MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) adalah teknologi yang menggunakan beberapa antena untuk mengirim dan menerima sinyal di bidang komunikasi nirkabel. Teknologi MIMO terutama digunakan di bidang Wi-Fi (WiFi) dan komunikasi seluler, yang secara efektif dapat meningkatkan kapasitas sistem, jangkauan, dan rasio signal-to-noise. Secara umum, M×N MIMO berarti terdapat M antena di ujung pengirim dan N antena di ujung penerima.
Dari SISO hingga MIMO
SISO (Input Tunggal Output Tunggal)
Sebelum mengenalkan MIMO, perlu kita jelaskan apa itu SISO. SISO adalah sistem pengiriman dan penerimaan tunggal, merupakan sistem input dan output tunggal, jalur antara antena pemancar dan antena penerima unik, dan transmisinya adalah 1 sinyal. Dalam sistem nirkabel, kami mendefinisikan setiap sinyal sebagai Aliran Spasial.
Karena jalur antara antena pemancar dan penerima adalah unik, sistem transmisi seperti itu tidak dapat diandalkan dan kecepatan transmisinya terbatas.
SIMO (Input Tunggal Beberapa Output)
Untuk mengubah situasi SISO yang tidak dapat diandalkan dan terbatas, antena ditambahkan di terminal, sehingga pihak penerima dapat menerima dua sinyal pada saat yang sama, yaitu mengirim satu kali dan menerima lebih banyak. Sistem transmisi seperti itu adalah single input multiple output, yaitu SIMO.
Walaupun ada dua sinyal, namun kedua sinyal tersebut dikirim dari antena pemancar yang sama, sehingga data yang dikirim sama, dan transmisinya tetap hanya satu sinyal. Dengan cara ini, tidak masalah jika sebagian dari satu sinyal hilang, selama terminal dapat menerima data lengkap dari sinyal lainnya. Meski kapasitas maksimalnya masih satu jalur, namun kehandalannya berlipat ganda. Pendekatan ini disebut keberagaman penerimaan.
MISO (Input Ganda, Output Tunggal)
Jika kita mengubah cara berpikir kita mengenai hal ini, apa yang akan terjadi jika kita menambah jumlah antena pemancar menjadi dua dan mempertahankan jumlah antena penerima menjadi satu?
Karena hanya ada satu antena penerima, maka kedua jalur tersebut akhirnya harus digabungkan menjadi satu, yang menyebabkan antena pemancar hanya dapat mengirimkan data yang sama, dan transmisinya tetap hanya satu sinyal. Ini sebenarnya dapat mencapai efek yang sama seperti SIMO, sistem transmisinya disebut multiple input single output, atau MISO. Metode ini disebut juga keanekaragaman emisi.
MIMO (Input Ganda Beberapa Output)
Jika antena transceiver ditingkatkan menjadi dua sekaligus, apakah mungkin mengirim dua sinyal secara mandiri dan menggandakan kecepatannya? Jawabannya iya, karena dari analisa SIMO dan MISO sebelumnya, kapasitas transmisi tergantung pada jumlah antena di kedua sisi. Dan sistem transmisi ganda multi-penerima ini adalah MIMO.
Teknologi MIMO memungkinkan beberapa antena mengirim dan menerima banyak sinyal secara bersamaan, dan dapat membedakan sinyal yang dikirim ke atau dari orientasi spasial yang berbeda. Melalui teknologi multiplexing pembagian ruang dan keragaman ruang, kapasitas sistem, cakupan, dan rasio signal-to-noise dapat ditingkatkan tanpa meningkatkan konsumsi bandwidth.
Apa saja jenis MIMO?
MIMO adalah teknologi yang menggunakan banyak antena untuk mengirim dan menerima sinyal, awalnya digunakan untuk transmisi data ke satu pengguna. Namun, dengan berkembangnya teknologi transmisi multi-pengguna, berbagai teknologi MIMO multi-pengguna telah muncul berdasarkan MIMO. Untuk memfasilitasi diferensiasi, MIMO pengguna tunggal disebut SU-MIMO (MIMO pengguna tunggal). Teknologi MIMO multi-pengguna terutama mencakup jenis-jenis berikut.
MU-MIMO(MIMO multi-pengguna):Memungkinkan pemancar mengirimkan data ke beberapa pengguna secara bersamaan. Standar Wi-Fi 5 mulai mendukung MU-MIMO untuk 4 pengguna, dan standar Wi-Fi 6 menambah jumlah pengguna menjadi 8.
CO-MIMO(Koperasi MIMO):Beberapa perangkat nirkabel dibentuk menjadi sistem multi-antena virtual untuk mewujudkan transmisi data secara simultan antara perangkat transmisi yang berdekatan dan banyak pengguna.
MIMO besar-besaran:Teknologi antena skala besar sangat meningkatkan jumlah antena, MIMO tradisional umumnya menggunakan 2 hingga 8 antena, sedangkan MIMO Masif dapat mencapai 64/128/256 antena. Teknologi ini dapat meningkatkan kapasitas sistem dan efisiensi transmisi secara signifikan, dan merupakan teknologi utama komunikasi seluler 5G.
Secara garis besar, teknologi MIMO multi-user dapat digolongkan sebagai teknologi MIMO, namun jika kita menyebut MIMO biasanya mengacu pada konsep MIMO tradisional yaitu SU-MIMO.
Bagaimana cara kerja MIMO di Wi-Fi?
Di bidang Wi-Fi, teknologi MIMO telah diperkenalkan dimulai dengan standar Wi-Fi 4 (802.11n). MIMO terutama menggunakan dua teknologi utama: keragaman ruang dan multiplexing pembagian ruang. Baik itu teknologi keberagaman atau teknologi multiplexing, ini adalah teknologi yang mengubah satu data menjadi banyak data, yang dapat diklasifikasikan sebagai teknologi pengkodean ruang-waktu.
Keanekaragaman ruang
Ide teknologi keragaman spasial adalah membuat versi berbeda dari aliran data yang sama, menyandikan dan memodulasinya dalam antena berbeda, dan kemudian mengirimkannya. Aliran data ini dapat berupa aliran data asli yang akan dikirim, atau dapat berupa aliran data baru yang terbentuk setelah transformasi matematis tertentu dari aliran data asli. Penerima menggunakan equalizer ruang untuk memisahkan sinyal yang diterima, kemudian mendemodulasi dan mendekode, dan menggabungkan berbagai sinyal yang diterima dari aliran data yang sama untuk memulihkan sinyal asli. Teknologi keragaman spasial memungkinkan transmisi data yang lebih andal.
Keanekaragaman spasial secara efektif meningkatkan keandalan transmisi data dan berlaku pada skenario dimana jarak transmisinya jauh dan kecepatannya tidak tinggi.
Multiplexing divisi ruang
Teknologi multiplexing pembagian ruang berarti bahwa data yang akan dikirim dibagi menjadi beberapa aliran data, yang dikodekan dan dimodulasi oleh antena yang berbeda, dan kemudian ditransmisikan, sehingga dapat meningkatkan kecepatan transmisi sistem. Antena tidak tergantung satu sama lain, antena setara dengan saluran independen, penerima menggunakan equalizer ruang untuk memisahkan sinyal yang diterima, dan kemudian didemodulasi, didekode, beberapa aliran data digabungkan untuk mengembalikan sinyal asli.
Multiplexing divisi ruang secara efektif meningkatkan kecepatan transmisi data, dan cocok untuk skenario dengan jarak transmisi pendek dan persyaratan kecepatan tinggi.
Apa itu M×N MIMO?
Pada spesifikasi produk WLAN biasanya terlihat indikator M×N MIMO, tertulis juga MTNR, apa maksud dari indikator tersebut? Faktanya, ini digunakan untuk mewakili jumlah antena MIMO, M mewakili jumlah antena di sisi pengirim, N mewakili jumlah antena di sisi penerima. Misalnya, 4×3 MIMO berarti empat antena pemancar dan tiga antena penerima.
Sebagian besar router nirkabel rumah di pasaran dapat melihat beberapa antena, satu antena sering kali mendukung penerimaan dan pengiriman, jadi Anda cukup menilai berdasarkan jumlah antena, jumlah antena adalah nilai M dan N. Misalnya, router nirkabel dengan 4 antena dapat dianggap 4x4 MIMO, tentu saja spesifikasi produk spesifik yang berlaku. Semakin banyak antena, semakin tinggi performanya, semakin mahal pula harganya.
Dalam sistem MIMO, jika jumlah antena penerima dan antena penerima tidak sama, maka jumlah aliran spasial yang dapat ditransmisikan kurang dari atau sama dengan jumlah antena yang lebih kecil di sisi penerima/pengiriman. Misalnya, sistem MIMO 4×4 (4T4R) dapat mengirimkan empat atau lebih sedikit aliran spasial, sedangkan sistem MIMO 3×2 (3T2R) dapat mengirimkan dua atau satu aliran spasial.
Dalam aplikasi praktis, aps cenderung memiliki jumlah antena yang lebih banyak, mulai dari 4 antena hingga 16 antena, namun terminal (seperti ponsel) biasanya hanya memiliki 1-2 antena. Sekalipun teknologi antena terus meningkat, namun dibatasi oleh ukuran produk terminal, meskipun dapat menampung antena 1-2, jumlahnya jauh lebih sedikit dibandingkan jumlah antena AP, yang berarti jumlah spasial aliran yang dapat ditransmisikan dibatasi oleh terminal, mengakibatkan laju peningkatan jumlah aliran spasial tidak dapat dinikmati sepenuhnya, sehingga mengakibatkan pemborosan sumber daya antena pada AP. Untungnya, teknologi MIMO multi-pengguna telah muncul dan memecahkan masalah ini, seperti MU-MIMO, yang memungkinkan AP mengirimkan sinyal dengan beberapa terminal secara bersamaan, dan jumlah antena dari beberapa terminal sama dengan jumlah antena. antena AP, sehingga kemampuan AP dapat dimainkan secara maksimal.
