เมื่อการคำนวณเข้าใกล้ขีดจำกัดทางกายภาพของความเร็วสัญญาณนาฬิกา เราจึงหันมาใช้สถาปัตยกรรมแบบมัลติคอร์ เมื่อการสื่อสารเข้าใกล้ขีดจำกัดทางกายภาพของความเร็วในการส่ง เราจึงหันมาใช้ระบบเสาอากาศหลายตัว อะไรคือประโยชน์ที่ทำให้เหล่านักวิทยาศาสตร์และวิศวกรเลือกใช้เสาอากาศหลายตัวเป็นพื้นฐานสำหรับ 5G และการสื่อสารไร้สายอื่นๆ? แม้ว่าความหลากหลายเชิงพื้นที่จะเป็นแรงจูงใจเริ่มต้นในการเพิ่มเสาอากาศที่สถานีฐาน แต่ในช่วงกลางทศวรรษ 1990 ก็มีการค้นพบว่าการติดตั้งเสาอากาศหลายตัวที่ฝั่งส่งและ/หรือฝั่งรับนั้นเปิดโอกาสใหม่ๆ ที่คาดไม่ถึงหากใช้ระบบเสาอากาศเดี่ยว ต่อไปนี้เราจะอธิบายเทคนิคหลักสามประการในบริบทนี้
**การสร้างลำแสง**
การสร้างลำแสง (Beamforming) เป็นเทคโนโลยีหลักที่ใช้เป็นพื้นฐานของชั้นกายภาพ (Physical Layer) ในเครือข่ายโทรศัพท์มือถือ 5G โดยมีเทคโนโลยีการสร้างลำแสงอยู่สองประเภท:
การสร้างลำแสงแบบคลาสสิก หรือที่รู้จักกันในชื่อ การสร้างลำแสงแบบมองเห็นได้โดยตรง (Line-of-Sight หรือ LoS) หรือการสร้างลำแสงเชิงกายภาพ
การสร้างลำแสงแบบทั่วไป หรือที่รู้จักกันในชื่อ การสร้างลำแสงแบบไม่เห็นเส้นตรง (Non-Line-of-Sight: NLoS) หรือการสร้างลำแสงเสมือน
แนวคิดเบื้องหลังการสร้างลำแสงทั้งสองประเภทคือการใช้เสาอากาศหลายตัวเพื่อเพิ่มความแรงของสัญญาณไปยังผู้ใช้เป้าหมาย ในขณะเดียวกันก็ลดสัญญาณรบกวนจากแหล่งอื่น เปรียบเทียบได้กับการกรองสัญญาณดิจิทัลที่เปลี่ยนแปลงเนื้อหาของสัญญาณในโดเมนความถี่ในกระบวนการที่เรียกว่าการกรองสเปกตรัม ในทำนองเดียวกัน การสร้างลำแสงจะเปลี่ยนแปลงเนื้อหาของสัญญาณในโดเมนเชิงพื้นที่ นี่คือเหตุผลที่เรียกอีกอย่างว่าการกรองเชิงพื้นที่
การสร้างลำแสงเชิงกายภาพมีประวัติยาวนานในอัลกอริธึมการประมวลผลสัญญาณสำหรับระบบโซนาร์และเรดาร์ โดยจะสร้างลำแสงจริงในอวกาศสำหรับการส่งหรือรับสัญญาณ และจึงมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับมุมตกกระทบ (AoA) หรือมุมออกเดินทาง (AoD) ของสัญญาณ คล้ายกับวิธีที่ OFDM สร้างกระแสขนานในโดเมนความถี่ การสร้างลำแสงแบบคลาสสิกหรือเชิงกายภาพจะสร้างลำแสงขนานในโดเมนเชิงมุม
ในทางกลับกัน ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด การสร้างลำแสงแบบทั่วไปหรือแบบเสมือน หมายถึงการส่ง (หรือรับ) สัญญาณเดียวกันจากเสาอากาศส่ง (หรือรับ) แต่ละตัว โดยมีการปรับเฟสและน้ำหนักการขยายสัญญาณที่เหมาะสม เพื่อให้กำลังสัญญาณสูงสุดไปยังผู้ใช้รายใดรายหนึ่ง ต่างจากการควบคุมทิศทางของลำแสงทางกายภาพ การส่งหรือรับสัญญาณเกิดขึ้นในทุกทิศทาง แต่สิ่งสำคัญคือการเพิ่มสำเนาสัญญาณหลายชุดที่ฝั่งรับเพื่อลดผลกระทบจากการลดทอนสัญญาณเนื่องจากหลายเส้นทาง
**การมัลติเพล็กซ์เชิงพื้นที่**
ในโหมดมัลติเพล็กซ์เชิงพื้นที่ กระแสข้อมูลขาเข้าจะถูกแบ่งออกเป็นหลายกระแสขนานในโดเมนเชิงพื้นที่ โดยแต่ละกระแสจะถูกส่งผ่านโซ่ส่งสัญญาณ (Tx chains) ที่แตกต่างกัน ตราบใดที่เส้นทางของช่องสัญญาณมาถึงเสาอากาศรับสัญญาณ (Rx antennas) จากมุมที่แตกต่างกันอย่างเพียงพอ โดยแทบไม่มีความสัมพันธ์กัน เทคนิคการประมวลผลสัญญาณดิจิทัล (DSP) สามารถแปลงสื่อไร้สายให้เป็นช่องสัญญาณขนานอิสระได้ โหมด MIMO นี้เป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้ความเร็วในการส่งข้อมูลของระบบไร้สายสมัยใหม่เพิ่มขึ้นหลายเท่า เนื่องจากข้อมูลอิสระถูกส่งพร้อมกันจากเสาอากาศหลายตัวบนแบนด์วิดธ์เดียวกัน อัลกอริทึมการตรวจจับ เช่น Zero Forcing (ZF) จะแยกสัญลักษณ์การมอดูเลชั่นออกจากสัญญาณรบกวนของเสาอากาศอื่นๆ
ดังแสดงในรูป ในระบบ WiFi MU-MIMO จะมีการส่งข้อมูลหลายสตรีมพร้อมกันไปยังผู้ใช้หลายคนจากเสาอากาศส่งสัญญาณหลายตัว
**การเข้ารหัสกาลอวกาศ**
ในโหมดนี้ จะมีการใช้รูปแบบการเข้ารหัสพิเศษข้ามเวลาและเสาอากาศ เมื่อเปรียบเทียบกับระบบเสาอากาศเดี่ยว เพื่อเพิ่มความหลากหลายของสัญญาณที่ได้รับโดยไม่สูญเสียอัตราการส่งข้อมูลที่ตัวรับ การเข้ารหัสแบบสเปซไทม์ช่วยเพิ่มความหลากหลายเชิงพื้นที่โดยไม่จำเป็นต้องประมาณค่าช่องสัญญาณที่ตัวส่งเมื่อใช้เสาอากาศหลายตัว
Concept Microwave เป็นผู้ผลิตชิ้นส่วน RF สำหรับระบบเสาอากาศ 5G ระดับมืออาชีพในประเทศจีน ซึ่งรวมถึงตัวกรองความถี่ต่ำ RF, ตัวกรองความถี่สูง RF, ตัวกรองความถี่ผ่านย่าน, ตัวกรองแบบน็อตช์/ตัวกรองแบบหยุดย่านความถี่, ตัวแยกสัญญาณแบบสองทิศทาง, ตัวแบ่งกำลัง และตัวเชื่อมต่อทิศทาง ชิ้นส่วนทั้งหมดสามารถปรับแต่งได้ตามความต้องการของคุณ
ยินดีต้อนรับสู่เว็บไซต์ของเรา :www.concept-mw.comหรือส่งจดหมายถึงเราได้ที่:sales@concept-mw.com
วันที่เผยแพร่: 29 กุมภาพันธ์ 2024