บทนำสู่เทคโนโลยีหลายเสาอากาศ

เมื่อการคำนวณเข้าใกล้ขีดจำกัดทางกายภาพของความเร็วสัญญาณนาฬิกา เราหันไปใช้สถาปัตยกรรมมัลติคอร์ เมื่อการสื่อสารเข้าใกล้ขีดจำกัดทางกายภาพของความเร็วในการส่งข้อมูล เราหันไปใช้ระบบมัลติเสาอากาศ ประโยชน์อะไรที่ทำให้เหล่านักวิทยาศาสตร์และวิศวกรเลือกใช้เสาอากาศหลายเสาเป็นพื้นฐานสำหรับ 5G และการสื่อสารไร้สายอื่นๆ แม้ว่าความหลากหลายในเชิงพื้นที่จะเป็นแรงจูงใจเบื้องต้นในการเพิ่มเสาอากาศที่สถานีฐาน แต่ในช่วงกลางทศวรรษ 1990 ได้มีการค้นพบว่าการติดตั้งเสาอากาศหลายเสาที่ด้าน Tx และ/หรือ Rx เปิดโอกาสให้เกิดความเป็นไปได้อื่นๆ ที่คาดไม่ถึงด้วยระบบเสาอากาศเดี่ยว ตอนนี้เรามาอธิบายเทคนิคหลักสามประการในบริบทนี้กัน

**การสร้างลำแสง**

Beamforming เป็นเทคโนโลยีหลักที่ใช้เป็นพื้นฐานของชั้นกายภาพของเครือข่ายเซลลูล่าร์ 5G โดย Beamforming มีอยู่ 2 ประเภทด้วยกัน:

การสร้างลำแสงแบบคลาสสิก หรือที่เรียกว่า Line-of-Sight (LoS) หรือการสร้างลำแสงแบบกายภาพ

การสร้างลำแสงทั่วไป หรือที่เรียกว่า Non-Line-of-Sight (NLoS) หรือการสร้างลำแสงเสมือน

การสร้างลำแสงทางกายภาพมีประวัติอันยาวนานในอัลกอริทึมการประมวลผลสัญญาณสำหรับระบบโซนาร์และเรดาร์ การสร้างลำแสงดังกล่าวจะสร้างลำแสงจริงในอวกาศเพื่อการส่งหรือรับสัญญาณ จึงมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับมุมที่มาถึง (AoA) หรือมุมที่ออกเดินทาง (AoD) ของสัญญาณ การสร้างลำแสงแบบคลาสสิกหรือทางกายภาพจะสร้างลำแสงขนานในโดเมนเชิงมุมในลักษณะเดียวกับที่ OFDM สร้างสตรีมขนานในโดเมนความถี่

ในทางกลับกัน ในรูปแบบที่เรียบง่ายที่สุด การสร้างลำแสงแบบทั่วไปหรือแบบเสมือนจริง หมายถึงการส่ง (หรือรับ) สัญญาณเดียวกันจากเสาอากาศ Tx (หรือ Rx) แต่ละเสาด้วยการกำหนดเฟสและน้ำหนักเกนที่เหมาะสม เพื่อให้พลังงานสัญญาณสูงสุดไปยังผู้ใช้รายใดรายหนึ่ง ไม่เหมือนกับการบังคับลำแสงในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง การส่งหรือรับจะเกิดขึ้นในทุกทิศทาง แต่สิ่งสำคัญคือการเพิ่มสำเนาสัญญาณหลายชุดที่ด้านรับเพื่อลดผลกระทบจากการจางหายของสัญญาณหลายเส้นทาง

**การมัลติเพล็กซ์เชิงพื้นที่**