ما هو الفرق بين هوائي ميمو والهوائي الطبيعي؟

مقدمة في هوائيات MIMO واختلافاتها عن الهوائيات العادية

أصبحت الهوائيات MIMO (متعددة المدخلات متعددة الإخراج) مكونًا حاسمًا في أنظمة الاتصالات اللاسلكية الحديثة. لفهم الفرق بين هوائي MIMO والهوائي الطبيعي ، من الضروري أولاً أن يكون لديك فهم واضح لما يستلزمه كل نوع. على النقيض من الهوائي الطبيعي ، الذي يشار إليه غالبًا باسم هوائي مخرج واحد (SISO) ، كان الخيار التقليدي للتواصل اللاسلكي لسنوات عديدة. ومع ذلك ، مع زيادة الطلب على معدلات البيانات المرتفعة وتحسين الأداء ، ظهرت هوائيات MIMO كبديل متفوق في العديد من التطبيقات.

تم تصميم أنظمة هوائي MIMO لاستخدام هوائيات متعددة في كل من جهاز الإرسال ونهايات المتلقي. يتيح ذلك نقل واستقبال تدفقات البيانات المتعددة في وقت واحد ، مما يعزز بشكل كبير إنتاجية البيانات والكفاءة الطيفية لرابط الاتصال اللاسلكي. في المقابل ، يقتصر الهوائي العادي عادة على التعامل مع دفق بيانات واحد في وقت واحد.

بنية فعلية واختلافات التكوين

واحدة من أكثر الاختلافات الملحوظة بين هوائيات MIMO والهوائيات العادية تكمن في بنيتها المادية والتكوين. يتكون الهوائي الطبيعي عادة من عنصر مشع واحد ، وهو مسؤول عن نقل واستلام الموجات الكهرومغناطيسية. على سبيل المثال ، هو هوائي ثنائي القطب البسيط المستخدم في العديد من مستقبلات الراديو المنزلية هو نوع من الهوائي العادي مع تصميم مباشر.

من ناحية أخرى ، غالبًا ما تأتي هوائيات Mimo في صفائف من عناصر الهوائي المتعددة. يمكن ترتيب هذه المصفوفات في تكوينات مختلفة مثل المصفوفات الخطية أو المصفوفات المستوية أو حتى الأشكال الهندسية الأكثر تعقيدًا اعتمادًا على متطلبات التطبيق المحددة. تعمل عناصر الهوائي المتعددة في هوائي MIMO معًا بطريقة منسقة لتحقيق خصائص الأداء المحسّنة المرتبطة بتقنية MIMO.

على سبيل المثال ، في نظام MIMO 2 × 2 (مما يعني وجود هوائيان في جهاز الإرسال والهوائيات في جهاز الاستقبال) ، تم تصميم صفيف الهوائي في كل طرف بعناية لتحسين التنوع المكاني والمكاسب المتعددة. يعد التباعد المادي بين عناصر الهوائي في صفيف MIMO عاملاً حاسمًا أيضًا. عادة ما يتم اختياره لضمان أن الإشارات المستلمة أو التي يتم نقلها بواسطة كل عنصر لها فصل مكاني كافٍ لتمكين خوارزميات معالجة MIMO للتمييز بشكل فعال بين تدفقات البيانات المختلفة.

خصائص الأداء: إنتاجية البيانات والكفاءة الطيفية

عندما يتعلق الأمر بالأداء ، فإن الاختلافات بين هوائيات MIMO والهوائيات العادية مهمة للغاية. يعد إنتاجية البيانات مقياسًا رئيسيًا يقيس كمية البيانات التي يمكن إرسالها أو استلامها عبر رابط لاسلكي في فترة زمنية معينة.

الهوائيات العادية ، بسبب طبيعتها ذات الطابع الواحد ، لها قدرة محدودة للبيانات. يمكنهم فقط نقل واستقبال دفق بيانات واحد في وقت واحد ، مما يقيد السرعة الكلية لنقل البيانات. في شبكة المنطقة المحلية اللاسلكية النموذجية (WLAN) باستخدام هوائي عادي ، قد تكون معدلات البيانات كافية للتطبيقات الأساسية مثل تصفح الويب والبريد الإلكتروني ، ولكن يمكن أن تصبح بسرعة عنق الزجاجة عند التعامل مع المهام الأكثر تطلبًا مثل تدفق الفيديو عالي الدقة أو تنزيلات الملفات الكبيرة.

هوائيات MIMO ، من ناحية أخرى ، تقدم تحسنا كبير في إنتاجية البيانات. من خلال تمكين الإرسال المتزامن واستقبال تدفقات البيانات المتعددة ، يمكن أن تتكاثر تقنية MIMO مع معدل البيانات الفعال. في بعض الحالات ، يمكن أن يحقق نظام هوائي MIMO المصمم جيدًا عدة مرات إنتاجية بيانات نظام هوائي طبيعي مماثل. على سبيل المثال ، في نظام MIMO 4 × 4 المستخدم في المحطات الأساسية 5G الحديثة ، يمكن أن تكون معدلات البيانات أوامر ذات حجم أعلى من ما يمكن أن يوفره هوائي عادي واحد ، مما يتيح تدفقًا سلسًا لمقاطع فيديو متعددة عالية الدقة في وقت واحد أو نقل سريع لكميات كبيرة من البيانات.

الكفاءة الطيفية هي جانب آخر مهم من الأداء. إنه يشير إلى مدى كفاءة طيف التردد الراديوي المتاح لإرسال البيانات. الهوائيات العادية لها كفاءة طيفية أقل نسبيًا حيث لا يمكنها سوى استخدام قناة واحدة أو نطاق تردد لنقل البيانات في وقت معين. يمكن أن تحقق هوائيات MIMO ، من خلال قدرتها على تعدد تدفقات البيانات المتعددة داخل نطاق التردد نفسه ، كفاءة طيفية أعلى بكثير. هذا يعني أنه يمكن نقل المزيد من البيانات ضمن نفس الكمية من الطيف المخصص ، وهو أمر بالغ الأهمية في مشهد الاتصالات اللاسلكية اليوم حيث تكون موارد الطيف محدودة وقيمة للغاية.

استقبال الإشارة والتعامل مع التداخل

الطريقة التي يختلف بها هوائيات MIMO والهوائيات الطبيعية مع استقبال إشارة وتداخلها بشكل كبير. يتلقى الهوائي الطبيعي إشارة واحدة في وقت واحد ، وتتعتمد قدرته على التعامل مع التداخل بشكل أساسي على خصائص التصميم الخاصة به مثل مكاسبها وتوجيهتها واستقطابها.

على سبيل المثال ، إذا كان هناك تداخل من الأجهزة اللاسلكية القريبة الأخرى التي تعمل على نفس الترددات المجاورة ، فقد يكافح الهوائي الطبيعي لفصل الإشارة المطلوبة عن التداخل. هذا يمكن أن يؤدي إلى جودة إشارة متدهورة وتقليل الأداء. في بيئة لاسلكية مزدحمة مثل مبنى سكني مع شبكات Wi-Fi متعددة ، قد يعاني الجهاز العادي المجهز بالوحود من قطرات متكررة في سرعة الاتصال أو حتى فقدان الإشارة الكاملة بسبب التداخل.

هوائيات MIMO ، ومع ذلك ، لها ميزة في هذا الصدد. يمكن لعناصر الهوائي المتعددة في نظام MIMO تلقي إشارات من اتجاهات مكانية مختلفة في وقت واحد. يتيح هذا التنوع المكاني هوائيات MIMO لمكافحة التدخل الفعال. من خلال الجمع بين الإشارات التي تتلقاها عناصر الهوائي المختلفة باستخدام تقنيات معالجة الإشارات المتقدمة ، لا يمكن لهوائيات MIMO فصل الإشارة المطلوبة عن التداخل فحسب ، بل تعزز أيضًا قوة الإشارة الكلية. على سبيل المثال ، في سيناريو الاتصالات المحمولة حيث يتحرك المستخدم في منطقة ذات مستويات مختلفة من التداخل ، يمكن للهاتف الذكي المجهز بالهوائي MIMO الحفاظ على اتصال أكثر استقرارًا وموثوقية مقارنةً بجهاز به هوائي عادي.

علاوة على ذلك ، يمكن للهوائيات MIMO أيضًا استخدام تقنية تسمى شكل شعاع. يمكّن Beamforming هوائي MIMO من تركيز الإشارات المرسلة والمستقبل في اتجاهات محددة ، مما يزيد من تعزيز قوة الإشارة في الاتجاه المطلوب وتقليل التداخل في اتجاهات أخرى. هذا مفيد بشكل خاص في التطبيقات مثل محطات القاعدة اللاسلكية حيث من المهم توجيه الإشارات نحو المستخدمين المقصودين مع تقليل التداخل مع المستخدمين أو الأجهزة القريبين الآخرين.

التطبيقات والملاءمة في بيئات مختلفة

يعتمد الاختيار بين هوائي MIMO والهوائي الطبيعي أيضًا على التطبيق المحدد والبيئة التي سيتم استخدامها فيها.

لا تزال الهوائيات العادية تستخدم على نطاق واسع في العديد من التطبيقات البسيطة والأسعار المنخفضة. على سبيل المثال ، في بعض أنظمة الاتصالات الراديوية الأساسية حيث يكون المتطلب فقط هو نقل واستقبال رسائل بيانات الصوت أو البسيطة على مسافات قصيرة ، يمكن أن يكون الهوائي العادي كافيًا. كما أنها موجودة عادة في الأجهزة اللاسلكية القديمة التي لا تتطلب إمكانات نقل البيانات عالية السرعة. في منطقة ريفية حيث تكون حركة المرور اللاسلكية خفيفة نسبيًا والحاجة الرئيسية للاتصال الأساسي ، قد يكون هوائي طبيعي على الهاتف المحمول أو جهاز إرسال أجهزة إرسال اللاسلكي كافية.

هوائيات MIMO ، من ناحية أخرى ، هي الخيار المفضل للتطبيقات التي تتطلب معدلات بيانات عالية وأداء موثوق به. في البيئات الحضرية الحديثة حيث توجد كثافة عالية من الأجهزة اللاسلكية والحاجة إلى نقل البيانات السريعة ، كما هو الحال في مبنى المكاتب المزدحم أو مركز التسوق ، تعد هوائيات MIMO ضرورية. يتم استخدامها على نطاق واسع في شبكات 5G للهاتف المحمول ، حيث الهدف هو توفير سرعات بيانات سريعة للغاية لتطبيقات مثل تدفق الفيديو عالي الدقة والألعاب عبر الإنترنت والحوسبة السحابية في الوقت الفعلي. تعتبر هوائيات MIMO حاسمة أيضًا في شبكات المناطق المحلية اللاسلكية (WLANS) في الشركات الكبيرة أو النقاط الساخنة العامة للتعامل مع حركة المرور الكثيفة لمستخدمين متعددين في وقت واحد.

هناك مجال آخر حيث يكون هوائيات MIMO في بيئات ذات تداخل كبير. على سبيل المثال ، في الإعدادات الصناعية حيث توجد العديد من الآلات الكهربائية ومصادر أخرى من التداخل الكهرومغناطيسي ، يمكن للهوائيات MIMO التعامل بشكل أفضل مع التداخل والحفاظ على رابط اتصال مستقر مقارنة بهوائيات طبيعية. وبالمثل ، في ملعب أو مكان للحفلات الموسيقية حيث يوجد الآلاف من الأجهزة المحمولة المستخدمة في وقت واحد ، يمكن أن يضمن هوائيات MIMO أن كل جهاز يحصل على اتصال موثوق ومعدلات بيانات عالية على الرغم من البيئة اللاسلكية المزدحمة.

التفاصيل الفنية ومبادئ العمل لهوائيات MIMO

لفهم قدرات ومزايا هوائيات MIMO بشكل كامل على الهوائيات العادية ، من الضروري التعمق في تفاصيلهم الفنية ومبادئ العمل.

تعمل هوائيات MIMO على أساس مبادئ الإرسال المكاني والتنوع المكاني. تعدد الإرسال المكاني هو تقنية رئيسية تمكن هوائيات MIMO من نقل تدفقات بيانات مستقلة متعددة في وقت واحد عبر نفس نطاق التردد. يتم تحقيق ذلك من خلال استغلال الفصل المكاني بين عناصر الهوائي المتعددة في صفيف MIMO.

على سبيل المثال ، فكر في نظام MIMO 2x2. في نهاية جهاز الإرسال ، تنقسم البيانات المراد نقلها إلى تدفقات بيانات منفصلة. ثم يتم تعيين كل دفق بيانات لعنصر هوائي مختلف في صفيف هوائي جهاز الإرسال. ينقل عناصر الهوائيان تدفقات البيانات الخاصة بهما في وقت واحد. في نهاية المتلقي ، يتلقى عناصر الهوائي في صفيف هوائي المتلقي الإشارات المشتركة من جهاز الإرسال. يستخدم المتلقي بعد ذلك خوارزميات معالجة الإشارات المتقدمة لفصل واستعادة تدفقات البيانات الأصلية. تضاعف هذه العملية بشكل فعال معدل البيانات الذي يمكن تحقيقه مقارنة بنظام هوائي واحد يعمل على نفس نطاق التردد.

من ناحية أخرى ، يتم استخدام التنوع المكاني لتحسين موثوقية رابط الاتصال اللاسلكي. في بيئة لاسلكية ، يمكن أن تختلف قوة الإشارة اختلافًا كبيرًا بسبب عوامل مثل التلاشي ، والتي تسببها تداخل الموجات المتعددة المنعكسة والمنكسرة. يمكن للهوائيات MIMO مع عناصر هوائي متعددة الاستفادة من هذا التنوع المكاني. قد يتلقى كل عنصر من عناصر الهوائي نسخة مختلفة قليلاً من الإشارة بسبب موقعها المكاني المختلفة. من خلال الجمع بين هذه الإصدارات المختلفة من الإشارة في المتلقي باستخدام تقنيات معالجة الإشارات المناسبة ، يمكن تعزيز جودة الإشارة الإجمالية ، ويمكن تقليل احتمال فقدان الإشارة أو التدهور بسبب التلاشي.

يعتمد أداء هوائيات MIMO أيضًا على عدة عوامل أخرى مثل عدد عناصر الهوائي في الصفيف ، والتباعد بين العناصر ، واستقطاب عناصر الهوائي. يحدد عدد عناصر الهوائي الحد الأقصى لعدد تدفقات البيانات المستقلة التي يمكن نقلها واستلامها في وقت واحد. على سبيل المثال ، يمكن لنظام MIMO 4 × 4 التعامل مع ما يصل إلى أربعة تدفقات بيانات مستقلة ، في حين أن نظام MIMO 8x8 يمكنه التعامل مع المزيد. يعد التباعد بين عناصر الهوائي أمرًا بالغ الأهمية لأنه يؤثر على الفصل المكاني بين الإشارات المرسلة واستلامها بواسطة كل عنصر. إذا كان التباعد صغيرًا جدًا ، فقد لا يتم فصل الإشارات بشكل كافٍ ، مما يؤدي إلى تدهور الأداء. يلعب استقطاب عناصر الهوائي أيضًا دورًا. يمكن استخدام تكوينات الاستقطاب المختلفة لتعزيز أداء نظام MIMO ، على سبيل المثال ، باستخدام كل من الاستقطاب الرأسي والأفقي لزيادة تنوع الإشارات المستلمة.

خوارزميات معالجة الإشارات في أنظمة MIMO

توجد خوارزميات معالجة الإشارات في قلب أنظمة هوائي MIMO وهي مسؤولة عن تمكين النقل الفعال واستقبال تدفقات البيانات المتعددة. هناك العديد من الخوارزميات الرئيسية المستخدمة في أنظمة MIMO ، ولكل منها وظيفتها وأهميتها الخاصة.

واحدة من أهم الخوارزميات هو الحد الأقصى لخوارزمية الكشف عن الاحتمال (MLD). يتم استخدام خوارزمية MLD في نهاية المتلقي لتقدير رموز البيانات المرسلة على الأرجح بناءً على الإشارات المستلمة. يأخذ في الاعتبار خصائص القناة بين جهاز الإرسال والمستقبل ، بما في ذلك آثار التلاشي والتداخل والضوضاء. من خلال مقارنة الإشارات المستلمة مع جميع المجموعات الممكنة من رموز البيانات المرسلة واختيار المجموعة التي لديها أعلى احتمال لكونها الصحيح ، يمكن لخوارزمية MLD استعادة تدفقات البيانات الأصلية بدقة حتى في وجود تداخل وضوضاء كبيرة.

خوارزمية أخرى شائعة الاستخدام هي خوارزمية الصفر (ZF). تهدف خوارزمية ZF إلى إلغاء التداخل بين تدفقات البيانات المختلفة التي يتم نقلها واستلامها. يقوم بذلك عن طريق حساب عكس مصفوفة القناة التي تصف العلاقة بين جهاز الإرسال والهوائيات المتلقي. من خلال تطبيق عكس مصفوفة القناة على الإشارات المستلمة ، يمكن لخوارزمية ZF فصل تدفقات البيانات المختلفة وإزالة التداخل بينها ، مما يسمح باستقبال أنظف لكل دفق بيانات.

كما أن الحد الأدنى لخوارزمية الخطأ المربعة (MMSE) تستخدم أيضًا على نطاق واسع في أنظمة MIMO. تجمع خوارزمية MMSE بين مبادئ كل من خوارزميات MLD و ZF. يحاول تقليل الخطأ المربع المتوسط ​​بين رموز البيانات المقدرة والبيانات المرسلة الفعلية. من خلال مراعاة كل من التداخل والضوضاء في الإشارات المستلمة ، يمكن لخوارزمية MMSE أن توفر استردادًا أكثر دقة وموثوقية لتيارات البيانات مقارنة باستخدام خوارزميات MLD أو ZF وحدها.

تتطور خوارزميات معالجة الإشارات هذه باستمرار ويتم تحسينها للتكيف مع المتطلبات المتغيرة لأنظمة الاتصالات اللاسلكية. على سبيل المثال ، في أنظمة MIMO الحديثة 5G ، يتم تطوير خوارزميات أكثر تقدماً للتعامل مع معدلات البيانات المرتفعة للغاية وظروف القناة المعقدة. لا تحتاج هذه الخوارزميات إلى أن تكون فعالة فقط من حيث التعقيد الحسابي ولكن أيضًا تحتاج إلى أن تكون قادرًا على التكيف بسرعة مع التغييرات في البيئة اللاسلكية ، مثل عندما ينتقل المستخدم من مكان إلى آخر أو عندما تظهر مصادر تداخل جديدة.

نمذجة القناة وتأثيرها على أداء هوائي MIMO

نمذجة القناة هي جانب أساسي لفهم وتنبؤ أداء هوائيات MIMO. يمكن أن يكون للقناة اللاسلكية التي يتم من خلالها نقل الإشارات واستلامها تأثير كبير على فعالية تقنية MIMO.

القناة اللاسلكية هي بيئة معقدة وديناميكية تتأثر بعوامل مختلفة مثل التخطيط المادي للمنطقة ، ووجود العقبات ، وحركة الأشياء والمستخدمين. تُستخدم نماذج القناة لوصف خصائص القناة اللاسلكية ، بما في ذلك التوهين والتلاشي وتأخير الإشارات.

بالنسبة لهوائيات MIMO ، يحتاج نموذج القناة إلى مراعاة الخصائص المكانية لعناصر الهوائي المتعددة. تم تطوير نماذج قنوات مختلفة لوصف سلوك قنوات MIMO. على سبيل المثال ، يستخدم نموذج Rayleigh الباهت بشكل شائع لوصف الخصائص الباهتة لقناة لاسلكية عندما يكون هناك العديد من النثرات في البيئة. في نظام MIMO ، يتم توسيع نموذج Rayleigh Pading إلى حساب الارتباط المكاني بين الإشارات التي تتلقاها عناصر هوائي مختلفة.

تأثير نمذجة القناة على أداء هوائي MIMO هو متعدد الأوجه. أولاً ، مطلوب نموذج قناة دقيق لتصميم مجموعة هوائي MIMO وتحسينها. على سبيل المثال ، قد يلزم ضبط التباعد بين عناصر الهوائي بناءً على خصائص القناة المتوقعة لضمان مكاسب الإرسال المكاني الأمثل ومكاسب التنوع. إذا كان نموذج القناة غير دقيق ، فقد لا يؤدي صفيف هوائي MIMO المصمم كما هو متوقع ، مما يؤدي إلى انخفاض إنتاجية البيانات وجودة الإشارة الأكثر فقراً.

ثانياً ، يتم استخدام نماذج القناة لتقييم ومقارنة تصميمات هوائي MIMO المختلفة وخوارزميات معالجة الإشارات. من خلال محاكاة أداء هوائيات MIMO في ظل ظروف قناة مختلفة باستخدام نماذج قناة دقيقة ، يمكن للباحثين والمهندسين تحديد التصميمات والخوارزميات الأكثر فعالية لتطبيق معين. على سبيل المثال ، في سيناريو الاتصالات المحمول حيث من المحتمل أن يتحرك المستخدم في بيئة حضرية معقدة ، يمكن أن يساعد نموذج القناة الذي يعكس بدقة شروط القناة المتغيرة في اختيار أفضل تكوين هوائي MIMO ومعالجة الإشارات للحفاظ على اتصال مستقر وعالي الأداء.

أخيرًا ، تعد نماذج القنوات مهمة للتنبؤ بأداء هوائيات MIMO في التطبيقات في العالم الحقيقي. باستخدام نماذج القناة لتقدير أداء هوائيات MIMO قبل النشر الفعلي ، يمكن لمشغلي الشبكات ومصنعي المعدات اتخاذ قرارات أكثر استنارة حول نوع وتكوين هوائيات MIMO للاستخدام ، مما يضمن أن نظام الاتصال اللاسلكي يفي بمعايير الأداء المطلوبة.

مزايا وعيوب هوائيات MIMO مقارنة بالهوائيات العادية

نظرًا لأننا اكتشفنا الاختلافات في الهيكل والأداء ومبادئ العمل بين هوائيات MIMO والهوائيات العادية ، من المهم الآن تلخيص مزايا وعيوب هوائيات MIMO مقارنة بنظرائهم التقليديين.

مزايا هوائيات ميمو:

1. ** إنتاجية بيانات أعلى **: كما ذكرنا سابقًا ، يمكن للهوائيات MIMO أن تزيد بشكل كبير من إنتاجية بيانات نظام الاتصال اللاسلكي. من خلال تمكين النقل والاستقبال المتزامن لتيارات البيانات المتعددة ، تسمح تقنية MIMO بمعدلات نقل البيانات أسرع بكثير. هذا أمر بالغ الأهمية بشكل خاص في العصر الرقمي اليوم حيث تتطلب تطبيقات تدفق الفيديو عالي الدقة ، وتنزيلات الملفات الكبيرة ، والحوسبة السحابية في الوقت الفعلي اتصالات بيانات عالية السرعة. على سبيل المثال ، في شبكة 5G باستخدام هوائيات MIMO ، يمكن للمستخدمين تجربة سرعات التنزيل التي تزيد عدة مرات مما كان ممكنًا مع الهوائيات العادية التقليدية في شبكات 4G.

2. ** تحسين الكفاءة الطيفية **: هيائيات MIMO أكثر كفاءة في استخدام طيف التردد الراديوي المتاح. من خلال تعدد الإرسال المكاني ، يمكنهم نقل تدفقات بيانات متعددة داخل نطاق التردد نفسه ، وبالتالي زيادة كمية البيانات التي يمكن إرسالها لكل وحدة من الطيف. هذا مفيد للغاية لأن موارد الطيف محدودة وتصبح نادرة بشكل متزايد. مع هوائيات MIMO ، يمكن لمشغلي الشبكات تقديم المزيد من الخدمات والتعامل مع المزيد من المستخدمين ضمن نفس الطيف المخصص ، مما يؤدي إلى استخدام أفضل لموارد التردد الراديوية القيمة.

3. ** استقبال الإشارة المحسّن ومعالجة التداخل **: عناصر الهوائي المتعددة في هوائيات MIMO وقدرتها على الاستفادة من تقنيات التنوع المكاني وتقنيات التكوين الشعاعي تمنحهم ميزة في معالجة استقبال الإشارة والتداخل. يمكنهم تلقي إشارات من اتجاهات مكانية مختلفة ودمجها لتحسين جودة الإشارة الإجمالية. بالإضافة إلى ذلك ، يتيح شكل شعاع هوائيات MIMO تركيز الإشارات المرسلة والمستلمة في اتجاهات محددة ، مما يقلل من التداخل من مصادر أخرى. ينتج عن هذا اتصال لاسلكي أكثر استقرارًا وموثوقية ، حتى في البيئات ذات المستويات العالية من التداخل مثل المناطق الحضرية المزدحمة أو البيئات الصناعية.

4. ** زيادة التغطية والقدرة **: يمكن أن تحسن هوائيات MIMO أيضًا مساحة التغطية وقدرة شبكة لاسلكية. من خلال زيادة إنتاجية البيانات والكفاءة الطيفية ، يمكن تقديم المزيد من المستخدمين داخل منطقة معينة. علاوة على ذلك ، فإن إمكانيات استقبال الإشارة المحسّنة تعني أن الإشارات يمكن أن تصل إلى مسافات أبعد بجودة أفضل ، وبالتالي توسيع منطقة تغطية الشبكة اللاسلكية. يعد هذا مفيدًا بشكل خاص في السيناريوهات حيث يصعب تثبيت محطات أساسية إضافية أو هوائيات ، كما هو الحال في المناطق الريفية أو النائية.

عيوب هوائيات ميمو:

1. ** زيادة التعقيد **: أنظمة هوائي MIMO هي بطبيعتها أكثر تعقيدًا من أنظمة الهوائي العادية. أنها تتطلب خوارزميات وأجهزة معالجة الإشارات المتقدمة لمعالجة الإرسال والاستقبال في وقت واحد لتيارات بيانات متعددة. يتضمن تصميم وتنفيذ هوائيات MIMO اعتبارات مثل التباعد المناسب واستقطاب عناصر الهوائي ، والتي يمكن أن تضيف إلى التعقيد. يمكن أن يؤدي هذا التعقيد المتزايد إلى ارتفاع تكاليف من حيث المعدات والصيانة. على سبيل المثال ، يتطلب تطوير وإنتاج صفائف هوائي MIMO لمحطات قاعدة 5G عمليات تصنيع متطورة ورقائق معالجة الإشارات المتقدمة ، والتي تزيد من تكلفة المعدات.

2. ** استهلاك الطاقة **: نظرًا للحاجة إلى عناصر هوائي متعددة ومعالجة الإشارة المرتبطة بها ، تستهلك هوائيات MIMO طاقة أكثر من الهوائيات العادية. يمكن أن يكون استهلاك الطاقة الإضافي عيبًا كبيرًا ، خاصة في الأجهزة التي تعمل بالبطاريات مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة. في الجهاز المحمول ، يعني استهلاك الطاقة الأعلى عمر بطارية أقصر ، والذي يمكن أن يكون بمثابة إزعاج كبير للمستخدمين. على سبيل المثال ، قد يحتاج الهاتف الذكي المجهز بهوائي MIMO إلى شحنه بشكل متكرر أكثر من الهوائي العادي إذا انخرط المستخدم في أنشطة كثيفة البيانات مثل تدفق مقاطع الفيديو أو تنزيل الملفات الكبيرة.