Quando a computação se aproxima dos limites físicos da velocidade do clock, recorremos a arquiteturas multi-core.Quando as comunicações se aproximam dos limites físicos da velocidade de transmissão, recorremos a sistemas com múltiplas antenas.Quais são os benefícios que levaram cientistas e engenheiros a escolher múltiplas antenas como base para 5G e outras comunicações sem fio?Embora a diversidade espacial tenha sido a motivação inicial para adicionar antenas em estações base, foi descoberto em meados da década de 1990 que a instalação de múltiplas antenas no lado Tx e/ou Rx abriu outras possibilidades que eram imprevisíveis com sistemas de antena única.Vamos agora descrever três técnicas principais neste contexto.
**Formação de feixe**
Beamforming é a principal tecnologia na qual se baseia a camada física das redes celulares 5G.Existem dois tipos diferentes de formação de feixe:
Beamforming clássico, também conhecido como Line-of-Sight (LoS) ou beamforming físico
Formação de feixe generalizada, também conhecida como Non-Line-of-Sight (NLoS) ou formação de feixe virtual
A ideia por trás de ambos os tipos de formação de feixe é usar múltiplas antenas para aumentar a intensidade do sinal para um usuário específico, ao mesmo tempo que suprime sinais de fontes interferentes.Como analogia, os filtros digitais alteram o conteúdo do sinal no domínio da frequência em um processo denominado filtragem espectral.De maneira semelhante, a formação de feixe altera o conteúdo do sinal no domínio espacial.É por isso que também é conhecido como filtragem espacial.
A formação de feixe físico tem uma longa história em algoritmos de processamento de sinais para sistemas de sonar e radar.Produz feixes reais no espaço para transmissão ou recepção e, portanto, está intimamente relacionado ao ângulo de chegada (AoA) ou ao ângulo de partida (AoD) do sinal.Semelhante à forma como o OFDM cria fluxos paralelos no domínio da frequência, a formação de feixe clássica ou física cria feixes paralelos no domínio angular.
Por outro lado, em sua encarnação mais simples, formação de feixe generalizada ou virtual significa transmitir (ou receber) os mesmos sinais de cada antena Tx (ou Rx) com faseamento apropriado e ponderações de ganho de modo que a potência do sinal seja maximizada para um usuário específico.Ao contrário de direcionar fisicamente um feixe em uma determinada direção, a transmissão ou recepção acontece em todas as direções, mas a chave é adicionar construtivamente múltiplas cópias do sinal no lado de recepção para mitigar os efeitos de desvanecimento de múltiplos caminhos.
**Multiplexação Espacial**
No modo de multiplexação espacial, o fluxo de dados de entrada é dividido em vários fluxos paralelos no domínio espacial, com cada fluxo então transmitido por diferentes cadeias Tx.Contanto que os caminhos dos canais cheguem de ângulos suficientemente diferentes nas antenas Rx, quase sem correlação, as técnicas de processamento digital de sinais (DSP) podem converter um meio sem fio em canais paralelos independentes.Este modo MIMO tem sido o principal fator para aumentos de ordem de grandeza na taxa de dados dos sistemas sem fio modernos, uma vez que informações independentes são transmitidas simultaneamente de múltiplas antenas na mesma largura de banda.Algoritmos de detecção como forçamento zero (ZF) separam os símbolos de modulação da interferência de outras antenas.
Conforme mostrado na figura, no WiFi MU-MIMO, vários fluxos de dados são transmitidos simultaneamente para vários usuários a partir de várias antenas de transmissão.
**Codificação Espaço-Tempo**
Neste modo, esquemas de codificação especiais são empregados ao longo do tempo e das antenas em comparação com sistemas de antena única, para aumentar a diversidade do sinal de recepção sem qualquer perda de taxa de dados no receptor.Os códigos espaço-temporais melhoram a diversidade espacial sem a necessidade de estimativa de canal no transmissor com múltiplas antenas.
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Horário da postagem: 29 de fevereiro de 2024