Переход от двухантенных MIMO систем к четырехантенным

Агрегация частот, КАМ-256, а теперь еще и четыре приемные антенны, дающие возможность организовать до четырех параллельных потоков данных – технологии, которые были внедрены в стандарте LTE организацией 3GPP, чтобы удовлетворить постоянно возрастающие запросы к скорости передачи данных.

В данной статье будут рассмотрены вопросы перехода от двухантенных MIMO систем к четырехантенным. Также будут описаны физические аспекты технологии и преимущества ее использования как для операторов мобильной связи, так и для абонентов.

Добиться наилучшего результата позволяет комбинация перечисленных технологий. Например, комбинация четырех приемных антенн (4 RX) и КАМ-256 даст высокую пропускную способность и высокое соотношение сигнал-шум (Signal to Noise Ratio, SNR) при indoor сценарии.

MIMO позволяет передавать несколько потоков данных параллельно используя один и тот же частотно-временной ресурс, подобно тому, как транспортные средства движутся по нескольким полосам (рис. 1). Количество потоков при этом ограничено меньшим из пары чисел (RX, TX). На практике, как правило, их количество еще меньше. Это зависит от многих факторов, таких как радиоусловия, типы антенн на БС и устройстве абонента. Увеличение количества приемных антенн при этом увеличивает не только теоретически возможное количество потоков, но и вероятность увеличения количества потоков на практике.

Пример четырех параллельных двунаправленных потоков. Здесь, как это часто бывает в системах сотовой связи, нисходящие каналы более загружены, чем восходящие Рис. 1. Пример четырех параллельных двунаправленных потоков. Здесь, как это часто бывает в системах сотовой связи, нисходящие каналы более загружены, чем восходящие

 

         Использование антенных систем с несколькими приемными антеннами имеет два основных преимущества. Во-первых, уровень мощности при приёме увеличивается, что позволяет передавать сигнал на большие расстояния. Во-вторых, пространственное разнесение позволяет повысить чувствительность при приеме полезного сигнала и компенсировать помехи.

         Теорема Шеннона о пропускной способности канала гласит, что емкость C ограничена пропускной способностью B и SNR.

 

Теорема Шеннона о пропускной способности канала гласит, что емкость C ограничена пропускной способностью B и SNR

На основании этого уравнения, можно выделить основные области: с высоким и низким SNR. Для каждой из этих областей использование четырех приемных антенн будет давать свои преимущества.

         В области с SNR < 1 увеличение количества приемных антенн позволяет увеличить мощность принимаемого сигнала за счет применения технологии формирования направленного сигнала (Beamforming) или пространственного разнесения, тем самым увеличивая емкость. В области с SNR > 1 увеличение количества антенн позволяет передавать потоки данных параллельно.     

         Использование нескольких приемных антенн позволяет увеличить скорость передачи данных, но это не единственное преимущество, которое дает использование MIMO.

        С использованием на приеме четырех антенн появляется возможность формирования диаграммы направленности и разнесенного приема. При увеличении количества антенн минимальная мощность, требуемая для передачи служебного трафика, может быть ниже на несколько дБ, что позволяет заметно увеличить площадь покрытия соты.

         В то же время, при MIMO 4x4 возможно сохранить площадь покрытия на прежнем уровне, уменьшив мощность передатчика на БС, что позволит оператору уменьшить операционные затраты (Operational Expenses, OPEX). Но для реализации этого необходимо дождаться момента, когда все мобильные устройства будут поддерживать эту технологию.

         Падение канала – явление нечастное, но тем не менее периодически оно случается. Чаще всего его причиной является плохое управление радиоресурсами (Radio Resource Management, RRM) во время хендовера. Применение многоантенных систем уменьшает вероятность разрыва соединения в таких случаях. Еще одно преимущество – возможность параллельного приема информации разного типа, например, прием данных и измерения RRM.

         В целом, использование нескольких приемных антенн дает преимущество при приеме сигналов каналов управления, таких как PDCCH, PHICH, PCFICH. Хотя они используют только один поток MIMO, пространственное разнообразие позволит расширить площадь покрытия одной соты и более увеличить надежность приема на краю соты.

         Одно из основных преимуществ, которые даст увеличение количества приемных антенн, это возможность одновременного приема параллельных потоков данных и подавления помех от соседних сот, используя алгоритм подавления комбинированных помех (Interference Rejection Combining, IRC) (рис. 2).

Рис. 2. Способность подавлять помехи при 4 RX

 

         В этом случае пользователь получает более высокие скорости передачи данных, так как снижение уровня помех позволит не только принимать несколько параллельных потоков, но также и использовать методы модуляции, требующие высокого SNR. Оператор в свою очередь получает возможность не учитывать помехи соседних сот при планировании.

         Ожидается, что 3GPP представит требования к системам с 4 RX уже в июне 2016 года.

         Увеличение количества приемных антенн имеет немало преимуществ, таких как увеличение пропускной способности сети, скорости передачи данных, надежности соединений. К недостаткам можно отнести больший расход энергии абонентскими устройствами.

Источник: Ericsson

Читайте также:

Carrier Wi-Fi - чего можно ожидать в ближайшем будущем от совмещения сетей мобильной связи и Wi-Fi?

МТС произвела запуск первой базовой станции, работающей на водородном топливе

Инновационные 4G фонари появятся на улицах Лос-Анджелеса

Битва флагманских смартфонов: какой лучше? Выбираем между: Apple iPhone 6S, Apple iPhone 6S Plus, Lumia 950, Samsung Galaxy S6, Sony Xperia Z5

Портал 1234G.ru признан лауреатом премии «Event IT Journalist»

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Яндекс.Метрика