Transmisión MIMO [9][10]

Hasta 2004, había interfaces 802,11 de una sola antena. Para estar seguros, algunas interfaces tenían dos antenas en una configuración diversa, pero la base de la diversidad es que la "mejor" antena es seleccionada. En configuraciones diversas, una única antena se utiliza en cualquier momento. Aunque puede haber dos o más antenas, solo hay un conjunto de componentes para procesar la señal, o canal de RF. El receptor tiene un solo canal de entrada, y el transmisor tiene un solo canal de salida.

El siguiente paso más allá de la diversidad es atribuir un canal de RF para cada antena en el sistema. Esta es la base de la operación de Multiple-Input/Multiple-Output (MIMO). Cada canal de RF es capaz de transmitir o recibir simultáneamente, lo cual puede mejorar drásticamente el rendimiento.

Por otra parte, la tramitación simultánea del receptor tiene beneficios en la solución de múltiples interferencias, y puede mejorar la calidad de la señal recibida mucho más allá de la simple diversidad. Cada canal de RF y su correspondiente antena se encargan de transmitir un flujo espacial. Una sola trama puede estar divida y multiplexada a través de múltiples flujos espaciales, que son re ensamblados en el receptor.

Tanto las propuestas de TGnSync como de WWiSE emplean la tecnología MIMO para aumentar la velocidad de transmisión de datos, aunque sus aplicaciones son diferentes.

MIMO es uno de los más importantes componentes de las especificaciones del borrador. De hecho, muchos identifican al 802.11n como el “estándar MIMO”. Esta es una tecnología que, mediante el empleo de varias antenas, ofrece la posibilidad de resolver información coherentemente desde varias rutas de señales mediante antenas receptoras separadas espacialmente.

Las señales multi-camino son las señales reflejadas que llegan al receptor en cualquier momento después de la señal original o de la línea de vista que ha sido recibida. Generalmente el multi-camino es considerado como interferencia que reduce la habilidad del receptor para recuperar información inteligente.

Otra oportunidad valiosa que puede proporcionar la tecnología MIMO es el Multiplexado por División Espacial (Spatial Division Multiplexing, SDM), el cual crea una división espacial multiplexada en varios flujos de datos independientes, transferidos simultáneamente dentro de un canal espectral del ancho de banda. El MIMO SDM puede incrementar notablemente el rendimiento de datos, así como la cantidad de flujos espaciales permitidos.

Las configuraciones de las antenas MIMO son descritas con la abreviatura "YxZ", donde Y y Z son enteros, usados para referirse al número de antenas transmisoras y para el numero de antenas receptoras. Por ejemplo, tanto TGnSync y WWiSE requieren una operación 2x2, que tiene dos canales transmisores, dos canales receptores y dos corrientes espaciales multiplexadas a través del enlace de radio. Ambas propuestas también tienen requerimientos adicionales y modos opcionales.

Además con esta tecnología se puede esperar, que las configuraciones comunes de hardware tendrán dos canales de RF en el lado del cliente para ahorrar costos y energía de la batería, mientras que al menos tres canales de RF se utilizaran en la mayoría de los puntos de acceso. Esta configuración podría utilizar MIMO 2x3 para un enlace ascendente, y MIMO 3x2 para un descendente.

Resumen distintas versiones de la tecnología MIMO

MIMO: Multiple input multiple output; este es el caso en el que tanto transmisor

como receptor poseen varias antenas

MISO: Multiple input Single output; en el caso de varias antenas de emisión pero

únicamente una en el receptor.

SIMO: Single input multiple output; en el caso de una única antena de emisión y

varias antenas en el receptor.

Figura.1.10.Versiones de tecnología MIMO

Este conjunto de antenas es usado en función de la tecnología dentro de MIMO que se vaya a usar. Principalmente hay tres categorías de tecnología MIMO:

Beamforming: Consiste en la formación de una onda de señal reforzada mediante el

desfase en distintas antenas. Sus principales ventajas son una mayor ganancia de señal además de una menor atenuación con la distancia. Gracias a la ausencia de dispersión el beamforming da lugar a un patrón bien definido pero direccional. En este tipo de transmisiones se hace necesario el uso de dominios de beamforming, sobre todo en el caso

de múltiples antenas de transmisión. Hay que tener en cuenta que el beamforming requiere el conocimiento previo del canal a utilizar en el transmisor.

Spatial multiplexing (multiplexación espacial): Consiste en la multiplexación de una

señal de mayor ancho de banda en señales de menor ancho de banda iguales transmitidas desde distintas antenas. Si estas señales llegan con la suficiente separación en el tiempo a el receptor este es capaz de distinguirlas creando así múltiples canales en anchos de banda mínimos. Esta es una muy buena técnica para aumentar la tasa de transmisión, sobre todo en entornos hostiles a nivel de relación señal ruido. Únicamente esta limitado por el número de antenas disponibles tanto en receptor como en transmisor. No requiere el conocimiento previo del canal en el transmisor o receptor. Para este tipo de transmisiones es obligatoria una configuración de antenas MIMO.

Diversidad de código: Son una serie de técnicas que se emplean en medios en los

que por alguna razón solo se puede emplear un único canal, codificando la transmisión mediante espaciado en el tiempo y la diversidad de señales disponibles dando lugar a el código espacio-tiempo. La emisión desde varias antenas basándose en principios de ortogonalidad es aprovechada para aumentar la diversidad de la señal.

La multiplexación espacial puede ser combinada con el Beamforming cuando el canal es conocido en el transmisor o combinado con la diversidad de código cuando no es así. La distancia física entre las antenas ha de ser grande en la estación base para así permitir múltiples longitudes de onda. El espaciado de las antenas en el receptor tiene que ser de al menos 0,3 veces la longitud de onda para poder distinguir las señales con claridad.

Al utilizar tecnología MIMO en 802.11n veremos que el rendimiento aumenta hasta 4 veces 150 a 600 Mbps.