MIMO

¿Qué es MIMO?

MIMO es una tecnología de múltiples entradas y múltiples salidas utilizada en comunicaciones inalámbricas. Utiliza múltiples antenas tanto en el transmisor como en el receptor para transmitir y recibir señales, lo que permite que las señales se transmitan a través de diversas rutas. Cuando la antena receptora recibe diferentes versiones de la misma señal, los datos pueden llegar a la antena receptora de manera estable sin verse afectados por la atenuación, lo que puede mejorar la relación señal-ruido, reducir errores, optimizar considerablemente la velocidad y aumentar la capacidad de transmisión de radio. MIMO es la tecnología inalámbrica central de los productos del mercado que admiten el estándar IEEE 802.11n (Wi-FI 4), lo que permite que los productos estandarizados IEEE 802.11n tengan velocidades de conexión más altas.

¿Cómo funciona MIMO?

La tecnología MIMO utiliza múltiples antenas inteligentes de transmisión y recepción. La información llega al receptor varias veces en diferentes formas y rutas. La antena receptora puede combinar flujos de datos de diferentes rutas y tiempos. La diversidad espacial y la multiplexación espacial son dos técnicas de codificación espacio-temporal implementadas por MIMO.

Diversidad espacial

La diversidad espacial es un método para mejorar la fiabilidad de la transmisión de datos enviando diferentes versiones del mismo flujo de datos en múltiples antenas. Estas versiones pueden ser el flujo de datos original o nuevos flujos de datos generados después de algún procesamiento matemático. En el extremo receptor, la señal se recibe a través de un ecualizador espacial, luego se demodula y se decodifica y, finalmente, las diferentes versiones de señal del mismo flujo de datos se combinan para restaurar los datos originales. Este método puede hacer que la transmisión de datos sea más estable y fiable, y es adecuado para escenarios de transmisión a larga distancia en los que la tasa de transmisión no es alta.

Multiplexación espacial

La multiplexación espacial aumenta la velocidad de transmisión de datos enviando múltiples flujos de datos de los mismos datos en múltiples antenas. En el extremo transmisor, cada antena transmisora tiene un canal de transmisión independiente y no interfiere con las demás; en el extremo receptor, la antena receptora recibe estos flujos de datos por separado mediante un ecualizador espacial, luego los demodula y decodifica, y finalmente combina cada flujo de datos para restaurarlo a la señal original. Este método puede mejorar la velocidad de transmisión y es adecuado para escenarios de transmisión con requisitos de alta velocidad de transmisión pero distancias de transmisión cortas.

Antes de MIMO: SISO vs SIMO vs MISO

Antes de la introducción de MIMO, los dispositivos inalámbricos más tradicionales utilizaban tecnología de entrada única y salida única (SISO). Tanto el transmisor como el receptor tenían solo una antena, por lo que solo podían enviar y recibir señales de un flujo espacial. Esta tecnología limitaba la tasa de transmisión inalámbrica y tenía una fiabilidad extremadamente baja.

Posteriormente, se introdujo la tecnología de entrada única y salida múltiple (SIMO) para lograr una conexión más fiable. Con esta tecnología, se envían múltiples señales que contienen los mismos datos desde una única antena transmisora, y la antena receptora puede capturar los datos completos incluso si algunas de las señales se pierden, mejorando así la fiabilidad de la transmisión.

¿Qué ocurre con múltiples entradas y una sola salida (MISO)? Se envían múltiples señales que contienen los mismos datos desde diferentes antenas transmisoras. Si algunas antenas transmisoras fallan o se pierde la señal, la antena receptora aún puede capturar los datos completos, de forma similar al SIMO mencionado anteriormente.

SU-MIMO frente a MU-MIMO

La implementación de la tecnología MIMO se utilizó por primera vez para la transmisión de datos de múltiples entradas y múltiples salidas (SU-MIMO) para un solo usuario. Bajo esta tecnología, el AP solo puede transmitir un paquete de datos al cliente simultáneamente. 

Con el desarrollo de los requisitos de escenarios de alta densidad, en el estándar Wi-Fi 5 (IEEE 802.11ac Wave 2), MIMO ha derivado la tecnología multiusuario de múltiples entradas y múltiples salidas (MU-MIMO), que permite que un solo AP transmita varios paquetes de datos a múltiples clientes al mismo tiempo, mejorando significativamente la eficiencia y el rendimiento de la transmisión. 

Hay dos tipos de subdivisión de MU-MIMO: MIMO cooperativo y MIMO masivo. La característica del MIMO cooperativo es que múltiples puntos de acceso se virtualizan en un sistema multiantena, lo que permite que transmisores adyacentes transmitan datos a múltiples usuarios al mismo tiempo. El MIMO masivo es una de las tecnologías clave para las comunicaciones móviles 5G. Su capacidad de antenas se ha ampliado desde el MIMO tradicional hasta 64, 128 o incluso 256 antenas.