Wenn die Berechnung den physischen Grenzen der Taktgeschwindigkeit nähert, wenden wir uns an Multi-Core-Architekturen. Wenn sich die Kommunikation den physischen Grenzen der Übertragungsgeschwindigkeit nähert, wenden wir uns an Multi-Antenna-Systeme. Welche Vorteile veranlassten Wissenschaftler und Ingenieure, mehrere Antennen als Grundlage für 5G und andere drahtlose Kommunikation zu wählen? Während die räumliche Vielfalt die erste Motivation für das Hinzufügen von Antennen an Basisstationen war, wurde sie Mitte der neunziger Jahre entdeckt, dass die Installation mehrerer Antennen an der TX- und/oder RX-Seite andere Möglichkeiten öffnete, die mit einzelnen Antennensystemen unvorhersehbar waren. Beschreiben wir nun drei Haupttechniken in diesem Zusammenhang.
** Beamforming **
Beamforming ist die Primärtechnologie, auf der die physikalische Schicht von 5G -Zellnetzen basiert. Es gibt zwei verschiedene Arten von Beamforming:
Klassische Beamformung, auch als Sichtlinie (LOS) oder physikalisches Beamforming bekannt
Verallgemeinerte Beamformierung, auch als nicht leuchtender Sicht (NLOS) oder virtuelles Beamforming bekannt
Die Idee hinter beiden Arten von Beamforming besteht darin, mehrere Antennen zu verwenden, um die Signalstärke gegenüber einem bestimmten Benutzer zu verbessern und gleichzeitig Signale aus störenden Quellen zu unterdrücken. In Analogie verändern digitale Filter den Signalgehalt in der Frequenzdomäne in einem Prozess, der als Spektralfilterung bezeichnet wird. In ähnlicher Weise verändert Beamforming den Signalgehalt in der räumlichen Domäne. Aus diesem Grund wird es auch als räumliche Filterung bezeichnet.
Die physische Beamformierung hat eine lange Geschichte in Signalverarbeitungsalgorithmen für Sonar- und Radarsysteme. Es erzeugt tatsächliche Strahlen im Raum für die Übertragung oder Rezeption und hängt somit eng mit dem Ankunftswinkel (AOA) oder dem Abflugwinkel (AOD) des Signals zusammen. Ähnlich wie OFDM erzeugt parallele Ströme in der Frequenzdomäne, schafft klassische oder physikalische Beamformierung parallele Strahlen im Winkelbereich.
Andererseits bedeutet in seiner einfachsten Inkarnation verallgemeinerte oder virtuelle Strahlforming die gleichen Signale aus jeder TX- (oder RX) -Antenne mit geeigneten Phasen- und Gewinngewichten, so dass die Signalleistung gegenüber einem bestimmten Benutzer maximiert wird. Im Gegensatz zum physikalischen Lenken eines Strahls in eine bestimmte Richtung tritt die Übertragung oder Rezeption in alle Richtungen auf, aber der Schlüssel ist das Aufnehmen mehrerer Kopien des Signals auf der Empfangsseite, um Multipath -Fading -Effekte zu mildern.
** räumliche Multiplexing **
Im räumlichen Multiplexing -Modus wird der Eingabedatenstrom in mehrere parallele Streams in der räumlichen Domäne unterteilt, wobei jeder Strom über verschiedene TX -Ketten übertragen wird. Solange die Kanalpfade aus ausreichend unterschiedlichen Winkeln an den RX -Antennen ankommen, können digitale Signalverarbeitungstechniken (DSP) ein drahtloses Medium in unabhängige Parallelkanäle umwandeln. Dieser MIMO -Modus war der Hauptfaktor für die Größenordnung der Datenrate moderner drahtloser Systeme, da unabhängige Informationen gleichzeitig von mehreren Antennen über die gleiche Bandbreite übertragen werden. Nachweisalgorithmen wie Zero Forcierung (ZF) trennen die Modulationssymbole von der Interferenz anderer Antennen.
Wie in der Abbildung gezeigt, werden in Wifi MU-MIMO mehrere Datenströme gleichzeitig an mehrere Benutzer von mehreren Sendungsantennen übertragen.
** Raum-Zeit-Codierung **
In diesem Modus werden spezielle Codierungsschemata über die Zeit und Antennen im Vergleich zu einzelnen Antennensystemen verwendet, um die Empfangssignaldiversität ohne Datenrate -Verlust beim Empfänger zu verbessern. Raumzeitcodes verbessern die räumliche Vielfalt, ohne dass eine Kanalschätzung am Sender mit mehreren Antennen erforderlich ist.
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Postzeit: Februar-29-2024