آنتن TDD و MIMO برای 5G
آنتن TDD و MIMO برای 5G را در این مطلب مورد بررسی قرار میدهیم. یکی از ویژگی‌های اساسی سیستم‌های ارتباطی دوطرفه بی‌سیم (دوطرفه) روش جداسازی سیگنال‌های ارسالی و دریافتی است. تقریباً همیشه متوجه می‌شویم که استاندارد یا متناوب آنها را در فواصل زمانی تعیین می‌کند، با دستگاه به سرعت بین ارسال و دریافت سوئیچ می‌کند، یا آنها را در باندهای فرکانسی مختلف مخابره می‌کند و با استفاده از فیلترهای فرکانس رادیویی آنها را از هم جدا می‌کند.
برای کاربران نهایی، تفاوت می تواند نامحسوس باشد، زیرا به نظر می رسد هر دو گزینه همزمان هستند. با این حال، هنگامی که سیستم‌های مدرن به دنبال افزایش ظرفیت تا محدودیت‌های فیزیکی هستند، لوازم الکترونیکی و عملکرد پشتیبانی، بسیار متفاوت هستند.
TDD – Time Division Duplex چیست؟
وای فای فراگیر و جهانی امروزی از Time Division Duplex – TDD استفاده می کند، یعنی نقطه دسترسی و پایانه ها در یک فرکانس اما در بازه های زمانی متفاوت ارسال می کنند. این انعطاف‌پذیری قابل توجهی را برای تخصیص پهنای باند موجود به نفع جهتی که به داده‌های بیشتری نیاز دارد، اعم از Uplink (از کاربر به شبکه) یا downlink (برای کاربر برای دانلود داده‌ها از شبکه) فراهم می‌کند. با این حال، TDD محدودیت هایی نیز دارد، مانند:
• برخوردهای احتمالی در زمان.
• از دست دادن راندمان انتقال به دلیل زمان انتشار بسته ها در هوا.
• توان ارائه شده توسط مدار فرستنده به طور متوسط کمتر از حداکثر توان آن است – زیرا بخشی از شکاف زمانی برای دریافت اختصاص داده شده است.
تلفن همراه، تا کنون، بیشتر در دوبلکس تقسیم فرکانس – FDD کار کرده است. این بدان معناست که ایستگاه های پایه دارای باندهای فرکانسی هستند که در آن تنها آنها ارسال می کنند و پایانه های کاربر دریافت می کنند و بالعکس.
اگرچه FDD در اصل بهترین استراتژی برای شبکه های تلفن همراه در نظر گرفته می شود، LTE/4G در حال حاضر دارای باندهایی برای TDD است و انتظار می رود استفاده از آن در 5G افزایش یابد. دلیل استفاده از TDD در شبکه‌های سلولی این است که سیستم برای فناوری دیگری که ظرفیت شبکه را بسیار بهبود می‌بخشد، مناسب‌تر است و نه تنها سرعت‌های خاص بالاتری را ارائه می‌دهد، بلکه این کار را به طور همزمان برای چندین کاربر انجام می‌دهد. این فناوری به MIMO عظیم معروف است و می تواند جریان های اطلاعاتی متعددی را همزمان و بر روی یک فرکانس رادیویی ارسال کند.
MIMO چیست؟
سیستم MIMO – چند ورودی و چند خروجی – چیست که اغلب در بروشورهای روتر و تلفن همراه تبلیغاتی از تغییرات ۲×۲ یا ۴×۴ می بینیم؟ در اینجا خلاصه ای سریع از اصول فیزیکی آن را آورده‌ایم:
مشخصه یک کانال انتشار از یک آنتن فرستنده به یک گیرنده را می توان به یک عدد مختلط منفرد با دامنه و فاز کاهش داد که نشان دهنده تبدیل سیگنال به دلیل فاصله و انعکاس روی اجسام است. اگر یک نقطه دسترسی Wi-Fi یا یک ایستگاه پایه تلفن همراه دارای m تعداد آنتن برتر (۲، ۴، ۸، ۲۰، ۱۰۰ و غیره) باشد، کانال انتشار از هر آنتن به کاربر پایانه تلفن همراه متفاوت خواهد بود. اگر ترمینال کاربر n آنتن گیرنده داشته باشد یا اگر n کاربر در ناحیه تحت پوشش داشته باشیم، هر یک از آن کانال ها و ترکیب های mxn متفاوت خواهند بود.
حال، آیا اگر سیگنال‌های هر آنتن در هوا قاطی شود و در آنتن‌های گیرنده به یک هجوم بیفتیم، برای هر آنتنی اطلاعات متفاوتی ارسال می‌شود؟ – به نوعی مانند گوش دادن به بسیاری از مردم که همه در یک زمان صحبت می کنند. این هجوم حاصل ضرب یک بردار m در یک ماتریس mxn و بازیابی چندین سیگنال متفاوت اصلی (هر کدام مگابیت اطلاعات در ثانیه است) و سپس حل این معادلات با معکوس کردن ماتریس (چندین الگوریتم در عمل استفاده می شود، اما مثالی از معکوس کردن ماتریس یک رویکرد شهودی خوب است).
برای انجام این کار، شما باید ضرایب ماتریس را بدانید، که در مورد ارتباطات MIMO “اطلاعات وضعیت کانال” یا CSI نامیده می شود. دانستن و حل این عناصر ماتریس زمانی بسیار کاربردی تر است که بیشتر کار توسط ایستگاه پایه انجام شود، که می تواند دستگاهی بسیار بزرگتر، گرانتر، سنگین تر و کم مصرف تر از یک تلفن همراه کوچک با باتری باشد.
با این حال، برای این، کانال بالادستی باید مانند کانال پایین دستی باشد (یا حداقل با بودن کار را بسیار ساده می کند). یعنی، هر دو باید در یک فرکانس باشند، که توضیح می‌دهد که چرا اپراتورها و سازندگان دستگاه‌ها علاقه زیادی به استفاده از TDD در شبکه‌های سلولی دارند – چیزی که تا همین اواخر غیرقابل تصور بود.
به طور خلاصه، دو چیز مطمئن هستند: اول اینکه، TDD و “MIMO عظیم” به طور چشمگیری قابلیت های شبکه سلولی 5G را افزایش می دهند. و دوم اینکه درس جبر کاربردهای مهمی دارد.
ایران مایکروویو با بیش از 10 سال سابقه کار تخصصی، گام به گام توسعه یافته تا به امروز و با داشتن کلیه مجوزهای لازم و تیم مشاوره، فنی و پشتیبانی کامل در خدمت شما باشد. در اولین قدم، امکان سنجی لینک مایکروویو را به ما بسپارید و توجه داشته باشید که ارزیابی‌های دقیقی پس از درخواست اولیه شما، توسط تیم اجرایی ما، انجام خواهد شد.