Многопользовательский MIMO ( MU-MIMO ) — это набор технологий с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO) для многопутевой беспроводной связи, в которой несколько пользователей или терминалов, каждый из которых осуществляет радиосвязь через одну или несколько антенн, связываются друг с другом. Напротив, однопользовательский MIMO (SU-MIMO) включает в себя одного пользователя или терминал, оборудованный множеством антенн, осуществляющий связь ровно с одним другим узлом, оборудованным аналогичным образом. Аналогично тому, как OFDMA добавляет возможность множественного доступа к OFDM в сфере сотовой связи, MU-MIMO добавляет возможность многопользовательской работы к MIMO в сфере беспроводной связи.
SDMA, [1] [2] [3] массивный MIMO, [4] [5] скоординированная многоточечная связь (CoMP), [6] и ad hoc MIMO — все они связаны с MU-MIMO; каждая из этих технологий часто использует пространственные степени свободы для разделения пользователей.
MU-MIMO использует нескольких пользователей в качестве пространственно распределенных ресурсов передачи за счет несколько более дорогой обработки сигналов. Для сравнения, традиционный однопользовательский MIMO (SU-MIMO) включает в себя исключительно измерения с несколькими антеннами локального устройства. Алгоритмы MU-MIMO улучшают системы MIMO, в которых число соединений между пользователями превышает единицу. MU-MIMO можно разделить на две категории: широковещательные каналы MIMO (MIMO BC) и каналы множественного доступа MIMO (MIMO MAC) для ситуаций нисходящей и восходящей линии связи соответственно. Опять же для сравнения, SU-MIMO может быть представлен как двухточечный парный MIMO.
Чтобы устранить двусмысленность слов « приемник» и «передатчик» , мы можем принять термины «точка доступа» (AP) или «базовая станция» и «пользователь» . Точка доступа является передатчиком, а пользователь — получателем для соединений нисходящей линии связи и наоборот для соединений восходящей линии связи. Однородные сети лишены этого различия, поскольку они имеют тенденцию быть двунаправленными.
MIMO BC представляет собой случай нисходящей линии связи MIMO, когда один отправитель передает данные нескольким получателям в беспроводной сети. Примерами расширенной обработки передачи для MIMO BC являются предварительное кодирование с учетом помех и планирование пользователей нисходящей линии связи на основе SDMA. Для расширенной обработки передачи qfz должен быть известен на передатчике (CSIT). То есть знание CSIT позволяет повысить пропускную способность, и методы получения CSIT приобретают большое значение. Системы MIMO BC имеют выдающееся преимущество перед системами SU-MIMO «точка-точка», особенно когда количество антенн на передатчике или точке доступа больше, чем количество антенн на каждом приемнике (пользователе). Категории методов предварительного кодирования, которые могут использоваться MIMO BC, включают в себя, одну, использующую кодирование «грязной бумаги» (DPC) и линейные методы [7] , и две, гибридные (аналоговые и цифровые) методы. [8] Предварительное кодирование также может быть достигнуто с помощью так называемой управляющей матрицы, [9] которая может применяться в нескольких конфигурациях.
И наоборот, канал множественного доступа MIMO или MIMO MAC представляет собой случай восходящей линии связи MIMO в беспроводной сети с несколькими отправителями и одним получателем. Примерами расширенной обработки приема для MIMO MAC являются совместное подавление помех и планирование пользователей восходящей линии связи на основе SDMA. Для расширенной обработки приема приемник должен знать информацию о состоянии канала в приемнике (CSIR). Знать CSIR, как правило, проще, чем знать CSIT. Однако знание CSIR требует больших затрат ресурсов восходящей линии связи для передачи выделенных пилот-сигналов от каждого пользователя к точке доступа. Системы MIMO MAC превосходят системы MIMO «точка-точка», особенно когда количество приемных антенн в точке доступа больше, чем количество передающих антенн у каждого пользователя.
Межуровневый MIMO повышает производительность каналов MIMO за счет решения определенных межуровневых проблем, которые могут возникнуть при использовании в системе конфигураций MIMO. Межуровневые методы также могут использоваться для повышения производительности каналов SISO. Примерами межуровневых методов являются совместное кодирование исходного канала, адаптивная модуляция и кодирование (AMC или «адаптация канала»), гибридный ARQ (HARQ) и планирование пользователя.
Беспроводная одноранговая сеть с высокой степенью взаимосвязанности повышает гибкость беспроводной сети за счет увеличения многопользовательских помех. Чтобы улучшить помехоустойчивость, протоколы уровня PHY/MAC превратились из конкуренции в кооперативную передачу и прием. Совместная беспроводная связь может фактически использовать помехи, включая собственные помехи и другие помехи пользователя. При совместной беспроводной связи каждый узел может использовать собственные помехи и другие помехи пользователя для улучшения производительности кодирования и декодирования данных, тогда как обычные узлы обычно направлены на то, чтобы избегать помех. Например, как только сильные помехи декодируются, узел декодирует и подавляет сильные помехи перед декодированием собственного сигнала. Смягчение низкого отношения несущей к помехам (CoI) может быть реализовано на сетевых уровнях PHY/MAC/приложения в кооперативных системах.
CO-MIMO , также известный как сетевой MIMO ( net-MIMO ) или ad hoc MIMO , использует распределенные антенны, принадлежащие другим пользователям, тогда как обычный MIMO, то есть однопользовательский MIMO, использует только антенны, принадлежащие локальному терминалу. CO-MIMO повышает производительность беспроводной сети за счет преимуществ использования нескольких антенн, таких как разнесение, мультиплексирование и формирование луча . Если основной интерес зависит от выгоды от разнообразия, это называется кооперативным разнообразием . Его можно описать как форму макроразнообразия , используемую, например, при мягкой передаче обслуживания . Кооперативный MIMO соответствует макроразнесению передатчиков или одновременной передаче . Простая форма, не требующая какой-либо сложной обработки сигнала, — это одночастотные сети (SFN), используемые, в частности, в беспроводном вещании. SFN в сочетании с адаптивным планированием каналов или трафика называются динамическими одночастотными сетями (DSFN).
CO-MIMO — это метод, полезный для будущих сотовых сетей, в которых рассматриваются беспроводные ячеистые сети или беспроводные одноранговые сети. В беспроводных одноранговых сетях несколько узлов передачи взаимодействуют с несколькими узлами приема. Чтобы оптимизировать пропускную способность одноранговых каналов, концепции и методы MIMO могут применяться к множеству каналов между кластерами узлов передачи и приема. В отличие от нескольких антенн в однопользовательском приемопередатчике MIMO, участвующие узлы и их антенны расположены распределенно. Таким образом, для достижения пропускной способности этой сети необходимы методы управления распределенными радиоресурсами. Для оптимизации пропускной способности беспроводной сети были предложены такие стратегии, как автономное распознавание помех , сотрудничество узлов и сетевое кодирование с использованием грязного бумажного кодирования .
