Как вы, наверняка, знаете, для работы мобильной связи нужны минимум 2 антенны — передающая и принимающая. На базовой станции оператора стоит большая антенна, которая передает сигнал и одна антенна поменьше находится на вашем устройстве и принимает этот сигнал (аналогично они работают и в обратную сторону). Эта простая технология эффективно действует для голосовой связи, однако для быстрого интернета её пропускной способности в наши дни не хватает.
Сотовые операторы постоянно увеличивают заявленную скорость. 3G-интернет в первых сериях смартфонов работал на скорости 3,6 Мбит/сек, затем она росла ступенями в 7,2 Мбит/с (2007 г.), 21 Мбит/с (2008 г.), 42 Мбит/с и до 100 Мбит/с (4G в конце 2011 г.). С приходом 5G скорость может вырасти еще минимум в 4 раза.
Однако чтобы обеспечить такую скорость, должна вырасти пропускная способность канала связи. Но как это можно сделать?
Каждой базовой станции присвоена определенная полоса частот, на которых она может передавать и принимать сигнал, а каждому подключенному абоненту выделен небольшой канал определенного частотного диапазона. Это значит, что одна вышка имеет ограниченное число клиентов, которые она может обслуживать, не будучи при этом перегруженной.
Чтобы увеличить скорость интернета, необходимо расширить канал для каждого абонента, а значит, уменьшить количество этих абонентов. Соответственно, при таком подходе потребуется увеличить количество вышек — и так поступают часто, особенно в условиях города. Но число базовых станций в сельской местности увеличить сложнее. И если мы не можем улучшить передачу или построить новые вышки, можно увеличить количество антенн. Именно для этого и используется технология MIMO.
MIMO расшифровывается как Multiple-In, Multiple-Out, что переводится как «множественный вход, множественный выход».
Принцип работы MIMO таков: информация от базовой станции к абонентскому устройству передаётся двукратно, через разные излучатели в одной антенне. Эти излучатели располагаются относительно друг друга под углом 90 градусов в виде креста. То есть, фактически, происходит дублирование и сигнала и передача его одновременно под двумя разными углами.
При этом на пути к принимающему устройству (смартфону, роутеру, MIMO-антенне) по-разному наклонённые потоки отражаются от разных препятствий: построек, возвышенностей и т. д., из-за чего ослабляются, но за счет дублирования данных больше шансов, что информация не потеряется по пути и её не надо будет «переспрашивать».
Чтобы работать с таким сигналом, абонентское устройство также должно иметь 2 антенны, принимающие эти два потока информации под разными углами.
Таким образом, создаются 2 канала между станцией и устройством клиента, работающих в выделенной полосе частот, но более эффективно. Но часто двумя каналами не ограничиваются — существует MIMO более высоких порядков, например, 4×4 и 8×8, что позволяет разогнать 4G еще быстрее.
В наружных 4G антеннах применяется технология MIMO до 8×8. Благодаря этому достигается высокая скорость передачи, обеспечивается надежное и высококачественное соединение отличного качества.