MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) ایک ٹیکنالوجی ہے جو وائرلیس کمیونیکیشن کے شعبے میں سگنل بھیجنے اور وصول کرنے کے لیے ایک سے زیادہ اینٹینا استعمال کرتی ہے۔ MIMO ٹیکنالوجی بنیادی طور پر Wi-Fi (وائی فائی) اور موبائل کمیونیکیشن کے شعبے میں استعمال ہوتی ہے، جو سسٹم کی صلاحیت، کوریج اور سگنل ٹو شور کے تناسب کو مؤثر طریقے سے بہتر بنا سکتی ہے۔ عام طور پر، M×N MIMO کا مطلب ہے کہ بھیجنے والے سرے پر M اینٹینا اور وصول کرنے والے سرے پر N اینٹینا ہیں۔
SISO سے MIMO تک
SISO(سنگل ان پٹ سنگل آؤٹ پٹ)
MIMO کو متعارف کرانے سے پہلے، ہمیں یہ بتانا ہوگا کہ SISO کیا ہے۔ SISO سنگل ارسال اور وصول ہے، ایک واحد ان پٹ اور سنگل آؤٹ پٹ سسٹم ہے، ٹرانسمیٹنگ اینٹینا اور وصول کرنے والے اینٹینا کے درمیان راستہ منفرد ہے، اور ٹرانسمیشن 1 سگنل ہے۔ وائرلیس سسٹمز میں، ہم ہر سگنل کو ایک مقامی سٹریم کے طور پر بیان کرتے ہیں۔
چونکہ ٹرانسمیشن اور وصول کرنے والے اینٹینا کے درمیان راستہ منفرد ہے، اس طرح کا ٹرانسمیشن سسٹم ناقابل اعتبار ہے اور ترسیل کی شرح محدود ہے۔
SIMO(سنگل ان پٹ ایک سے زیادہ آؤٹ پٹ)
SISO کی ناقابل اعتبار اور محدود صورتحال کو تبدیل کرنے کے لیے، ٹرمینل پر ایک اینٹینا شامل کیا جاتا ہے، تاکہ وصول کنندہ ایک ہی وقت میں دو سگنل وصول کر سکے، یعنی سنگل بھیجیں اور زیادہ وصول کریں۔ اس طرح کا ٹرانسمیشن سسٹم سنگل ان پٹ ایک سے زیادہ آؤٹ پٹ ہے، یعنی SIMO۔
اگرچہ دو سگنل ہیں، دونوں سگنل ایک ہی ٹرانسمیٹنگ اینٹینا سے بھیجے جاتے ہیں، اس لیے بھیجے گئے ڈیٹا ایک جیسا ہے، اور ٹرانسمیشن اب بھی صرف ایک سگنل ہے۔ اس طرح، اس سے کوئی فرق نہیں پڑتا کہ ایک سگنل کا کچھ حصہ ضائع ہو جائے، جب تک کہ ٹرمینل دوسرے سگنل سے مکمل ڈیٹا حاصل کر سکے۔ اگرچہ زیادہ سے زیادہ صلاحیت اب بھی ایک راستہ ہے، وشوسنییتا دوگنا ہے. اس نقطہ نظر کو استقبالیہ تنوع کہا جاتا ہے۔
MISO(متعدد ان پٹ سنگل آؤٹ پٹ)
اگر ہم اس کے بارے میں سوچنے کے انداز کو تبدیل کرتے ہیں، تو کیا ہوگا اگر ہم ٹرانسمیٹ کرنے والے اینٹینا کی تعداد کو دو تک بڑھا دیں اور موصول ہونے والے اینٹینا کی تعداد کو ایک تک برقرار رکھیں؟
کیونکہ وہاں صرف ایک وصول کرنے والا اینٹینا ہے، دونوں راستوں کو بالآخر ایک میں ملانا پڑتا ہے، جس کی وجہ سے ٹرانسمیشن کرنے والا اینٹینا صرف ایک ہی ڈیٹا بھیج سکتا ہے، اور ٹرانسمیشن اب بھی صرف ایک سگنل ہے۔ یہ دراصل SIMO جیسا ہی اثر حاصل کر سکتا ہے، ٹرانسمیشن سسٹم کو ایک سے زیادہ ان پٹ سنگل آؤٹ پٹ، یا MISO کہا جاتا ہے۔ یہ طریقہ اخراج تنوع بھی کہلاتا ہے۔
MIMO(متعدد ان پٹ ایک سے زیادہ آؤٹ پٹ)
اگر ٹرانسیور اینٹینا کو ایک ہی وقت میں بڑھا کر دو کر دیا جائے تو کیا آزادانہ طور پر دو سگنل بھیجنا اور ریٹ کو دوگنا کرنا ممکن ہے؟ جواب ہاں میں ہے، کیونکہ SIMO اور MISO کے پچھلے تجزیے سے، ٹرانسمیشن کی صلاحیت دونوں اطراف میں موجود اینٹینا کی تعداد پر منحصر ہے۔ اور یہ ایک سے زیادہ وصول کرنے والا ایک سے زیادہ ٹرانسمیشن سسٹم MIMO ہے۔
MIMO ٹکنالوجی ایک سے زیادہ اینٹینا کو ایک ہی وقت میں متعدد سگنل بھیجنے اور وصول کرنے کی اجازت دیتی ہے، اور مختلف مقامی سمتوں کو بھیجے جانے والے یا ان سے بھیجے گئے سگنلز کے درمیان فرق کر سکتی ہے۔ خلائی ڈویژن ملٹی پلیکسنگ اور خلائی تنوع ٹیکنالوجی کے ذریعے، نظام کی صلاحیت، کوریج اور سگنل ٹو شور کے تناسب کو بینڈوتھ کی کھپت میں اضافہ کیے بغیر بہتر بنایا جا سکتا ہے۔
MIMO کی اقسام کیا ہیں؟
MIMO ایک ایسی ٹیکنالوجی ہے جو سگنل بھیجنے اور وصول کرنے کے لیے متعدد اینٹینا استعمال کرتی ہے، اصل میں ایک صارف کو ڈیٹا کی ترسیل کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ تاہم، ملٹی یوزر ٹرانسمیشن ٹیکنالوجی کی ترقی کے ساتھ، MIMO کی بنیاد پر متعدد ملٹی یوزر MIMO ٹیکنالوجیز سامنے آئی ہیں۔ تفریق کو آسان بنانے کے لیے، واحد صارف MIMO کو SU-MIMO (واحد صارف MIMO) کہا جاتا ہے۔ ملٹی یوزر MIMO ٹیکنالوجی میں بنیادی طور پر درج ذیل اقسام شامل ہیں۔
MU-MIMO(ملٹی یوزر MIMO): ٹرانسمیٹر کو بیک وقت متعدد صارفین کو ڈیٹا منتقل کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ Wi-Fi 5 اسٹینڈرڈ نے 4 صارفین کے لیے MU-MIMO کو سپورٹ کرنا شروع کیا، اور Wi-Fi 6 اسٹینڈرڈ نے صارفین کی تعداد بڑھا کر 8 کر دی۔
CO-MIMO(کوآپریٹو MIMO):متعدد وائرلیس ڈیوائسز ایک ورچوئل ملٹی اینٹینا سسٹم میں بنتی ہیں تاکہ ملحقہ ٹرانسمیٹنگ ڈیوائسز اور ایک سے زیادہ صارفین کے درمیان ڈیٹا کی بیک وقت منتقلی کا احساس ہو۔
بڑے پیمانے پر MIMO:بڑے پیمانے پر اینٹینا ٹیکنالوجی اینٹینا کی تعداد کو بہت بہتر بناتی ہے، روایتی MIMO عام طور پر 2 سے 8 اینٹینا استعمال کرتا ہے، جبکہ Massive MIMO 64/128/256 اینٹینا تک پہنچ سکتا ہے۔ یہ سسٹم کی صلاحیت اور ٹرانسمیشن کی کارکردگی کو بہت بہتر بنا سکتا ہے، اور یہ 5G موبائل کمیونیکیشن کی کلیدی ٹیکنالوجی ہے۔
موٹے طور پر، کثیر صارف MIMO ٹیکنالوجی کو MIMO ٹیکنالوجی کے طور پر درجہ بندی کیا جا سکتا ہے، لیکن جب ہم MIMO کا حوالہ دیتے ہیں، تو ہم عام طور پر روایتی MIMO تصور، یعنی SU-MIMO کا حوالہ دیتے ہیں۔
MIMO Wi-Fi میں کیسے کام کرتا ہے؟
Wi-Fi فیلڈ میں، MIMO ٹیکنالوجی کو Wi-Fi 4 (802.11n) کے معیار سے شروع کیا گیا ہے۔ MIMO بنیادی طور پر دو اہم ٹیکنالوجیز استعمال کرتا ہے: خلائی تنوع اور خلائی ڈویژن ملٹی پلیکسنگ۔ چاہے یہ تنوع ٹیکنالوجی ہو یا ملٹی پلیکسنگ ٹیکنالوجی، یہ ایک ایسی ٹیکنالوجی ہے جو ایک ڈیٹا کو متعدد ڈیٹا میں بدلتی ہے، جسے اسپیس ٹائم کوڈنگ ٹیکنالوجی کے طور پر درجہ بندی کیا جا سکتا ہے۔
خلائی تنوع
مقامی تنوع ٹیکنالوجی کا خیال ایک ہی ڈیٹا اسٹریم کے مختلف ورژن بنانا، ان کو مختلف اینٹیناز میں انکوڈ اور ماڈیول کرنا اور پھر انہیں منتقل کرنا ہے۔ یہ ڈیٹا سٹریم بھیجے جانے کے لیے اصل ڈیٹا سٹریم ہو سکتا ہے، یا یہ ایک نیا ڈیٹا سٹریم ہو سکتا ہے جو اصل ڈیٹا سٹریم کی ایک خاص ریاضیاتی تبدیلی کے بعد تشکیل پاتا ہے۔ وصول کنندہ موصول ہونے والے سگنل کو الگ کرنے کے لیے اسپیس ایکویلائزر کا استعمال کرتا ہے، پھر ڈیموڈلیٹ اور ڈی کوڈ کرتا ہے، اور اصل سگنل کی بازیافت کے لیے ایک ہی ڈیٹا اسٹریم کے مختلف موصول ہونے والے سگنلز کو جوڑتا ہے۔ مقامی تنوع ٹیکنالوجی زیادہ قابل اعتماد ڈیٹا کی ترسیل کو قابل بناتی ہے۔
مقامی تنوع مؤثر طریقے سے ڈیٹا کی منتقلی کی وشوسنییتا کو بہتر بناتا ہے اور ان منظرناموں پر لاگو ہوتا ہے جہاں ترسیل کا فاصلہ طویل ہو اور شرح زیادہ نہ ہو۔
خلائی ڈویژن ملٹی پلیکسنگ
اسپیس ڈویژن ملٹی پلیکسنگ ٹیکنالوجی کا مطلب ہے کہ منتقل کیے جانے والے ڈیٹا کو متعدد ڈیٹا اسٹریمز میں تقسیم کیا جاتا ہے، جو مختلف اینٹیناز کے ذریعے انکوڈ اور ماڈیول کیے جاتے ہیں، اور پھر منتقل کیے جاتے ہیں، تاکہ نظام کی ترسیل کی شرح کو بہتر بنایا جا سکے۔ اینٹینا ایک دوسرے سے آزاد ہوتے ہیں، ایک اینٹینا ایک آزاد چینل کے برابر ہوتا ہے، وصول کنندہ موصول ہونے والے سگنل کو الگ کرنے کے لیے اسپیس ایکویلائزر کا استعمال کرتا ہے، اور پھر اصل سگنل کو بحال کرنے کے لیے متعدد ڈیٹا اسٹریمز کو ڈیموڈیولڈ، ڈی کوڈ کیا جاتا ہے۔
خلائی ڈویژن ملٹی پلیکسنگ مؤثر طریقے سے ڈیٹا ٹرانسمیشن کی شرح کو بہتر بناتا ہے، اور مختصر ٹرانسمیشن فاصلے اور تیز رفتاری کی ضروریات والے منظرناموں کے لیے موزوں ہے۔
M×N MIMO کیا ہے؟
WLAN مصنوعات کی وضاحتوں میں، عام طور پر ایک اشارے M×N MIMO دیکھیں، جس پر MTNR بھی لکھا ہوا ہے، اس اشارے کا کیا مطلب ہے؟ درحقیقت، یہ MIMO اینٹینا کی تعداد کو ظاہر کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، M بھیجنے والے حصے پر موجود اینٹینا کی تعداد کو ظاہر کرتا ہے، N وصول کرنے والی جانب اینٹینا کی تعداد کو ظاہر کرتا ہے۔ مثال کے طور پر، 4×3 MIMO کا مطلب ہے چار انٹینا ٹرانسمٹ اور تین انٹینا موصول ہوتے ہیں۔
مارکیٹ میں زیادہ تر گھریلو وائرلیس راؤٹرز کئی اینٹینا دیکھ سکتے ہیں، ایک اینٹینا اکثر وصول کرنے اور بھیجنے میں معاون ہوتا ہے، لہذا آپ آسانی سے انٹینا کی تعداد کے مطابق فیصلہ کر سکتے ہیں، انٹینا کی تعداد M اور N کی قدر ہے۔ مثال کے طور پر، 4 اینٹینا کے ساتھ ایک وائرلیس روٹر 4x4 MIMO سمجھا جا سکتا ہے، یقینا، مخصوص مصنوعات کی وضاحتیں غالب ہیں. زیادہ اینٹینا، اعلی کارکردگی، زیادہ مہنگی قیمت.
MIMO سسٹم میں، اگر انٹینا وصول کرنے اور وصول کرنے کی تعداد برابر نہیں ہے تو، مقامی اسٹریمز کی تعداد جو منتقل کی جا سکتی ہیں، وصول کرنے/بھیجنے والے سرے میں چھوٹے انٹینا کی تعداد سے کم یا اس کے برابر ہیں۔ مثال کے طور پر، ایک 4×4 (4T4R) MIMO سسٹم چار یا اس سے کم مقامی ندیوں کو منتقل کر سکتا ہے، جبکہ 3×2 (3T2R) MIMO نظام دو یا ایک مقامی دھارے کو منتقل کر سکتا ہے۔
عملی ایپلی کیشنز میں، اے پی ایس میں 4 انٹینا سے لے کر 16 انٹینا تک بڑی تعداد میں اینٹینا ہوتے ہیں، لیکن ٹرمینلز (جیسے موبائل فون) میں عام طور پر صرف 1-2 اینٹینا ہوتے ہیں۔ یہاں تک کہ اگر اینٹینا ٹیکنالوجی مسلسل بہتر ہو رہی ہے، لیکن ٹرمینل پروڈکٹ کے سائز کے لحاظ سے محدود ہے، یہاں تک کہ اگر یہ 1-2 اینٹینا کو ایڈجسٹ کر سکتا ہے، تو یہ اے پی کے اینٹینا کی تعداد سے بہت کم ہے، جس کا مطلب ہے کہ مقامی کی تعداد جو نہریں منتقل کی جا سکتی ہیں وہ ٹرمینل کے ذریعے محدود ہیں، جس کا نتیجہ یہ نکلتا ہے کہ مقامی ندیوں کی تعداد میں اضافے کی شرح پوری طرح سے نہیں ہو سکتی۔ لطف اندوز ہوا، جس کے نتیجے میں اے پی پر اینٹینا کے وسائل ضائع ہوئے۔ خوش قسمتی سے، ملٹی یوزر MIMO ٹیکنالوجی نے ابھر کر اس مسئلے کو حل کیا ہے، جیسا کہ MU-MIMO، جو ایک AP کو ایک ہی وقت میں متعدد ٹرمینلز کے ساتھ سگنل منتقل کرنے کی اجازت دیتا ہے، اور متعدد ٹرمینلز کے اینٹینا کی کل تعداد کے برابر ہے۔ اے پی کے اینٹینا، تاکہ اے پی کی صلاحیت کو پوری طرح سے چلایا جا سکے۔
