MIMO

MIMO란 무엇입니까?

MIMO는 무선 통신에 사용되는 다중 입력, 다중 출력 기술입니다. 송신기와 수신기 양쪽에 여러 안테나를 사용하여 신호를 송수신하므로 신호가 다양한 경로를 통해 전송될 수 있습니다. 수신 안테나가 동일한 신호의 서로 다른 버전을 보낼 때, 데이터는 감쇠의 영향을 받지 않고 수신 안테나에 안정적으로 도달할 수 있으며, 이를 통해 신호 대 잡음비를 개선하고 오류를 줄이며 속도를 크게 최적화하고 무선 전송 용량을 늘릴 수 있습니다. MIMO는 IEEE 802.11n(Wi-FI 4) 표준을 지원하는 시중 제품의 핵심 무선 기술로, IEEE 802.11n 표준화 제품이 더 높은 연결 속도를 갖도록 합니다.

MIMO는 어떻게 작동하나요?

MIMO 기술은 여러 개의 스마트 송신 및 수신 안테나를 사용합니다. 정보는 서로 다른 형태와 경로로 수신기에 여러 번 도달합니다. 수신 안테나는 서로 다른 경로와 시간에서 온 데이터 스트림을 결합할 수 있습니다. 공간 다이버시티와 공간 다중화는 MIMO에서 구현되는 두 가지 시공간 코딩 기술입니다.

공간 다이버시티

공간 다이버시티는 여러 안테나에서 동일한 데이터 스트림의 서로 다른 버전을 전송하여 데이터 전송의 신뢰성을 향상시키는 방법입니다. 이러한 버전은 원본 데이터 스트림이거나 일부 수학적 처리 후 생성된 새로운 데이터 스트림일 수 있습니다. 수신 측에서는 공간 등화기를 통해 신호를 수신한 다음 복조 및 디코딩하고, 마지막으로 동일한 데이터 스트림의 서로 다른 신호 버전을 결합하여 원본 데이터를 복원합니다. 이 방법은 데이터 전송을 더 안정적이고 신뢰성 있게 만들 수 있으며, 전송 속도가 높지 않은 장거리 전송 시나리오에 적합합니다.

공간 다중화

공간 다중화는 여러 안테나에서 동일한 데이터의 여러 데이터 스트림을 전송하여 데이터 전송 속도를 높입니다. 송신단에서 각 송신 안테나는 독립적인 전송 채널을 가지며 서로 간섭하지 않습니다. 수신단에서는 수신 안테나가 공간 등화기를 통해 이러한 데이터 스트림을 개별적으로 수신한 다음 복조 및 디코딩하고, 마지막으로 각 데이터 스트림을 병합하여 원래 신호로 복원합니다. 이 방법은 전송 속도를 향상시킬 수 있으며, 높은 전송 속도가 요구되지만 전송 거리가 짧은 전송 시나리오에 적합합니다.

MIMO 이전: SISO vs SIMO vs MISO

MIMO가 도입되기 전에는 대부분의 전통적인 무선 장치가 단일 입력, 단일 출력(SISO) 기술을 사용했습니다. 송신기와 수신기 모두 안테나가 하나뿐이었기 때문에 하나의 공간 스트림에서만 신호를 송수신할 수 있었습니다. 이 기술은 무선 전송 속도를 제한했으며 신뢰성이 매우 낮았습니다.

그 후, 보다 안정적인 연결을 달성하기 위해 단일 입력 다중 출력(SIMO) 기술이 도입되었습니다. 이 기술에서는 동일한 데이터를 포함하는 여러 신호가 단일 송신 안테나에서 전송되며, 일부 신호가 손실되더라도 수신 안테나는 전체 데이터를 캡처할 수 있어 전송 신뢰성이 향상됩니다.

다중 입력 단일 출력(MISO)은 어떨까요? 동일한 데이터를 포함하는 여러 신호가 서로 다른 송신 안테나에서 전송됩니다. 일부 송신 안테나가 고장나거나 신호가 손실되더라도, 수신 안테나는 위에서 언급한 SIMO와 유사하게 완전한 데이터를 여전히 캡처할 수 있습니다.

SU-MIMO vs MU-MIMO

MIMO 기술의 구현은 처음에 단일 사용자를 위한 다중 입력 및 다중 출력(SU-MIMO) 데이터 전송에 사용되었습니다. 이 기술에서는 AP가 클라이언트에 동시에 하나의 데이터 패킷만 전송할 수 있습니다. 

고밀도 환경 요구 사항의 발전에 따라 Wi-Fi 5 (IEEE 802.11ac Wave 2) 표준에서 MIMO는 다중 사용자 다중 입력 다중 출력 기술(MU-MIMO)로 발전했으며, 이를 통해 단일 AP가 동시에 여러 클라이언트에 여러 데이터 패킷을 전송할 수 있어 전송 효율성과 성능이 크게 향상됩니다. 

MU-MIMO에는 협력 MIMO와 대규모 MIMO라는 두 가지 세부 유형이 있습니다. 협력 MIMO의 특징은 여러 액세스 포인트가 다중 안테나 시스템으로 가상화되어, 인접한 송신기가 동시에 여러 사용자에게 데이터를 전송할 수 있다는 것입니다. 대규모 MIMO는 5G 이동통신의 핵심 기술 중 하나입니다. 안테나 용량은 기존 MIMO에서 64개, 128개 또는 심지어 256개의 안테나로 확장되었습니다.