Když se výpočetní technika blíží fyzickým limitům rychlosti hodin, obracíme se k vícejádrovým architekturám. Když se komunikace blíží fyzickým limitům přenosové rychlosti, obracíme se k systémům s více anténami. Jaké výhody vedly vědce a inženýry k volbě více antén jako základu pro 5G a další bezdrátovou komunikaci? Zatímco prostorová diverzita byla původní motivací pro přidání antén na základnových stanicích, v polovině 90. let se zjistilo, že instalace více antén na straně Tx a/nebo Rx otevírá další možnosti, které byly u systémů s jednou anténou nepředvídatelné. Nyní si v této souvislosti popíšeme tři hlavní techniky.
**Tvarování paprsku**
Beamforming je primární technologie, na které je založena fyzická vrstva 5G celulárních sítí. Existují dva různé typy beamformingu:
Klasické tvarování paprsku, známé také jako Line-of-Sight (LoS) nebo fyzické tvarování paprsku
Zobecněné formování paprsku, známé také jako neviditelné (NLoS) nebo virtuální formování paprsku
Myšlenkou obou typů formování paprsku je použití více antén ke zvýšení síly signálu směrem ke konkrétnímu uživateli a zároveň potlačení signálů z rušivých zdrojů. Analogicky digitální filtry mění obsah signálu ve frekvenční doméně v procesu zvaném spektrální filtrování. Podobným způsobem formování paprsku mění obsah signálu v prostorové doméně. Proto se také označuje jako prostorové filtrování.
Fyzikální tvarování paprsku má dlouhou historii v algoritmech zpracování signálu pro sonarové a radarové systémy. Vytváří skutečné paprsky v prostoru pro vysílání nebo příjem, a proto úzce souvisí s úhlem příchodu (AoA) nebo úhlem odchodu (AoD) signálu. Podobně jako OFDM vytváří paralelní proudy ve frekvenční doméně, klasický nebo fyzikální tvarování paprsku vytváří paralelní paprsky v úhlové doméně.
Na druhou stranu, ve svém nejjednodušším provedení, zobecněné nebo virtuální tvarování paprsku znamená vysílání (nebo příjem) stejných signálů z každé vysílací (nebo přijímací) antény s vhodným fázováním a váhovým rozdělením zisku tak, aby byl výkon signálu maximálně zaměřen na konkrétního uživatele. Na rozdíl od fyzického řízení paprsku určitým směrem probíhá vysílání nebo příjem ve všech směrech, ale klíčem je konstruktivní přidání více kopií signálu na přijímací straně, aby se zmírnily účinky vícecestného úniku.
**Prostorové multiplexování**
V režimu prostorového multiplexování je vstupní datový proud rozdělen do několika paralelních proudů v prostorové doméně, přičemž každý proud je poté vysílán přes různé vysílací řetězce. Pokud kanálové cesty přicházejí k anténám Rx z dostatečně odlišných úhlů, téměř bez korelace, mohou techniky digitálního zpracování signálu (DSP) převést bezdrátové médium na nezávislé paralelní kanály. Tento režim MIMO byl hlavním faktorem pro řádové zvýšení datové rychlosti moderních bezdrátových systémů, protože nezávislé informace jsou současně vysílány z více antén přes stejnou šířku pásma. Detekční algoritmy, jako je ZF (Zero Forced), oddělují modulační symboly od rušení jiných antén.
Jak je znázorněno na obrázku, v WiFi MU-MIMO je více datových streamů současně přenášeno směrem k více uživatelům z více vysílacích antén.
**Časoprostorové kódování**
V tomto režimu se ve srovnání se systémy s jednou anténou používají speciální kódovací schémata napříč časem a anténami, aby se zvýšila diverzita přijímaného signálu bez ztráty datové rychlosti v přijímači. Časoprostorové kódy zvyšují prostorovou diverzitu bez nutnosti odhadu kanálu ve vysílači s více anténami.
Společnost Concept Microwave je profesionálním výrobcem 5G RF komponentů pro anténní systémy v Číně, včetně dolnofrekvenčních RF filtrů, horních filtrů, pásmových filtrů, zářezových filtrů/pásmových zádržných filtrů, duplexních modulů, děličů výkonu a směrových vazebních členů. Všechny tyto komponenty lze přizpůsobit vašim požadavkům.
Vítejte na našem webu:www.concept-mw.comnebo nám napište na adresu:sales@concept-mw.com
Čas zveřejnění: 29. února 2024