MIMOtechnieken

MIMO-technieken verwijzen naar het gebruik van meerdere antennes aan zowel zender als ontvanger om draadloze communicatie te verbeteren. Door ruimtelijke multiplexing kunnen gelijktijdig data-stromen worden verzonden over hetzelfde frequentiebereik, waardoor de theoretische capaciteit van een kanaal toeneemt. Tegelijk kunnen beamforming en diversiteitsstrategieën de signaal-ruisverhouding verbeteren en de robuustheid tegen fading vergroten.

Belangrijke benaderingen zijn onder meer ruimtelijke multiplexing, waarbij meerdere onafhankelijke data-streams tegelijk via verschillende ruimtelijke paden worden verzonden. Diversiteitstechnieken vergroten de betrouwbaarheid door meerdere onafhankelijke kanalen te gebruiken die tegelijk informatie dragen. Beamforming en precoding richten de uitgezonden energie op bepaalde richtingen of gebruikers, wat de ontvangst in die richtingen verbetert. Ruimte-tijdcoding kan foutbestendigheid verhogen. Het gebruik van kanaaltoestandinformatie (CSI) is essentieel voor het afstemmen van transmitters en ontvangers; informatie kan via feedback of reciprocity verkregen worden.

De capaciteit van een MIMO-kanaal groeit met het aantal onafhankelijke antennes, en bij hoge SNR is de capaciteit ongeveer evenredig met min(Nt, Nr). Bij grote aantallen antennes, zoals bij massive MIMO, kan de efficiëntie aanzienlijk toenemen en kan het energieverbruik per bit afnemen. Fading-variaties kunnen door diversiteit worden geneutraliseerd en de betrouwbaarheid van communicaties verhogen.

Toepassingen van MIMO-technieken zijn onder meer in draadloze lokale netwerken (Wi‑Fi, zoals 802.11n/ac/ax), mobiele breedbandnetwerken (LTE en 5G NR) en point-to-point-verbindingen. Het concept speelt een centrale rol in de ontwikkeling van Massive MIMO, waarbij een basisstation tientallen tot honderden antennes gebruikt om tegelijk meerdere gebruikers te bedienen en de throughput en betrouwbaarheid te verbeteren.

Historisch gezien ontstonden de concepten in de jaren 1990 en 2000, met onderzoek naar ruimtelijke multiplexing en diversiteitsmaatregelen die de haalbare datasnelheden in draadloze kanalen vergroten.