MIMO (मल्टीपल-इनपुट मल्टीपल-आउटपुट) एक ऐसी तकनीक है जो वायरलेस संचार के क्षेत्र में सिग्नल भेजने और प्राप्त करने के लिए मल्टीपल एंटेना का उपयोग करती है। एमआईएमओ तकनीक का उपयोग मुख्य रूप से वाई-फाई (वाईफाई) और मोबाइल संचार के क्षेत्र में किया जाता है, जो सिस्टम क्षमता, कवरेज और सिग्नल-टू-शोर अनुपात में प्रभावी ढंग से सुधार कर सकता है। सामान्यतया, एम×एन एमआईएमओ का मतलब है कि भेजने वाले छोर पर एम एंटेना हैं और प्राप्त करने वाले छोर पर एन एंटेना हैं।
SISO से MIMO तक
एसआईएसओ (सिंगल-इनपुट सिंगल-आउटपुट)
MIMO को पेश करने से पहले, हमें यह बताना होगा कि SISO क्या है। एसआईएसओ एक एकल भेजने और प्राप्त करने वाला है, एक एकल इनपुट और एकल आउटपुट सिस्टम है, ट्रांसमिटिंग एंटीना और प्राप्त करने वाले एंटीना के बीच का पथ अद्वितीय है, और ट्रांसमिशन 1 सिग्नल है। वायरलेस सिस्टम में, हम प्रत्येक सिग्नल को एक स्थानिक स्ट्रीम के रूप में परिभाषित करते हैं।
चूँकि संचारण और प्राप्त करने वाले एंटेना के बीच का मार्ग अद्वितीय है, ऐसी संचरण प्रणाली अविश्वसनीय है और संचरण दर सीमित है।
सिमो (सिंगल-इनपुट मल्टीपल-आउटपुट)
एसआईएसओ की अविश्वसनीयता और प्रतिबंधित स्थिति को बदलने के लिए, टर्मिनल पर एक एंटीना जोड़ा जाता है, ताकि प्राप्त करने वाला छोर एक ही समय में दो सिग्नल प्राप्त कर सके, यानी एकल भेज और अधिक प्राप्त कर सके। ऐसा ट्रांसमिशन सिस्टम सिंगल इनपुट मल्टीपल आउटपुट यानी SIMO है।
यद्यपि दो सिग्नल हैं, दोनों सिग्नल एक ही ट्रांसमिटिंग एंटीना से भेजे जाते हैं, इसलिए भेजा गया डेटा समान है, और ट्रांसमिशन अभी भी केवल एक सिग्नल है। इस तरह, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि एक सिग्नल का हिस्सा खो गया है, जब तक कि टर्मिनल दूसरे सिग्नल से पूरा डेटा प्राप्त कर सकता है। हालाँकि अधिकतम क्षमता अभी भी एक पथ है, विश्वसनीयता दोगुनी हो गई है। इस दृष्टिकोण को रिसेप्शन विविधता कहा जाता है।
एमआईएसओ (मल्टीपल-इनपुट सिंगल-आउटपुट)
यदि हम इसके बारे में अपने सोचने के तरीके को बदलते हैं, तो क्या होगा यदि हम ट्रांसमिटिंग एंटेना की संख्या को दो तक बढ़ा दें और प्राप्त करने वाले एंटेना की संख्या को एक तक बनाए रखें?
क्योंकि केवल एक प्राप्त करने वाला एंटीना है, अंततः दोनों रास्तों को एक में मिलाना पड़ता है, जिससे ट्रांसमिटिंग एंटीना केवल एक ही डेटा भेज सकता है, और ट्रांसमिशन अभी भी केवल एक सिग्नल है। यह वास्तव में SIMO के समान प्रभाव प्राप्त कर सकता है, ट्रांसमिशन सिस्टम को मल्टीपल इनपुट सिंगल आउटपुट या MISO कहा जाता है। इस विधि को उत्सर्जन विविधता भी कहा जाता है।
एमआईएमओ (मल्टीपल-इनपुट मल्टीपल-आउटपुट)
यदि ट्रांसीवर एंटीना को एक ही समय में दो तक बढ़ाया जाता है, तो क्या स्वतंत्र रूप से दो सिग्नल भेजना और दर को दोगुना करना संभव है? उत्तर हाँ है, क्योंकि SIMO और MISO के पिछले विश्लेषण से, ट्रांसमिशन क्षमता दोनों तरफ एंटेना की संख्या पर निर्भर करती है। और यह मल्टीपल-रिसीवर मल्टीपल-ट्रांसमिशन सिस्टम MIMO है।
एमआईएमओ तकनीक कई एंटेना को एक ही समय में कई सिग्नल भेजने और प्राप्त करने की अनुमति देती है, और विभिन्न स्थानिक अभिविन्यासों से भेजे गए या भेजे गए सिग्नलों के बीच अंतर कर सकती है। अंतरिक्ष प्रभाग मल्टीप्लेक्सिंग और अंतरिक्ष विविधता प्रौद्योगिकी के माध्यम से, बैंडविड्थ खपत को बढ़ाए बिना सिस्टम क्षमता, कवरेज और सिग्नल-टू-शोर अनुपात में सुधार किया जा सकता है।
MIMO कितने प्रकार के होते हैं?
MIMO एक ऐसी तकनीक है जो सिग्नल भेजने और प्राप्त करने के लिए कई एंटेना का उपयोग करती है, जिसका उपयोग मूल रूप से एकल उपयोगकर्ता को डेटा ट्रांसमिशन के लिए किया जाता है। हालाँकि, बहु-उपयोगकर्ता ट्रांसमिशन तकनीक के विकास के साथ, MIMO के आधार पर विभिन्न प्रकार की बहु-उपयोगकर्ता MIMO प्रौद्योगिकियाँ उभरी हैं। विभेदीकरण को सुविधाजनक बनाने के लिए, एकल-उपयोगकर्ता MIMO को SU-MIMO (एकल-उपयोगकर्ता MIMO) कहा जाता है। बहु-उपयोगकर्ता MIMO तकनीक में मुख्य रूप से निम्नलिखित प्रकार शामिल हैं।
एमयू-एमआईएमओ (बहु-उपयोगकर्ता एमआईएमओ):ट्रांसमीटर को एक साथ कई उपयोगकर्ताओं को डेटा संचारित करने की अनुमति देता है। वाई-फाई 5 मानक ने 4 उपयोगकर्ताओं के लिए एमयू-एमआईएमओ का समर्थन करना शुरू किया, और वाई-फाई 6 मानक ने उपयोगकर्ताओं की संख्या को 8 तक बढ़ा दिया।
सह-मीमो (सहकारी मीमो):आसन्न ट्रांसमिटिंग डिवाइस और कई उपयोगकर्ताओं के बीच डेटा के एक साथ प्रसारण को साकार करने के लिए कई वायरलेस उपकरणों को एक वर्चुअल मल्टी-एंटीना सिस्टम में बनाया जाता है।
विशाल मीमो:बड़े पैमाने की एंटीना तकनीक एंटेना की संख्या में काफी सुधार करती है, पारंपरिक एमआईएमओ आम तौर पर 2 से 8 एंटेना का उपयोग करता है, जबकि बड़े पैमाने पर एमआईएमओ 64/128/256 एंटेना तक पहुंच सकता है। यह सिस्टम क्षमता और ट्रांसमिशन दक्षता में काफी सुधार कर सकता है, और 5G मोबाइल संचार की प्रमुख तकनीक है।
मोटे तौर पर, बहु-उपयोगकर्ता MIMO तकनीक को MIMO तकनीक के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, लेकिन जब हम MIMO का उल्लेख करते हैं, तो हम आमतौर पर पारंपरिक MIMO अवधारणा, अर्थात् SU-MIMO का उल्लेख करते हैं।
वाई-फ़ाई में MIMO कैसे काम करता है?
वाई-फाई क्षेत्र में, MIMO तकनीक को वाई-फाई 4 (802.11n) मानक के साथ शुरू किया गया है। एमआईएमओ मुख्य रूप से दो प्रमुख प्रौद्योगिकियों का उपयोग करता है: अंतरिक्ष विविधता और अंतरिक्ष प्रभाग मल्टीप्लेक्सिंग। चाहे वह विविधता प्रौद्योगिकी हो या मल्टीप्लेक्सिंग तकनीक, यह एक ऐसी तकनीक है जो एक डेटा को कई डेटा में बदल देती है, जिसे स्पेस-टाइम कोडिंग तकनीक के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है।
अंतरिक्ष विविधता
स्थानिक विविधता प्रौद्योगिकी का विचार एक ही डेटा स्ट्रीम के विभिन्न संस्करण बनाना, उन्हें अलग-अलग एंटेना में एन्कोड और मॉड्यूलेट करना और फिर उन्हें प्रसारित करना है। यह डेटा स्ट्रीम भेजी जाने वाली मूल डेटा स्ट्रीम हो सकती है, या यह मूल डेटा स्ट्रीम के एक निश्चित गणितीय परिवर्तन के बाद बनाई गई एक नई डेटा स्ट्रीम हो सकती है। रिसीवर प्राप्त सिग्नल को अलग करने के लिए स्पेस इक्वलाइज़र का उपयोग करता है, फिर डिमोड्यूलेट और डिकोड करता है, और मूल सिग्नल को पुनर्प्राप्त करने के लिए एक ही डेटा स्ट्रीम के विभिन्न प्राप्त सिग्नलों को संयोजित करता है। स्थानिक विविधता प्रौद्योगिकी अधिक विश्वसनीय डेटा ट्रांसमिशन सक्षम बनाती है।
स्थानिक विविधता प्रभावी ढंग से डेटा ट्रांसमिशन की विश्वसनीयता में सुधार करती है और उन परिदृश्यों पर लागू होती है जहां ट्रांसमिशन दूरी लंबी है और दर अधिक नहीं है।
अंतरिक्ष विभाजन बहुसंकेतन
स्पेस डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग तकनीक का मतलब है कि प्रसारित किए जाने वाले डेटा को कई डेटा स्ट्रीम में विभाजित किया जाता है, जिन्हें अलग-अलग एंटेना द्वारा एन्कोड और मॉड्यूलेट किया जाता है, और फिर प्रसारित किया जाता है, ताकि सिस्टम की ट्रांसमिशन दर में सुधार हो सके। एंटेना एक दूसरे से स्वतंत्र होते हैं, एक एंटीना एक स्वतंत्र चैनल के बराबर होता है, रिसीवर प्राप्त सिग्नल को अलग करने के लिए एक स्पेस इक्वलाइज़र का उपयोग करता है, और फिर मूल सिग्नल को पुनर्स्थापित करने के लिए डिमोड्युलेटेड, डिकोड किया जाता है, कई डेटा स्ट्रीम विलय कर दिए जाते हैं।
स्पेस डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग प्रभावी ढंग से डेटा ट्रांसमिशन दर में सुधार करता है, और कम ट्रांसमिशन दूरी और उच्च गति आवश्यकताओं वाले परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है।
एम×एन मिमो क्या है?
WLAN उत्पादों के विनिर्देशों में, आमतौर पर एक संकेतक M×N MIMO देखा जाता है, जिसे MTNR भी लिखा जाता है, इस संकेतक का क्या अर्थ है? वास्तव में, इसका उपयोग MIMO एंटेना की संख्या को दर्शाने के लिए किया जाता है, M भेजने वाले पक्ष पर एंटेना की संख्या को दर्शाता है, N प्राप्तकर्ता पक्ष पर एंटेना की संख्या को दर्शाता है। उदाहरण के लिए, 4×3 MIMO का अर्थ है चार एंटेना संचारित करते हैं और तीन एंटेना प्राप्त करते हैं।
बाज़ार में अधिकांश घरेलू वायरलेस राउटर में कई एंटेना देखे जा सकते हैं, एक एंटीना अक्सर प्राप्त करने और भेजने का समर्थन कर सकता है, इसलिए आप बस एंटेना की संख्या के अनुसार निर्णय ले सकते हैं, एंटेना की संख्या एम और एन का मान है। उदाहरण के लिए, 4 एंटेना वाले वायरलेस राउटर को 4x4 MIMO माना जा सकता है, बेशक, विशिष्ट उत्पाद विनिर्देश प्रबल होते हैं। जितने अधिक एंटेना, उतना अधिक प्रदर्शन, उतनी अधिक महंगी कीमत।
एमआईएमओ प्रणाली में, यदि प्राप्त करने वाले और प्राप्त करने वाले एंटेना की संख्या समान नहीं है, तो प्रसारित होने वाली स्थानिक धाराओं की संख्या प्राप्त करने/भेजने वाले छोर में छोटे एंटेना की संख्या से कम या उसके बराबर है। उदाहरण के लिए, एक 4×4 (4T4R) MIMO प्रणाली चार या कम स्थानिक धाराएँ संचारित कर सकती है, जबकि एक 3×2 (3T2R) MIMO प्रणाली दो या एक स्थानिक धारा संचारित कर सकती है।
व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, एपीएस में बड़ी संख्या में एंटेना होते हैं, जो 4 एंटेना से लेकर 16 एंटेना तक होते हैं, लेकिन टर्मिनलों (जैसे मोबाइल फोन) में आमतौर पर केवल 1-2 एंटेना होते हैं। भले ही ऐन्टेना तकनीक में लगातार सुधार हो रहा हो, लेकिन टर्मिनल उत्पाद के आकार के कारण सीमित हो, भले ही यह 1-2 एंटेना को समायोजित कर सके, यह एपी के एंटेना की संख्या से बहुत कम है, जिसका अर्थ है कि स्थानिक की संख्या प्रसारित की जा सकने वाली धाराएँ टर्मिनल द्वारा सीमित होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप स्थानिक धाराओं की संख्या में वृद्धि की दर का पूरी तरह से आनंद नहीं लिया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप एपी पर एंटीना संसाधनों की बर्बादी होती है। सौभाग्य से, बहु-उपयोगकर्ता एमआईएमओ तकनीक उभरी है और इस समस्या को हल किया है, जैसे एमयू-एमआईएमओ, जो एक एपी को एक ही समय में कई टर्मिनलों के साथ सिग्नल संचारित करने की अनुमति देता है, और कई टर्मिनलों के एंटेना की कुल संख्या के बराबर होती है एपी के एंटेना, ताकि एपी की क्षमता पूरी तरह से निभाई जा सके।
