En los sistemas MIMO (múltiples entradas y múltiples salidas), la formación de haces es una técnica que desempeña un papel fundamental en la mejora del rendimiento de la comunicación mediante la manipulación de la direccionalidad de las señales transmitidas o recibidas. La formación de haces se puede clasificar en términos generales en dos tipos principales: formación de haces de transmisión y formación de haces de recepción. Profundicemos en la explicación detallada de estos tipos y exploremos sus variaciones:
1. Transmitir formación de haces:
- Descripción:
- La formación de haces de transmisión implica ajustar la fase y la amplitud de las señales en el transmisor para crear interferencia constructiva en la dirección deseada.
- Tipos:
- 1.1 Formación de haz de transmisión explícita (ETBF):
- ETBF requiere retroalimentación explícita de información del estado del canal (CSI) desde el receptor (UE) al transmisor (eNodeB).
- El transmisor ajusta la señal según el CSI recibido, optimizando la transmisión para las condiciones actuales del canal.
- 1.2 Formación de haces de transmisión basada en libro de códigos:
- Las técnicas basadas en libros de códigos utilizan matrices o vectores de formación de haces predefinidos.
- El transmisor selecciona un vector de formación de haz del libro de códigos basándose en las condiciones del canal sin retroalimentación explícita.
- 1.1 Formación de haz de transmisión explícita (ETBF):
2. Recibir formación de haces:
- Descripción:
- La formación de haces de recepción implica ajustar la fase y la amplitud de las señales en el receptor para mejorar la recepción de señales desde una dirección específica.
- Tipos:
- 2.1 Combinación de relación máxima (MRC):
- MRC es una técnica básica de formación de haces de recepción que combina señales de múltiples antenas con diferentes pesos.
- Los pesos se ajustan para maximizar la potencia de la señal, mejorando la calidad general de la señal recibida.
- 2.2 Forzamiento cero (ZF):
- La formación de haces de recepción ZF tiene como objetivo anular la interferencia procedente de direcciones no deseadas.
- Logra la cancelación de interferencias ajustando los pesos para crear nulos en la dirección de las fuentes de interferencia.
- 2.3 Error cuadrático medio mínimo (MMSE):
- La formación de haz de recepción MMSE minimiza el error cuadrático medio entre la señal recibida y la señal deseada.
- Considera tanto la señal deseada como la interferencia, optimizando los pesos para mejorar la calidad de la señal.
- 2.1 Combinación de relación máxima (MRC):
3. Formación de haces híbrida:
- Descripción:
- La formación de haces híbrida combina elementos de formación de haces de transmisión y recepción.
- Tipos:
- 3.1 Formación de haz analógico:
- La formación de haces analógica se aplica en el dominio de RF (radiofrecuencia) utilizando componentes analógicos como desfasadores y atenuadores.
- Controla la dirección del haz antes de que la señal llegue al procesamiento de banda base digital.
- 3.2 Formación de haces digitales:
- La formación de haces digital se aplica en el dominio digital después de la conversión de analógico a digital.
- Ajusta la formación del haz en función de la representación digital de la señal.
- 3.1 Formación de haz analógico:
4. Transformación conjunta de haces de transmisión y recepción:
- Descripción:
- La formación de haces conjunta optimiza los haces de transmisión y recepción simultáneamente para mejorar el rendimiento general de la comunicación.
- Tipos:
- 4.1 MIMO de circuito cerrado:
- MIMO de circuito cerrado implica mecanismos de retroalimentación donde el receptor proporciona información al transmisor sobre las condiciones del canal.
- El transmisor ajusta la formación del haz en función de la retroalimentación recibida.
- 4.2 MIMO de bucle abierto:
- MIMO de bucle abierto no depende de la retroalimentación explícita del receptor.
- El transmisor determina los pesos de formación del haz sin retroalimentación, lo que puede ser adecuado para escenarios con capacidad de retroalimentación limitada.
- 4.1 MIMO de circuito cerrado:
Conclusión:
La formación de haces en sistemas MIMO es una técnica versátil que puede mejorar significativamente el rendimiento y la eficiencia de la comunicación inalámbrica. La formación de haces de transmisión y recepción, la formación de haces híbrida y la formación de haces de transmisión y recepción conjunta ofrecen ventajas únicas y son aplicables en diferentes escenarios. Al manipular inteligentemente la direccionalidad de las señales, la formación de haces permite que los sistemas MIMO alcancen velocidades de datos más altas, mejor cobertura y confiabilidad mejorada en diversos entornos de comunicación inalámbrica.