Introduzione alle tecnologie multi-antenna

Quando il calcolo si avvicina ai limiti fisici della velocità di clock, ci rivolgiamo ad architetture multi-core. Quando le comunicazioni si avvicinano ai limiti fisici della velocità di trasmissione, ci rivolgiamo a sistemi multi-antenna. Quali sono i vantaggi che hanno spinto scienziati e ingegneri a scegliere antenne multiple come base per il 5G e altre comunicazioni wireless? Sebbene la diversità spaziale fosse la motivazione iniziale per l'aggiunta di antenne alle stazioni base, a metà degli anni '90 si scoprì che l'installazione di antenne multiple sul lato Tx e/o Rx apriva altre possibilità imprevedibili con sistemi ad antenna singola. Descriviamo ora tre tecniche principali in questo contesto.

**Beamforming**

Il beamforming è la tecnologia principale su cui si basa il livello fisico delle reti cellulari 5G. Esistono due diversi tipi di beamforming:

Beamforming classico, noto anche come Line-of-Sight (LoS) o beamforming fisico

Beamforming generalizzato, noto anche come Non-Line-of-Sight (NLoS) o beamforming virtuale

asd (1)

L'idea alla base di entrambi i tipi di beamforming è quella di utilizzare più antenne per aumentare la potenza del segnale verso un particolare utente, sopprimendo al contempo i segnali provenienti da sorgenti interferenti. Per analogia, i filtri digitali alterano il contenuto del segnale nel dominio della frequenza in un processo chiamato filtraggio spettrale. Analogamente, il beamforming altera il contenuto del segnale nel dominio spaziale. Per questo motivo viene anche definito filtraggio spaziale.

asd (2)

Il beamforming fisico ha una lunga storia negli algoritmi di elaborazione del segnale per sistemi sonar e radar. Produce fasci reali nello spazio per la trasmissione o la ricezione ed è quindi strettamente correlato all'angolo di arrivo (AoA) o all'angolo di partenza (AoD) del segnale. Analogamente a come l'OFDM crea flussi paralleli nel dominio della frequenza, il beamforming classico o fisico crea fasci paralleli nel dominio angolare.

D'altra parte, nella sua incarnazione più semplice, il beamforming generalizzato o virtuale significa trasmettere (o ricevere) gli stessi segnali da ciascuna antenna Tx (o Rx) con opportune ponderazioni di fase e guadagno, in modo che la potenza del segnale sia massimizzata verso un particolare utente. A differenza dell'orientamento fisico di un fascio in una determinata direzione, la trasmissione o la ricezione avviene in tutte le direzioni, ma la chiave sta nell'aggiungere costruttivamente più copie del segnale sul lato ricevente per mitigare gli effetti del fading multipath.

**Multiplexing spaziale**

asd (3)

Nella modalità di multiplexing spaziale, il flusso di dati in ingresso viene suddiviso in più flussi paralleli nel dominio spaziale, ciascuno dei quali viene poi trasmesso su diverse catene di trasmissione. Finché i percorsi dei canali arrivano alle antenne di ricezione da angolazioni sufficientemente diverse, con una correlazione pressoché nulla, le tecniche di elaborazione digitale del segnale (DSP) possono convertire un mezzo wireless in canali paralleli indipendenti. Questa modalità MIMO è stata il fattore principale per aumenti di ordini di grandezza nella velocità di trasmissione dei dati dei moderni sistemi wireless, poiché informazioni indipendenti vengono trasmesse simultaneamente da più antenne sulla stessa larghezza di banda. Algoritmi di rilevamento come lo zero forcing (ZF) separano i simboli di modulazione dalle interferenze di altre antenne.

Come mostrato nella figura, nella tecnologia WiFi MU-MIMO, più flussi di dati vengono trasmessi simultaneamente a più utenti da più antenne di trasmissione.

asd (4)

**Codifica spazio-temporale**

In questa modalità, vengono impiegati schemi di codifica speciali nel tempo e sulle antenne rispetto ai sistemi ad antenna singola, per migliorare la diversità del segnale di ricezione senza alcuna perdita di velocità di trasmissione dati al ricevitore. I codici spazio-temporali migliorano la diversità spaziale senza la necessità di una stima del canale al trasmettitore con più antenne.

Concept Microwave è un produttore professionale di componenti RF 5G per sistemi di antenne in Cina, tra cui filtri RF passa-basso, passa-alto, passa-banda, notch/filtro blocca-banda, duplexer, divisori di potenza e accoppiatori direzionali. Tutti possono essere personalizzati in base alle vostre esigenze.

Benvenuti sul nostro sito web:www.concept-mw.comoppure scrivici a:sales@concept-mw.com


Data di pubblicazione: 29 febbraio 2024