¿Qué es una antena MIMO?

MIMO es otra de las innovaciones importantes de la tecnología LTE, que se utiliza para mejorar el rendimiento del sistema y la señal. Esta tecnología proporciona a LTE la capacidad de mejorar aún más su rendimiento de datos y la eficiencia espectral por encima de la obtenida por el uso de OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing).

Aunque MIMO añade complejidad al sistema en términos de procesamiento y en número de antenas necesarias, también permite altas velocidades de datos que deben alcanzar junto con una gran mejora de la eficiencia espectral. Como resultado, MIMO se ha incluido como una parte integral de la arquitectura LTE.

La idea general es que utiliza la propagación de la señal multitrayecto presente en todas las comunicaciones terrestres. En lugar de crear interferencias, esta señal multitrayecto se utiliza como ventaja.

 

Esquema general del sistema MIMO

 

El transmisor (Tx) y receptor (Rx) tienen más de una antena y utilizan la potencia de procesamiento disponible en cada extremo del enlace. Estos enlaces son capaces de utilizar los diferentes caminos que existen entre las dos entidades (Tx y Rx) para proporcionar mejoras en la velocidad de datos y en la relación señal-ruido.

MIMO se está utilizando cada vez más en muchas tecnologías de alta velocidad de datos, como Wi-Fi y otras tecnologías inalámbricas y móviles para proporcionar  mejores niveles de eficiencia. Esencialmente MIMO emplea múltiples antenas en el transmisor y receptor para beneficiarse de los efectos multitrayecto existentes y así poder transmitir datos adicionales en lugar de causar interferencias.

El uso de la tecnología MIMO se ha introducido sucesivamente sobre las diferentes versiones de los estándares LTE.

MIMO ha sido la piedra angular del estándar LTE, pero inicialmente, en las versiones 8 y 9 transmitían múltiples antenas en la UE y no era soportado ya que había interés en reducir la potencia, solo un amplificador fue habilitado para su uso.

Más adelante se introdujo una serie de nuevos esquemas de circuito cerrado espacial multiplexado, así como múltiples antenas en la UE.

TIPOS DE LTE MIMO:

Hay varias formas en las que MIMO se implementa en la arquitectura LTE. Estas formas varían según el equipo utilizado, la función de los canales y de los equipos involucrados en el enlace.

  • Antena simple: esta es la forma de transmisión inalámbrica que se utiliza en la mayoría de los enlaces inalámbricos básicos. Un flujo de datos solo  transmite sobre una antena y recibe por una o más antenas. También puede ser referido como SISO (Single In Single Out) o SIMO (Single In Multiple Out) dependiendo de las antenas utilizadas. SIMO también es llamado diversidad de recepción.
  • Diversidad de transmisión (Diversity transmission): Este tipo de sistema LTE MIMO utiliza la transmisión de la misma corriente de información procedente de múltiples antenas. LTE soporta  dos o cuatro antenas para esta técnica. La información se codifica de forma diferente utilizando códigos de bloque de frecuencias espaciales. Este modo proporciona una mejora en la calidad de la señal de recepción pero no mejora la velocidad de datos. De acuerdo con esta forma de LTE MIMO, se utiliza en los canales comunes, así como los canales de control y de difusión.
  • Open Loop Spatial Multiplexing: esta forma de MMO se utiliza en el sistema de LTE, implica el envío de dos flujos de información que puede ser transmitido a través de dos o más antenas. Sin embargo no hay realimentación desde el UE aunque un TRI (Transmisor de Rango Indicador) transmita desde el UE puede ser utilizado por la estación base para determinar el número de capas espaciales.
  • Close Loop Spatial Multiplexing: esta forma de LTE MMO es similar a la versión de bucle abierto, pero como su nombre indica, tiene que ser retroalimentado para cerrar el bucle. Un PMI, pre-codificado, se realimenta desde el UE hacia la estación base, esto habilita al transmisor comprobar la validez de código de datos y así optimizar la transmisión y habilitar la recepción para separar más fácilmente los diferentes flujos de datos.
  • Closed loop with pre-coding: Este es otra forma de LTE MIMO, pero donde con sólo una palabra de código transmite a través de una capa espacial única. Esto puede ser demandado como un modo de repliegue para la multiplexación espacial en bucle cerrado y también puede estar asociada con la formación del haz.
  • MU-MIMO (Multiusuario MIMO): esta forma de LTE MIMO permite al sistema orientar diferentes flujos espaciales para diferentes usuarios.
  • Beam-forming: este es el más complejo de los modos MIMO y es probable que utilice matrices lineales que permitan a la antena centrarse en un área particular. Esto reduce la interferencia y aumenta la capacidad de la UE particular que formará un haz en una dirección particular. Con este simple código de palabra transmitirá a través de una capa espacial única. Una señal de referencia dedicada se utiliza para un puerto adicional. El terminal calcula la calidad de las señales del canal comunes en las antenas.