Tecnología MiMO (Multiple-input Multiple-output)

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[wiki]MIMO[/wiki] es el acrónimo en inglés de Multiple-input Multiple-output (en español, Múltiple entrada múltiple salida).

Se refiere específicamente a la forma como son manejadas las ondas de transmisión y recepción en antenas para dispositivos inalámbricos como enrutadores. En el formato de transmisión inalámbrica tradicional la señal se ve afectada por reflexiones, lo que ocasiona degradación o corrupción de la misma y por lo tanto pérdida de datos.

MIMO aprovecha fenómenos físicos como la propagación multicamino para incrementar la tasa de transmisión y reducir la tasa de error. En breves palabras MIMO aumenta la eficiencia espectral de un sistema de comunicación inalámbrica por medio de la utilización del dominio espacial.

Durante los últimos años la tecnología MIMO ha sido aclamada en las comunicaciones inalámbricas ya que aumenta significativamente la tasa de transferencia de información utilizando diferentes canales en la transmisión de datos o la multiplexación espacial por tener las antenas físicamente separadas.

Distintas versiones de la tecnología MIMO

• MISO: Multiple input Single output; en el caso de varias antenas de emisión y una única antena en el receptor.
• SIMO: Single input multiple output; en el caso de una única antena de emisión y múltiples antenas en el receptor.

Este conjunto de antenas es usado en función de la tecnología dentro de MIMO que se vaya a usar. Principalmente hay tres categorías de tecnología MIMO:

• Beamforming: Consiste en la formación de una onda de señal reforzada mediante el desfase en distintas antenas. Sus principales ventajas son una mayor ganancia de señal además de una menor atenuación con la distancia. Gracias a la ausencia de dispersión el beamforming da lugar a un patrón bien definido pero direccional. En este tipo de transmisiones se hace necesario el uso de dominios de beamforming, sobre todo en el caso de múltiples antenas de transmisión. Hay que tener en cuenta que el beamforming requiere el conocimiento previo del canal a utilizar en el transmisor.
• Spatial multiplexing (multiplexación espacial): Consiste en la multiplexación de una señal de mayor ancho de banda en señales de menor ancho de banda iguales transmitidas desde distintas antenas. Si estas señales llegan con la suficiente separación en el tiempo al receptor este es capaz de distinguirlas creando así múltiples canales en anchos de banda mínimos. Esta es una muy buena técnica para aumentar la tasa de transmisión, sobre todo en entornos hostiles a nivel de relación señal ruido. Únicamente está limitado por el número de antenas disponibles tanto en receptor como en transmisor. No requiere el conocimiento previo del canal en el transmisor o receptor. Para este tipo de transmisiones es obligatoria una configuración de antenas MIMO.
• Diversidad de código: Son una serie de técnicas que se emplean en medios en los que por alguna razón solo se puede emplear un único canal, codificando la transmisión mediante espaciado en el tiempo y la diversidad de señales disponibles dando lugar al código espacio-tiempo. La emisión desde varias antenas basándose en principios de ortogonalidad es aprovechada para aumentar la diversidad de la señal.

La multiplexación espacial puede ser combinada con el Beamforming cuando el canal es conocido en el transmisor o combinado con la diversidad de código cuando no es así. La distancia física entre las antenas ha de ser grande en la estación base para así permitir múltiples longitudes de onda. El espaciado de las antenas en el receptor tiene que ser de al menos 0,3 veces la longitud de onda para poder distinguir las señales con claridad.

Aplicaciones de la tecnología MIMO

El estándar en desarrollo IEEE 802.11n utilizará esta tecnología para lograr velocidades hipotéticas de hasta 600 Mbit/s, esto es 10 veces más que el límite teórico del 802.11g, el protocolo de red inalámbrico más utilizado desde inicios del siglo XXI.

Además de esto está prevista su utilización en los llamados terminales de 4G, los cuales han sido ya probados experimentalmente con éxito logrando tasas de transferencia de hasta 100 Mbit/s a una distancia de 200 m.

Aplicado a la Tecnología 802.11N:

MIMO es una parte de la especificación 802.11n. Notaciones diferentes pueden ser utilizados para describir las capacidades MIMO de un dispositivo dado.

TxR:S
T: Número de cadenas de transmisión de radio
R: Número de recibir cadenas de radio
S: Número de flujos de datos espaciales

1x1:1 - 150Mbps transmitir y recibir
1x2:2 - 150Mbps transmitir, 300Mbps recibir
2x2:2 - 300Mbps transmitir y recibir
2x3:2 - 300Mbps transmitir y recibir
3x3:2 - 300Mbps transmitir y recibir
3x3:3 - 450Mbps transmitir y recibir