Gdy obliczenia zbliżają się do fizycznych granic szybkości taktowania, sięgamy po architektury wielordzeniowe. Gdy komunikacja zbliża się do fizycznych granic szybkości transmisji, sięgamy po systemy wieloantenowe. Jakie korzyści skłoniły naukowców i inżynierów do wyboru wielu anten jako podstawy dla 5G i innych form komunikacji bezprzewodowej? Chociaż różnorodność przestrzenna była początkową motywacją do dodawania anten w stacjach bazowych, w połowie lat 90. odkryto, że instalacja wielu anten po stronie nadawczej i/lub odbiorczej otwiera nowe możliwości, nieprzewidywalne w przypadku systemów z pojedynczą anteną. Opiszmy teraz trzy główne techniki w tym kontekście.
**Formowanie wiązki**
Kształtowanie wiązki (Beamforming) to podstawowa technologia, na której opiera się warstwa fizyczna sieci komórkowych 5G. Istnieją dwa rodzaje kształtowania wiązki:
Klasyczne formowanie wiązki, znane również jako formowanie wiązki w linii wzroku (LoS) lub formowanie wiązki fizycznej
Uogólnione formowanie wiązki, znane również jako formowanie wiązki bez widoczności (NLoS) lub wirtualne formowanie wiązki
Idea obu typów formowania wiązki polega na wykorzystaniu wielu anten w celu wzmocnienia siły sygnału kierowanego do konkretnego użytkownika, przy jednoczesnym tłumieniu sygnałów ze źródeł zakłócających. Analogicznie, filtry cyfrowe modyfikują zawartość sygnału w dziedzinie częstotliwości w procesie zwanym filtracją widmową. Podobnie, formowanie wiązki modyfikuje zawartość sygnału w dziedzinie przestrzennej. Dlatego nazywa się je również filtracją przestrzenną.
Fizyczne formowanie wiązki ma długą historię w algorytmach przetwarzania sygnałów w systemach sonarowych i radarowych. Generuje ono rzeczywiste wiązki w przestrzeni kosmicznej do transmisji lub odbioru, a zatem jest ściśle powiązane z kątem nadejścia (AoA) lub kątem odejścia (AoD) sygnału. Podobnie jak OFDM tworzy równoległe strumienie w dziedzinie częstotliwości, klasyczne, czyli fizyczne, formowanie wiązki tworzy równoległe wiązki w dziedzinie kątowej.
Z drugiej strony, w najprostszej postaci, uogólnione lub wirtualne formowanie wiązki oznacza nadawanie (lub odbieranie) tych samych sygnałów z każdej anteny nadawczej (Tx) (lub odbiorczej) z odpowiednimi fazami i wagami wzmocnienia, tak aby zmaksymalizować moc sygnału w kierunku konkretnego użytkownika. W przeciwieństwie do fizycznego kierowania wiązki w określonym kierunku, nadawanie lub odbiór odbywa się we wszystkich kierunkach, ale kluczem jest konstruktywne dodawanie wielu kopii sygnału po stronie odbiorczej w celu złagodzenia efektu zaniku sygnału wielodrogowego.
**Multipleksowanie przestrzenne**
W trybie multipleksowania przestrzennego strumień danych wejściowych jest dzielony na wiele równoległych strumieni w domenie przestrzennej, a każdy strumień jest następnie przesyłany różnymi kanałami nadawczymi (Tx). O ile ścieżki kanałów docierają do anten odbiorczych (Rx) pod wystarczająco różnymi kątami, praktycznie bez korelacji, techniki cyfrowego przetwarzania sygnałów (DSP) mogą przekształcić medium bezprzewodowe w niezależne, równoległe kanały. Tryb MIMO był głównym czynnikiem wzrostu szybkości transmisji danych nowoczesnych systemów bezprzewodowych o rząd wielkości, ponieważ niezależne informacje są jednocześnie przesyłane z wielu anten w tym samym paśmie. Algorytmy detekcji, takie jak wymuszanie zera (ZF), oddzielają symbole modulacji od zakłóceń pochodzących od innych anten.
Jak pokazano na rysunku, w technologii WiFi MU-MIMO wiele strumieni danych jest przesyłanych jednocześnie do wielu użytkowników z wielu anten nadawczych.
**Kodowanie czasoprzestrzenne**
W tym trybie stosowane są specjalne schematy kodowania w czasie i antenach, w porównaniu z systemami z pojedynczą anteną, aby zwiększyć różnorodność sygnału odbiorczego bez utraty szybkości transmisji danych w odbiorniku. Kody przestrzenno-czasowe zwiększają różnorodność przestrzenną bez konieczności estymacji kanału w nadajniku z wieloma antenami.
Concept Microwave to profesjonalny producent komponentów RF 5G do systemów antenowych w Chinach, w tym filtrów dolnoprzepustowych RF, górnoprzepustowych, pasmowo-przepustowych, filtrów wycinających/filtrów zaporowych, duplekserów, dzielników mocy i sprzęgaczy kierunkowych. Wszystkie z nich mogą być dostosowane do Państwa potrzeb.
Witamy na naszej stronie:www.concept-mw.comlub napisz do nas na adres:sales@concept-mw.com
Czas publikacji: 29-02-2024