Základy technologie line of sight (LoS) MIMO

1. Základy technologie line of sight (LoS) MIMO Ing. Vojtěch Klusáček Ph.D.

2. Obsah přednášky • Metody navyšování kapacity spoje • XPIC • Systémy MIMO • Line Of Sight MIMO

3. 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 !

5. 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

6. Rozdělení – SISO, MISO, MIMO

7. 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

8. 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

9. Jak funguje LoS MIMO 2x2 LOS P2P spoje – nemají vícecestné šíření, redundance cest vytvořena v prostoru a fázováním Předpoklady 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

10. Optimální vzdálenost antén K – lib.celé číslo (typ. 1) násobky vln. délky M – min. počet antén na straně RX nebo TX

11. Opt. vzdálenost antén graficky Pro situaci dt = dr =d , K=1 Potom

12. Z pohledu antén(áře) Formování vyzař. charakteristiky soustavy antén Čím jsou antény vzdálenější, tím rychleji dochází ke změně signálu Stav na jednotlivých anténách v MIMO 2x2 při optimální podmínce

13. 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)

14. První LoS MIMO „vlaštovky“ • Publikovaná literatura, demonstrační spoje nebo prezentace od: • ERICSSON • Ceragon • ZTE • Marconi • a další

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