송신과 수신 양쪽에서 여러 안테나를 사용하는 무선 통신 기술(Multiple-Input Multiple-Output). 다른 데이터를 같은 주파수로 동시에 보내는 공간 다중화로 전송 속도를 높이거나, 같은 데이터를 여러 경로로 보내는 다이버시티로 신뢰성을 높인다. 공간 다중화로 보낼 수 있는 스트림 수는 송신과 수신 안테나 수 중 적은 쪽이 상한이 된다.
일본어 명칭: MIMO(多入力多出力)
MIMO(다중 입력 다중 출력)은(는) 무선 통신의 기초 등 1개 분야의 연습 문제 2개에 나와요.
분야: 무선 통신의 기초
송신 안테나와 수신 안테나의 조합마다 전파가 전달되는 방식(전파 경로)은 조금씩 다릅니다. 수신 측은 이미 알고 있는 참조 신호로부터 이 전파 경로의 차이를 추정하고, 각 수신 안테나에 겹쳐서 도착한 신호를 연립 방정식을 풀듯이 분리합니다. 이렇게 하여 같은 주파수·같은 시간에 여러 데이터 흐름(스트림)을 보낼 수 있으므로, 대역폭을 늘리지 않고 전송 속도를 높일 수 있습니다.
공간 다중화에는 전파 경로끼리 충분히 달라야 합니다. 건물 등에서 반사가 많이 일어나는 환경에서는 전파 경로의 차이가 커져 많은 스트림을 분리할 수 있습니다. 반대로 가시거리가 확보된 장소에서 경로가 비슷하면 전파 경로의 상관이 높아져 사용할 수 있는 스트림 수가 줄어듭니다. 또한 각 스트림에 전력을 나누므로 S/N이 충분히 높아야 합니다.
1대의 단말에 여러 스트림을 보내는 단일 사용자 MIMO에 대해, 기지국이나 액세스 포인트가 여러 단말에 각각의 스트림을 동시에 보내는 방식을 다중 사용자 MIMO라고 부릅니다. 기지국에 수십 개 이상의 안테나 소자를 늘어놓는 매시브 MIMO에서는 빔포밍으로 각 단말을 향한 빔을 만들어 다수의 단말과 동시에 통신할 수 있습니다. 5G NR 기지국 등에서 사용되고 있습니다.
정답: A. 2
MIMO의 공간 다중화에서는 여러 송신 안테나에서 다른 데이터를 같은 주파수로 동시에 보내고, 수신 측에서는 송수신 안테나 조합마다 다른 전파 경로의 차이를 이용하여 각각의 데이터를 분리합니다. 분리할 수 있는 스트림 수는 송신과 수신 안테나 수 중 적은 쪽이 상한이며, 여기서는 min(4, 2) = 2입니다. 실제로는 가시거리가 확보된 장소 등에서 전파 경로끼리 비슷하면(상관이 높으면) 상한보다 적은 스트림밖에 사용할 수 없습니다.
빔포밍은 여러 안테나 소자의 위상을 조정하여 전파를 특정 방향으로 모으는 기술입니다. MIMO는 여러 안테나로 송수신하는 구조 전체를 가리키며, 그 안에서 공간 다중화, 다이버시티, 빔포밍이 사용됩니다. 매시브 MIMO에서는 빔포밍으로 단말마다 빔을 만들고 공간 다중화와 조합하고 있습니다.
일반적으로 송신 안테나 수×수신 안테나 수를 나타냅니다. 4×4 MIMO라면 공간 다중화로 최대 4개의 스트림을 보낼 수 있습니다. 단말 쪽 안테나가 2개뿐이라면 액세스 포인트가 4개라도 그 단말에 보낼 수 있는 스트림은 최대 2개입니다.
MIMO의 공간 다중화에서는 여러 송신 안테나에서 다른 데이터를 같은 주파수로 동시에 보내고, 수신 측에서는 송수신 안테나 조합마다 다른 전파 경로의 차이를 이용하여 각각의 데이터를 분리합니다.
송신 안테나 4개, 수신 안테나 2개인 MIMO에서 공간 다중화에 의해 같은 주파수·같은 시간에 보낼 수 …6 GHz 이하의 대역에서도 기지국에 다수의 소자를 늘어놓는 매시브 MIMO가 공간 다중화로 많은 단말과 동시에 통신하기 위해 사용되고 있습니다.
5G 밀리미터파 대역의 기지국이나 단말에서 다수의 안테나 소자를 늘어놓은 어레이 안테나에 의한 빔포밍이 사…빔포밍(Beamforming) 링크 버짓(Link Budget) 섀넌의 정리(Shannon's Theorem) 숨은 단말 문제(Hidden Node Problem) 슈퍼헤테로다인 방식(Superheterodyne) 자유 공간 전파 손실(Free-space Path Loss) 잡음 지수(NF) 직접 변환 방식(Direct Conversion) 페이딩(Fading) BLE(Bluetooth Low Energy)