Zobrazení zdroje stránky Multiple-input multiple-output

'''Multiple-input multiple-output''' (MIMO, česky ''více vstupů více výstupů)'' je metoda zvýšení kapacity [[Rádiové vlny|rádiového]] přenosu [[Data|dat]] pomocí více [[Rádiový vysílač|vysílacích]] a [[Rádiový přijímač|přijímajících]] [[Anténa|antén]] pomocí využití vícecestného šíření [[Rádiové vlny|rádiového signálu]]<ref>{{cite web |first=Hermann |last= Lipfert | title= MIMO OFDM Space Time Coding – Spatial Multiplexing, Increasing Performance and Spectral Efficiency in Wireless Systems, Part I Technical Basis |institution= Institut für Rundfunktechnik | url= http://www.irt.de/webarchiv/showdoc.php?z=OTAyIzEwMDYwMTMxMCNwZGY= |year=August 2007 }}</ref> na stejném [[Kanál (telekomunikace)|kanálu]] ([[Frekvence|frekvenci]]). Technologie MIMO zvyšuje [[Přenosová rychlost|datovou propustnost]] při zachování šířky pásma a celkového výdeje vyzařované energie a zefektivňuje tak využití [[Rádiové spektrum|rádiového spektra]] u systémů jako je [[Wi-Fi]] ([[IEEE 802.11|IEEE 802.11n]] od roku 2009) nebo [[Mobilní síť|mobilní sítě]] ([[3G]] od roku 2000).

== Charakteristika ==
Rádiová komunikace s využitím MIMO se stalo základním prvkem více nezávislých technologií: [[Wi-Fi]] standardu [[IEEE 802.11|IEEE 802.11n]] (Wi-Fi 4 z roku 2009) a novějších, [[Evolved High Speed Packet Access|HSPA+]] (3G), [[WiMAX]] a [[Long Term Evolution|LTE]]. U předchozí technologie SISO (''Single-Input Single-Output'', tedy jeden vstup jeden výstup) bylo největším problémem rušení, které bylo způsobeno odrazy rádiem vyslaných signálů od překážek a okolního prostředí, které způsobovaly zvýšení chybovosti, snížení přenosové rychlosti nebo až nemožnost vlastní komunikace (tj. nečitelnost příchozích signálů). U nové technologie MIMO byla vlastnost [[Vícecestné šíření|vícecestného šíření]] rádiového signálu naopak využita nejen ke zvýšení datové propustnosti, ale i zlepšení dosahu a kvality přijímaného signálu a tím i snížení počtu chyb při [[Přenos dat|přenosu dat]].

MIMO využívá více antén na straně vysílače i přijímače pro využití [[OFDM|OFDM modulace]] a to nikoliv k paralelnímu vysílaní dat na odlišných kanálech, ale k formování přenášeného signálu (vysíláním na stejné nebo jen málo odlišné frekvenci). ODFM modulace umožňuje kódovat do zvoleného signálu více informací najednou a následně tak zvýšit nejen datovou propustnost, ale i zachování kvality (resp. čitelnosti) signálu na straně příjemce přes vlivy odrazů i rušení.

Lepších výsledků je u MIMO dosaženo, pokud jsou antény navzájem natočeny o 45° až 90° (kvůli odlišné polarizaci),<ref>{{Citace elektronické monografie
| příjmení = Krumbein
| jméno = Adam
| titul = Understanding the Basics of MIMO Communication Technology
| url = https://www.rfmw.com/data/swa-mimo-basics.pdf
| vydavatel = Southwest Antennas
| datum vydání = en
| datum přístupu = 2022-09-19
}}</ref> ale není to podmínkou. Počet antén a jejich orientaci doporučuje výrobce s ohledem na dosažení požadovaných výsledků. Například kvůli úspoře místa jsou v malých USB zařízeních nebo mobilních telefonech antény orientovány shodně, ale jsou alespoň kousek od sebe vzdáleny, přestože jsou uloženy ve stejném pouzdře.

MIMO je odlišné od technik jako je [[beamforming]] nebo použití více antén pro zvýšení kvality a spolehlivosti rádiového přenosu (potlačením vícecestného šíření), tzv. [[antenna diversity]]. 

== Historie ==
Počátky MIMO spadají až do roku [[1970]]. V roce [[1984]] vytvořil Jack Winters z [[Bellovy laboratoře|Bellových laboratoří]] první dokumenty, týkající se rádiové komunikace za použití více antén. Jack Salz, také z Bellových laboratoří, zveřejnil článek týkající se MIMO technologie v roce [[1985]]. Článek byl založen Wintersově výzkumu.

V roce 2007 bylo MIMO implementováno v konfiguraci 3×3 (propustnost až 450 Mbps), standard [[IEEE 802.11|IEEE 802.11n]] (Wi-Fi 4) byl vydán v roce 2009.

== Kódování ==
Vstupně-výstupní vztah v MIMO systémech s <math>N_v</math> vysílacími anténami a <math>N_p</math> přijímajícími lze popsat následovně:
<math>\mathbf{y}=\mathbf{HWx}+\mathbf{n}</math>, kde <math>\mathbf{x}</math> je <math>N_s\times 1</math> vektor vysílaných znaků, <math>\mathbf{y}</math> je <math>N_p\times 1</math> vektor přijímaných znaků a <math>\mathbf{n}</math> je <math>N_p\times 1</math> vektor přijímaného šumu; <math>\mathbf{H}</math> je <math>N_p\times N_v</math> matice koeficientů kanálu a <math>\mathbf{W}</math> je <math>N_v\times N_s</math> lineární předkódová matice. Vysílací symboly jsou tedy <math>N_s</math>-násobně prostorově vynásobené nad MIMO kanálem, jinými slovy, <math>N_s</math> proudů je vysíláno paralelně, což teoreticky vede k <math>N_s</math>-násobnému zvýšení prostorové efektivity.
Lineární předkódování implikuje, že předkódová matice <math>W</math> je použita k předkódování vektorů symbolů ke zvýšení výkonu. Sloupcová dimenze <math>N_s</math> matice <math>W</math> může být zvolena menší než <math>N_v</math>, což je užitečné, pokud kanál nemůže přenášet <math>N_s</math> proudů.

== Odkazy ==

=== Reference ===
<references />

=== Související články ===
* [[Wi-Fi]] ([[IEEE 802.11]])
* [[WiMAX]]

=== Externí odkazy ===
* {{Commonscat}}

{{Autoritní data}}

[[Kategorie:Počítačové sítě]]
[[Kategorie:Správa rádiových prostředků]]
[[Kategorie:Řídicí inženýrství]]
[[Kategorie:Anglická slova a fráze]]