TUTORIAL LTE

LTE

Multiple Input Multiple Output - MIMO

MIMO (Multiple Input Multiple Output) es una de las principales innovaciones que la tecnología LTE utiliza para mejorar el rendimiento del sistema. Esta tecnología proporciona a LTE la capacidad de mejorar su rendimiento de transferencia de datos y eficiencia espectral, por encima de la obtenida por el uso de OFDM. Como resultado, MIMO se ha incluido como una parte integral de LTE.

El empleo de MIMO, es decir, el empleo simultáneo de varias antenas transmisoras y receptoras, mejora la velocidad y la calidad de la transmisión. Esta tecnología emplea la propagación por trayectorias múltiples en canales de radiotransmisión, que en los estándares de radiotransmisión habituales se percibe como interferencia perturbadora. En los sistemas MIMO, cada ruta adicional entre el transmisor y el receptor amplía la distancia entre la señal y el ruido. La recepción por trayectorias múltiples beneficia especialmente a las aplicaciones móviles dado que se puede reducir el nivel de recepción mínimo. En la mayoría de los estándares de comunicación, los modos de funcionamiento MIMO se definen para dos, tres o cuatro antenas.

En los sistemas MIMO se establece una diferencia entre la diversidad de transmisión y la multiplexación de espacio (spatial división multiplex). Al emplear la diversidad de transmisión se transmite un flujo de bits de manera simultánea a través de dos antenas, con diferente codificación para cada una. La codificación se basa en el procedimiento de Alamouti, el cual mejora la distancia entre la señal y el ruido, además de la capacidad en los límites de las celdas. La velocidad de transmisión aumenta sólo de forma indirecta como resultado de la mejora de la calidad de la señal. En la multiplexación de espacio se transmiten simultáneamente diferentes flujos de bits en dos antenas de recepción. Esto aumenta el caudal de datos y mejora el aprovechamiento del ancho de banda.

En los sistemas de radio LTE, la estación base adapta continuamente la codificación de la señal para aprovechar de forma óptima la propagación por trayectorias múltiples. Para reducir la correlación entre las rutas de propagación, el transmisor puede retrasar todas las señales de transferencia, menos una. Este procedimiento se conoce como cyclic delay diversity o cyclic delay shift.

Para que una estación base pueda servir a más usuarios o más terminales móviles, se utiliza normalmente el método Collaborative MIMO para la transferencia en la red de telefonía móvil. Este procedimiento es similar al método de multiplexación de espacio pero no emplea dos antenas transmisoras, sino que dos usuarios envían en la misma frecuencia. Esto aumenta el rendimiento de todo el sistema pero no el de cada usuario.

Con el fin de lograr rendimientos esperados en sistemas LTE, los operadores deben optimizar las condiciones de trayectoria múltiple de sus redes para MIMO, dirigida tanto a la mejora de las condiciones de dispersión como a conseguir una alta SNR para cada señal de trayectos múltiples. Este proceso de optimización requiere una precisa medición de las condiciones de trayectoria múltiple con el fin de lograr el mejor rendimiento para un determinado medio ambiente, evitando de esta forma falsas conjeturas.

Beamforming

Teniendo información previa sobre el canal un transmisor con múltiples antenas realiza una precodificación de los datos a transmitir ajustando las ganancias y desfases de las señales transmitidas por cada antena. Se puede conseguir así que llegue la máxima potencia posible al receptor con la mínima interferencia sobre otros receptores. Se puede optimizar para varias antenas receptoras utilizando múltiples streams.