Jakie są rodzaje kształtowania wiązki w MIMO?

W systemach MIMO (Multiple Output Multiple Output) kształtowanie wiązki to technika, która odgrywa kluczową rolę w poprawie wydajności komunikacji poprzez manipulowanie kierunkowością przesyłanych lub odbieranych sygnałów. Kształtowanie wiązki można ogólnie podzielić na dwa główne typy: kształtowanie wiązki nadawczej i kształtowanie wiązki odbiorczej. Zagłębmy się w szczegółowe wyjaśnienie tych typów i zbadajmy ich odmiany:

1. Formatowanie wiązki transmisji:

• Opis:
  • Kształtowanie wiązki nadawczej polega na dostosowaniu fazy i amplitudy sygnałów w nadajniku w celu wytworzenia konstruktywnej interferencji w pożądanym kierunku.
• Typy:
  • 1.1 Jawne kształtowanie wiązki transmisji (ETBF):
    • ETBF wymaga wyraźnej informacji zwrotnej o stanie kanału (CSI) od odbiornika (UE) do nadajnika (eNodeB).
    • Nadajnik dostosowuje sygnał na podstawie odebranego CSI, optymalizując transmisję dla aktualnych warunków kanału.
  • 1.2 Kształtowanie wiązki transmisji w oparciu o książkę kodów:
    • Techniki oparte na książce kodowej wykorzystują predefiniowane wektory lub macierze kształtowania wiązki.
    • Nadajnik wybiera wektor kształtujący wiązkę ze słownika w oparciu o warunki kanału, bez wyraźnego sprzężenia zwrotnego.

2. Odbierz kształtowanie wiązki:

• Opis:
  • Kształtowanie wiązki odbiorczej polega na dostosowaniu fazy i amplitudy sygnałów w odbiorniku w celu poprawy odbioru sygnałów z określonego kierunku.
• Typy:
  • 2.1 Maksymalne łączenie współczynników (MRC):
    • MRC to podstawowa technika kształtowania wiązki odbiorczej, która łączy sygnały z wielu anten o różnej wadze.
    • Wagi są dostosowywane tak, aby zmaksymalizować moc sygnału, poprawiając ogólną jakość odbieranego sygnału.
  • 2.2 Wymuszenie zera (ZF):
    • ZF odbieranie wiązki ma na celu wyeliminowanie zakłóceń z niepożądanych kierunków.
    • Uzyskuje eliminację zakłóceń poprzez dostosowanie wag w celu utworzenia zer w kierunku źródeł zakłóceń.
  • 2.3 Minimalny błąd średni kwadratowy (MMSE):
    • MMSE odbierające kształtowanie wiązki minimalizuje błąd średniokwadratowy pomiędzy sygnałem odebranym a sygnałem pożądanym.
    • Uwzględnia zarówno pożądany sygnał, jak i zakłócenia, optymalizując wagi w celu poprawy jakości sygnału.

3. Hybrydowe kształtowanie wiązki:

• Opis:
  • Hybrydowe kształtowanie wiązki łączy w sobie elementy kształtowania wiązki nadawczej i odbiorczej.
• Typy:
  • 3.1 Analogowe kształtowanie wiązki:
    • Analogowe kształtowanie wiązki jest stosowane w domenie RF (częstotliwość radiowa) przy użyciu komponentów analogowych, takich jak przesuwniki fazowe i tłumiki.
    • Kontroluje kierunek wiązki, zanim sygnał dotrze do cyfrowego przetwarzania pasma podstawowego.
  • 3.2 Cyfrowe kształtowanie wiązki:
    • Cyfrowe kształtowanie wiązki stosowane jest w domenie cyfrowej po konwersji sygnału analogowego na cyfrowy.
    • Dostosowuje kształtowanie wiązki w oparciu o cyfrową reprezentację sygnału.

4. Wspólne kształtowanie wiązki transmisji i odbioru:

• Opis:
  • Wspólne kształtowanie wiązki optymalizuje jednocześnie wiązkę nadawczą i odbiorczą, aby poprawić ogólną wydajność komunikacji.
• Typy:
  • 4.1 MIMO w pętli zamkniętej:
    • MIMO w zamkniętej pętli obejmuje mechanizmy sprzężenia zwrotnego, w których odbiornik dostarcza nadajnikowi informacji o warunkach kanału.
    • Nadajnik dostosowuje kształt wiązki w oparciu o otrzymane informacje zwrotne.
  • 4.2 MIMO w otwartej pętli:
    • MIMO w otwartej pętli nie opiera się na wyraźnej informacji zwrotnej od odbiornika.
    • Przetwornik określa ciężary formujące wiązkę bez sprzężenia zwrotnego, co może być odpowiednie w scenariuszach z ograniczoną możliwością sprzężenia zwrotnego.

Wniosek:

Beamforming w systemach MIMO to wszechstronna technika, która może znacząco poprawić wydajność i efektywność komunikacji bezprzewodowej. Kształtowanie wiązki nadawczo-odbiorczej, hybrydowe kształtowanie wiązki oraz wspólne kształtowanie wiązki nadawczo-odbiorczej oferują unikalne zalety i mają zastosowanie w różnych scenariuszach. Inteligentnie manipulując kierunkowością sygnałów, kształtowanie wiązki umożliwia systemom MIMO osiągnięcie wyższych szybkości transmisji danych, lepszego zasięgu i zwiększonej niezawodności w różnych środowiskach komunikacji bezprzewodowej.

• Co to jest router i modem?

• Co to jest przełącznik i router?

• Jaki jest sens routera?

• Co to jest koncentrator?