Qué es el MIMO masivo de las antenas 5G explicado para dummies

Una de las novedades más importantes que trae el 5G es el llamado MIMO masivo, una tecnología que equipan las antenas de las operadoras con las que literalmente enfocan la radiación de forma selectiva en la dirección del usuario, consiguiendo multiplicar por 8 la eficiencia de una antena convencional. Entender cómo funcionan es algo complicado, así que vamos a intentar simplificarlo en esta guia para dummies.

Qué es MIMO

El MIMO (Multiple Input Multiple Output) lleva con nosotros un tiempo. Lo usan las redes inalámbricas desde el WiFi 4/n y las redes móviles desde que se lanzó el 4G. Consiste en aprovechar los diferentes trayectos que sigue la señal en el espacio hasta llegar al cliente para crear flujos paralelos que directamente duplican la velocidad. Es algo así como lo que hacen tus oídos al escuchar en estéreo las señales que vienen de dos altavoces.

MIMO se puede combinar con la formación de haces, lo que llamamos beamforming. Cuando un punto de acceso tiene varias antenas, modificando ligeramente la señal que emite cada una se puede enfocar la radiación en la dirección que está el usuario. Hacerlo tiene varias ventajas. Mejora la potencia de la señal en la dirección que nos interesa sin desperdiciar energía ni generar interferencias en el resto. Esto permite radiar a la vez varias señales distintas en diferentes direcciones sin que se interfieran. Así nace el MU-MIMO, o MIMO multiusuario.

Cualquier router WiFi 5 wave 2, WiFi 6 y red 4G actual ya hace uso de esta técnica para aprovechar más eficientemente el espectro y enfocar la radiación en la medida de lo posible hacia dónde están los usuarios a los que da cobertura.

Normalmente los puntos de acceso wifi y los paneles radiantes de telefonía móvil emplean MIMO 4:4 (o 4T4R, notación más común en telefonía móvil). Esto significa que el emisor ofrece 4 flujos y soporta clientes capaces de recibir hasta 4 flujos. La mayoría de los móviles tienen 4 antenas para conectarse a la red móvil y 2 para el wifi. Así, cuando un móvil se conecta a un panel 4T4R utiliza sus 4 flujos y cuando se conecta a un punto wifi MIMO 4:4, utiliza 2. ¿Para qué sirven los otros 2 que sobran en este último caso? Entre otras cosas para atender a otro usuario justo en el mismo instante temporal.

Qué es el MIMO masivo

Con el 5G alguien pensó en llevar esta técnica mucho más lejos. ¿Qué pasa si ponemos a trabajar 64 antenas MIMO en paralelo?

Como puedes ver en la imagen de la antena Ericsson empleada por Vodafone en Alemania, o en la de Nokia sobre estas líneas, este panel está formado por una matriz de 8 filas con 8 antenas cada una. 64 en total. Esta cantidad de elementos radiantes le permite enfocar con mucha más precisión el haz de radiación, tanto a lo ancho como a lo alto, de forma que este puede ser mucho más selectivo y llegar más lejos. Puesto que cada móvil hemos visto que solo usa 4 flujos y el panel ofrece 64, en el mismo instante que radia para los usuarios en una dirección puede radiar hacia los usuarios ubicados en otras 7 direcciones. Todo usando las mismas frecuencias en el mismo instante temporal.

Los paneles con MIMO masivo suelen utilizar la banda 5G n78 situada en 3,5 MHz, donde las operadoras disponen de unos 100 MHz. Con este ancho pueden ofrecer un caudal de unos 376 Mbps por flujo MIMO. Solo hace falta que lo multipliques por 64 para ver la brutal velocidad que es capaz de suministrar el 5G con MIMO masivo a cientos de usuarios a la vez: unos 24 Gbps. Ahora multiplícalo por los 3 sectores que tiene una estación base media.

Cómo identificar una antena 5G n78 con MIMO masivo

Las operadoras suelen utilizar paneles MIMO 2T2R en las frecuencias por debajo del GHz, MIMO 4T4R en las medias y MIMO masivo 32T32R o 64T64R a partir de los 3,5 GHz. Identificarás estas antenas por su forma cuadrada y reducido tamaño en comparación con el resto de paneles.