilisateurs signifient qu'il sera introduit dans un avenir prévisible.


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