Em sistemas MIMO (Multiple Input Multiple Output), beamforming é uma técnica que desempenha um papel fundamental na melhoria do desempenho da comunicação, manipulando a direcionalidade dos sinais transmitidos ou recebidos. A formação de feixe pode ser amplamente categorizada em dois tipos principais: formação de feixe de transmissão e formação de feixe de recepção. Vamos nos aprofundar na explicação detalhada desses tipos e explorar suas variações:
1. Transmitir Beamforming:
- Descrição:
- A formação de feixe de transmissão envolve o ajuste da fase e da amplitude dos sinais no transmissor para criar interferência construtiva na direção desejada.
- Tipos:
- 1.1 Formação de feixe de transmissão explícita (ETBF):
- ETBF requer feedback explícito de informações de estado do canal (CSI) do receptor (UE) para o transmissor (eNodeB).
- O transmissor ajusta o sinal com base no CSI recebido, otimizando a transmissão para as condições atuais do canal.
- 1.2 Formação de feixe de transmissão baseada em livro de códigos:
- Técnicas baseadas em livro de código usam vetores ou matrizes de formação de feixe predefinidos.
- O transmissor seleciona um vetor de formação de feixe do livro de códigos com base nas condições do canal sem feedback explícito.
- 1.1 Formação de feixe de transmissão explícita (ETBF):
2. Receber Beamforming:
- Descrição:
- A formação de feixe de recepção envolve o ajuste da fase e da amplitude dos sinais no receptor para melhorar a recepção de sinais de uma direção específica.
- Tipos:
- 2.1 Combinação de Razão Máxima (MRC):
- MRC é uma técnica básica de formação de feixe de recepção que combina sinais de múltiplas antenas com pesos diferentes.
- Os pesos são ajustados para maximizar a potência do sinal, melhorando a qualidade geral do sinal recebido.
- 2.2 Forçamento Zero (ZF):
- A formação de feixe de recepção da ZF visa anular a interferência de direções indesejadas.
- Ele consegue o cancelamento de interferência ajustando os pesos para criar nulos na direção das fontes de interferência.
- 2.3 Erro quadrático médio mínimo (MMSE):
- A formação de feixe de recepção MMSE minimiza o erro quadrático médio entre o sinal recebido e o sinal desejado.
- Ele considera o sinal desejado e a interferência, otimizando os pesos para melhorar a qualidade do sinal.
- 2.1 Combinação de Razão Máxima (MRC):
3. Beamforming híbrido:
- Descrição:
- A formação de feixe híbrida combina elementos de formação de feixe de transmissão e recepção.
- Tipos:
- 3.1 Formação de feixe analógico:
- A formação de feixe analógico é aplicada no domínio de RF (radiofrequência) usando componentes analógicos como deslocadores de fase e atenuadores.
- Ele controla a direção do feixe antes que o sinal chegue ao processamento digital da banda base.
- 3.2 Formação de feixe digital:
- A formação de feixe digital é aplicada no domínio digital após a conversão analógico-digital.
- Ele ajusta a formação do feixe com base na representação digital do sinal.
- 3.1 Formação de feixe analógico:
4. Formação de feixe conjunto de transmissão e recepção:
- Descrição:
- A formação de feixes conjuntos otimiza os feixes de transmissão e recepção simultaneamente para melhorar o desempenho geral da comunicação.
- Tipos:
- 4.1 MIMO de circuito fechado:
- MIMO de circuito fechado envolve mecanismos de feedback onde o receptor fornece informações ao transmissor sobre as condições do canal.
- O transmissor ajusta a formação do feixe com base no feedback recebido.
- 4.2 MIMO de circuito aberto:
- O MIMO de loop aberto não depende de feedback explícito do receptor.
- O transmissor determina os pesos de formação de feixe sem feedback, o que pode ser adequado para cenários com capacidade de feedback limitada.
- 4.1 MIMO de circuito fechado:
Conclusão:
Beamforming em sistemas MIMO é uma técnica versátil que pode melhorar significativamente o desempenho e a eficiência da comunicação sem fio. A formação de feixe de transmissão e recepção, a formação de feixe híbrida e a formação de feixe conjunta de transmissão e recepção oferecem vantagens exclusivas e são aplicáveis em diferentes cenários. Ao manipular de forma inteligente a direcionalidade dos sinais, a formação de feixe permite que os sistemas MIMO alcancem taxas de dados mais altas, melhor cobertura e maior confiabilidade em vários ambientes de comunicação sem fio.