Когда вычислительные мощности приближаются к физическим пределам тактовой частоты, мы обращаемся к многоядерным архитектурам. Когда коммуникационные технологии приближаются к физическим пределам скорости передачи данных, мы обращаемся к многоантенным системам. Каковы преимущества, которые побудили ученых и инженеров выбрать несколько антенн в качестве основы для 5G и других беспроводных коммуникаций? Хотя первоначальной мотивацией для добавления антенн на базовые станции было пространственное разнесение, в середине 1990-х годов было обнаружено, что установка нескольких антенн на стороне передатчика и/или приемника открывает другие возможности, которые были непредсказуемы при использовании систем с одной антенной. Теперь опишем три основных метода в этом контексте.
**Формирование луча**
Формирование луча — это основная технология, на которой основан физический уровень сотовых сетей 5G. Существует два разных типа формирования луча:
Классическое формирование луча, также известное как формирование луча по 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, при одновременном подавлении сигналов от мешающих источников. В качестве аналогии, цифровые фильтры изменяют содержание сигнала в частотной области в процессе, называемом спектральной фильтрацией. Аналогичным образом, формирование луча изменяет содержание сигнала в пространственной области. Именно поэтому его также называют пространственной фильтрацией.
Физическое формирование луча имеет долгую историю в алгоритмах обработки сигналов для гидролокационных и радиолокационных систем. Оно создает реальные лучи в пространстве для передачи или приема и, следовательно, тесно связано с углом прихода (AoA) или углом отхода (AoD) сигнала. Подобно тому, как OFDM создает параллельные потоки в частотной области, классическое или физическое формирование луча создает параллельные лучи в угловой области.
С другой стороны, в своей простейшей форме обобщенное или виртуальное формирование луча означает передачу (или прием) одних и тех же сигналов от каждой передающей (или приемной) антенны с соответствующей фазировкой и коэффициентами усиления таким образом, чтобы мощность сигнала была максимально направлена на конкретного пользователя. В отличие от физического управления лучом в определенном направлении, передача или прием происходят во всех направлениях, но ключевым моментом является конструктивное сложение нескольких копий сигнала на приемной стороне для уменьшения эффектов многолучевого замирания.
**Пространственное мультиплексирование**
В режиме пространственного мультиплексирования входной поток данных делится на несколько параллельных потоков в пространственной области, при этом каждый поток передается по разным передающим цепям. Пока пути каналов достигают приемных антенн под достаточно разными углами, практически без корреляции, методы цифровой обработки сигналов (ЦОС) могут преобразовывать беспроводную среду в независимые параллельные каналы. Этот режим MIMO стал основным фактором увеличения скорости передачи данных в современных беспроводных системах на порядок, поскольку независимая информация одновременно передается с нескольких антенн по одной и той же полосе пропускания. Алгоритмы обнаружения, такие как нулевое принуждение (ZF), отделяют модулированные символы от помех других антенн.
Как показано на рисунке, в технологии WiFi MU-MIMO несколько потоков данных одновременно передаются нескольким пользователям от нескольких передающих антенн.
**Пространственно-временное кодирование**
В этом режиме, в отличие от систем с одной антенной, используются специальные схемы кодирования по времени и антеннам, что повышает разнесение принимаемого сигнала без потери скорости передачи данных на приемнике. Пространственно-временные коды повышают пространственное разнесение без необходимости оценки канала на передатчике при использовании нескольких антенн.
Компания Concept Microwave — профессиональный производитель радиочастотных компонентов для антенных систем 5G в Китае, включая низкочастотные фильтры, высокочастотные фильтры, полосовые фильтры, режекторные/заграждающие фильтры, дуплексеры, делители мощности и направленные ответвители. Все они могут быть изготовлены на заказ в соответствии с вашими требованиями.
Добро пожаловать на наш сайт!www.concept-mw.comили напишите нам по адресу:sales@concept-mw.com
Дата публикации: 29 февраля 2024 г.