عندما تقترب العمليات الحسابية من الحدود المادية لسرعة الساعة، ننتقل إلى بنيات متعددة النواة.عندما تقترب الاتصالات من الحدود المادية لسرعة الإرسال، ننتقل إلى الأنظمة متعددة الهوائيات.ما هي الفوائد التي دفعت العلماء والمهندسين إلى اختيار هوائيات متعددة كأساس لشبكات الجيل الخامس والاتصالات اللاسلكية الأخرى؟في حين كان التنوع المكاني هو الدافع الأولي لإضافة هوائيات في المحطات القاعدية، فقد تم اكتشافه في منتصف التسعينيات من القرن العشرين أن تركيب هوائيات متعددة في جانب الإرسال و/أو الاستقبال فتح إمكانيات أخرى لم يكن من الممكن التنبؤ بها مع أنظمة هوائي واحد.دعونا الآن نصف ثلاث تقنيات رئيسية في هذا السياق.
** تشكيل الشعاع **
Beamforming هي التقنية الأساسية التي تعتمد عليها الطبقة المادية للشبكات الخلوية 5G.هناك نوعان مختلفان من تشكيل الشعاع:
تشكيل الشعاع الكلاسيكي، المعروف أيضًا باسم خط البصر (LoS) أو تشكيل الشعاع المادي
تكوين الشعاع المعمم، المعروف أيضًا باسم تكوين الشعاع بدون خط البصر (NLoS) أو تكوين الشعاع الافتراضي
الفكرة وراء كلا النوعين من تشكيل الحزم هي استخدام هوائيات متعددة لتعزيز قوة الإشارة تجاه مستخدم معين، مع قمع الإشارات الواردة من مصادر التداخل.على سبيل القياس، تقوم المرشحات الرقمية بتغيير محتوى الإشارة في مجال التردد في عملية تسمى الترشيح الطيفي.وبطريقة مماثلة، يغير تكوين الشعاع محتوى الإشارة في المجال المكاني.ولهذا السبب يشار إليه أيضًا باسم التصفية المكانية.
يتمتع تشكيل الشعاع الفيزيائي بتاريخ طويل في خوارزميات معالجة الإشارات لأنظمة السونار والرادار.وتنتج حزمًا فعلية في الفضاء للإرسال أو الاستقبال، وبالتالي فهي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بزاوية الوصول (AoA) أو زاوية المغادرة (AoD) للإشارة.على غرار الطريقة التي يقوم بها OFDM بإنشاء تدفقات متوازية في مجال التردد، يقوم تشكيل الحزم الكلاسيكي أو المادي بإنشاء حزم متوازية في المجال الزاوي.
ومن ناحية أخرى، في أبسط تجسيد له، يعني تكوين الحزمة المعمم أو الافتراضي إرسال (أو استقبال) نفس الإشارات من كل هوائي Tx (أو Rx) مع الترجيح المناسب والكسب بحيث يتم تعظيم قدرة الإشارة نحو مستخدم معين.على عكس توجيه الحزمة فعليًا في اتجاه معين، يحدث الإرسال أو الاستقبال في جميع الاتجاهات، ولكن المفتاح هو إضافة نسخ متعددة من الإشارة بشكل بناء في جانب الاستقبال للتخفيف من تأثيرات الخبو متعدد المسارات.
**التعدد المكاني**
في وضع تعدد الإرسال المكاني، يتم تقسيم تدفق بيانات الإدخال إلى تدفقات متوازية متعددة في المجال المكاني، ثم يتم إرسال كل تيار عبر سلاسل Tx مختلفة.طالما أن مسارات القنوات تصل من زوايا مختلفة بما فيه الكفاية في هوائيات Rx، مع عدم وجود ارتباط تقريبًا، يمكن لتقنيات معالجة الإشارات الرقمية (DSP) تحويل وسيط لاسلكي إلى قنوات متوازية مستقلة.لقد كان وضع MIMO هذا هو العامل الرئيسي لزيادة حجم معدل البيانات في الأنظمة اللاسلكية الحديثة، حيث يتم إرسال المعلومات المستقلة في وقت واحد من هوائيات متعددة عبر نفس عرض النطاق الترددي.تعمل خوارزميات الكشف مثل التأثير الصفري (ZF) على فصل رموز التشكيل عن تداخل الهوائيات الأخرى.
كما هو موضح في الشكل، في WiFi MU-MIMO، يتم إرسال تدفقات بيانات متعددة في وقت واحد نحو مستخدمين متعددين من هوائيات إرسال متعددة.
**ترميز الزمكان**
في هذا الوضع، يتم استخدام مخططات تشفير خاصة عبر الزمن والهوائيات مقارنة بأنظمة الهوائي الواحد، لتعزيز تنوع إشارة الاستقبال دون أي خسارة في معدل البيانات عند جهاز الاستقبال.تعمل رموز الزمكان على تعزيز التنوع المكاني دون الحاجة إلى تقدير القناة عند جهاز الإرسال ذي الهوائيات المتعددة.
Concept Microwave هي شركة مصنعة محترفة لمكونات 5G RF لأنظمة الهوائي في الصين، بما في ذلك مرشح الترددات اللاسلكية المنخفضة، ومرشح التمرير العالي، ومرشح تمرير النطاق، ومرشح الشق/مرشح إيقاف النطاق، ووحدة الطباعة على الوجهين، ومقسم الطاقة، وقارنة التوصيل الاتجاهية.كل منهم يمكن تخصيصها وفقا لمتطلباتك.
مرحبا بكم في موقعنا على شبكة الإنترنت:www.concept-mw.comأو مراسلتنا على:sales@concept-mw.com
وقت النشر: 29 فبراير 2024