Когда вычислительная мощность приближается к физическим пределам тактовой частоты, мы обращаемся к многоядерным архитектурам. Когда скорость передачи данных приближается к физическим пределам, мы обращаемся к многоантенным системам. Какие преимущества побудили учёных и инженеров выбрать многоантенные системы в качестве основы для сетей 5G и других беспроводных сетей? Хотя изначальной причиной добавления антенн на базовых станциях было пространственное разнесение, в середине 1990-х годов было обнаружено, что установка нескольких антенн на стороне передачи и/или приёма открывает новые возможности, которые невозможно было предвидеть при использовании систем с одной антенной. Рассмотрим три основных метода в этом контексте.
**Формирование луча**
Формирование луча — основная технология, лежащая в основе физического уровня сотовых сетей 5G. Существует два типа формирования луча:
Классическое формирование луча, также известное как формирование луча по линии прямой видимости (LoS) или физическое формирование луча
Обобщенное формирование луча, также известное как формирование луча вне прямой видимости (NLoS) или виртуальное формирование луча
Идея обоих типов формирования луча заключается в использовании нескольких антенн для усиления сигнала, направленного на конкретного пользователя, и одновременного подавления сигналов от источников помех. Аналогично, цифровые фильтры изменяют содержимое сигнала в частотной области, используя процесс, называемый спектральной фильтрацией. Аналогичным образом, формирование луча изменяет содержимое сигнала в пространственной области. Поэтому его также называют пространственной фильтрацией.
Физическое формирование луча имеет долгую историю применения в алгоритмах обработки сигналов для гидролокационных и радиолокационных систем. Оно формирует реальные лучи в пространстве для передачи или приёма и, таким образом, тесно связано с углом прихода (AoA) или углом ухода (AoD) сигнала. Подобно тому, как OFDM создаёт параллельные потоки в частотной области, классическое, или физическое, формирование луча создаёт параллельные лучи в угловой области.
С другой стороны, в простейшем случае обобщенное или виртуальное формирование луча означает передачу (или приём) одних и тех же сигналов от каждой передающей (или приёмной) антенны с соответствующей фазировкой и коэффициентом усиления, чтобы мощность сигнала была максимально направлена на конкретного пользователя. В отличие от физического направления луча в определённом направлении, передача или приём происходят во всех направлениях, но суть заключается в конструктивном добавлении нескольких копий сигнала на приёмной стороне для уменьшения эффекта многолучевого замирания.
**Пространственное мультиплексирование**
В режиме пространственного мультиплексирования входной поток данных разделяется на несколько параллельных потоков в пространственной области, каждый из которых затем передаётся по разным цепям передачи. При условии, что каналы связи приходят к приёмным антеннам под достаточно разными углами, практически без корреляции, методы цифровой обработки сигналов (ЦОС) позволяют преобразовать беспроводную среду в независимые параллельные каналы. Режим MIMO стал основным фактором, позволившим на порядок увеличить скорость передачи данных в современных беспроводных системах, поскольку независимая информация одновременно передаётся с нескольких антенн в одной и той же полосе пропускания. Алгоритмы обнаружения, такие как форсирование нуля (ZF), отделяют символы модуляции от помех других антенн.
Как показано на рисунке, в WiFi MU-MIMO несколько потоков данных одновременно передаются нескольким пользователям с нескольких передающих антенн.
**Пространственно-временное кодирование**
В этом режиме используются специальные схемы кодирования, различающиеся по времени и антеннам, по сравнению с системами с одной антенной, что позволяет улучшить разнесение принимаемого сигнала без потери скорости передачи данных на приёмнике. Пространственно-временные коды улучшают пространственное разнесение без необходимости оценки канала на передатчике с несколькими антеннами.
Компания Concept Microwave — профессиональный производитель радиочастотных компонентов 5G для антенных систем в Китае, включая фильтры нижних и верхних частот, полосовые фильтры, режекторные фильтры, дуплексеры, делители мощности и направленные ответвители. Все компоненты могут быть изготовлены по индивидуальному заказу в соответствии с вашими требованиями.
Добро пожаловать на наш сайт:www.concept-mw.comили напишите нам по адресу:sales@concept-mw.com
Время публикации: 29 февраля 2024 г.