Základy technologie line of sight (LoS) MIMO

Ing. Vojtěch Klusáček Ph.D.

Obsah přednášky

• Metody navyšování kapacity spoje

• XPIC

• Systémy MIMO

• Line Of Sight MIMO

Metody navyšování kapacity spoje•Neustálý tlak na navyšování datové kapacity

•Spektrum není nevyčerpatelný zdroj

Řešení problému

•Zlepšení spektrální efektivity (změna modulace) !

•Změna kmitočtového pásma !

•Adaptivní modulace !

•XPIC (cross polarization interference cancelation) !

•(LOS) MIMO !

XPIC

•Využívá najednou obě polarizace na stejném kanálu•Paradoxně při ACAP plánování zamezuje použití sousedních kanálů a tedy (globálně) nepřináší výhodu lepšího využití spektra•Poplatky závisí na regulátorovi – může být výhodnější •Složitější nastavování, problém s depolarizací (déšť)•Výhody –záloha (1+1), pokud není vyhnutí, 1 anténa na 2 jednotky, cena OMT

Rozdělení – SISO, MISO, MIMO

Techniky využívané při MIMO • Nutné digitální zpracování signálu (FFT a další /1995/)

•Formování vyzařovacího diagramu (beamforming) – využívá možnosti nafázovat signál do jednotlivých antén vysílače tak, aby došlo ke zvýšení přijímané úrovně na konkrétním přijímači (MISO)

•Prostorový multiplex – vstupní datový tok je rozdělen do více různých datových toků o menší kapacitě, které se vysílají jednotlivými anténami – na přijímači nutno toky od sebe oddělit – požadavek na vysoké SNR –vhodné i pro P2MP

•Kódování (space time coding) -využívá různého časového posunu vysílaného signálu na každé anténě – zvyšuje pravděpodobnost úspěšného příjmu signálu v případě úniků pří vícecestném šíření

Důvody použití MISO, MIMO

•Eliminace vlivu vícecestného šíření –založeno na statistice – pravděpodobnost úniku na dvou anténách je nižší (řádově) než na jedné anténě

•Navýšení kapacity – nutným předpokladem je vysoké SNR a možnost jednotlivé signály (cesty) od sebe oddělit

•Eliminace rušení -vhodným nafázováním signálu u přijímače i vysílače je možno rušící signál dostat do „nuly“

•Nutný předpoklad pro funkčnost systému je nezávislost signálových cest (v čase, v prostoru atd.), vše se děje na STEJNÉM KMITOČTU

Jak funguje LoS MIMO 2x2

LOS P2P spoje – nemají vícecestné šíření, redundance cest vytvořena v prostoru a fázovánímPředpoklady funkce –oba TX fázově zavěšeny, vzdálenost antén n násobkem vlnové délky, zpracování signálů přijímaných oběma anténami najednou – práce s fázovým posuvem d) Neoptimální stav – výsledná amplituda signálu je nižší

Optimální vzdálenost antén

K – lib.celé číslo (typ. 1)násobky vln. délkyM – min. počet antén na straně RX nebo TX

Opt. vzdálenost antén graficky

Pro situaci dt = dr =d , K=1

Potom

Z pohledu antén(áře)

Čím jsou antény vzdálenější, tím rychleji dochází ke změně signálu

Stav na jednotlivých anténách v MIMO 2x2 při optimální podmínce

Formování vyzař. charakteristiky soustavy antén

Problémy na závěr

•Požadavky na vzdálenost antén (18GHz/5km, d=6m!!)•Kývání stožáru – rozkmit srovnatelný s vln. délkou, u 10m ocelového stožáru lze očekávat periodu kmitu cca 0.2s!!

•Pro větší šířky pásma nebo duplexní odstup –různá fáze, df/f – kompromisní dodržení podmínky vzdálenosti•Vyšší citlivost na rušení a šumy •Nutnost extra propojení jednotek (synchronizace)

•Nejasná legislativa (vyplatí se?), ekonomické aspekty (instalace, platba za antény)

První LoS MIMO „vlaštovky“

Publikovaná literatura, demonstrační spoje nebo prezentace od:•ERICSSON•Ceragon•ZTE•Marconi•a další

Děkuji za pozornost!

Zdroje informací:•Internet –volně dostupné zdroje•ERICSSON review 2011•Slideshare•Prezentace výrobců P2P•a další (odb. články, práce…)