MIMO- und Array-Design für 5G

Die Antenneningenieure bevorzugen fortschrittliche Antennensysteme, die in der Lage sind, den Strahl zu steuern und mehrere Datenströme zu übertragen, um die Anforderungen an den 5G-Durchsatz zu erfüllen. Die Entwicklung eines solchen Geräts ist eine schwierige Aufgabe, da viele Faktoren an der Leistung eines Geräts beteiligt sind:

  • Antennenkopplung im Gehäuse eines Gerätes

  • Auswirkungen der Mehrwegeausbreitung

  • Datenübertragungsschemata

XFdtd und Kabellose InSite Sicherstellung eines umfassenden Vorrichtungsdesignprozesses, von der Simulation des anfänglichen Antennenmusters bis zur Berechnung der Durchsatzleistung in einem Mehrwegekanalmodell. Zusammen stellen die Produkte sicher, dass ein Gerät in seiner vorgesehenen Umgebung gut funktioniert. 

Vier mögliche Strahlen für ein 28-GHz-Array

Eigenständige Geräteleistung

Laptop mit einer Vier-Elemente-MIMO-Antenne

Die elektromagnetische Zeitbereichs-Simulationssoftware XFdtd von Remcom ermöglicht eine detaillierte Analyse der eigenständigen Leistung eines Geräts. Detaillierte CAD-Modelle der Antennen-, Leiterplatten- und Gerätemontage werden aus Pro Engineer, Allegro und anderen Softwarepaketen importiert. Die folgenden Ergebnisse liegen aus einer einzigen Finite-Differenz-Zeitdomänensimulation (FDTD) vor:

  • Antennenisolierung

  • Kuvertkreuzkorrelation

  • Antennenwirkungsgrad

  • Strahlungsmuster

Ein HF-Ingenieur muss über die eigenständige Antennenleistung hinausgehen, um eine ausreichende 5G-Geräteleistung zu gewährleisten. Die Ergebnisse einer XFdtd-Simulation, die die Leistung einer Antenne charakterisieren, lassen sich leicht nach Wireless InSite exportieren, wo das Gerät in seiner vorgesehenen Umgebung analysiert wird.

Weitere Informationen finden Sie auf unserer Seite XFdtd for 5G Device Design.....

3D-Kanalmodell

Bürolayout mit Access Point (AP) und einzelnem Laptop-Standort

3D-Ausbreitungsszenarien können in der drahtlosen Vorhersage-Software Wireless InSite von Remcom modelliert werden. Standortspezifische und generische Testumgebungen werden durch den Import von Gelände, die Definition von Gebäudegrundrissen, die Angabe von Standorten von Basisstationen oder Zugangspunkten und die Bereitstellung von Materialinformationen erstellt. Die Antennendesigns von XFdtd werden dann in Anwendungen getestet, darunter:

  • Stadtblöcke für den Einsatz von Kleinzellen-Basisstationen

  • Outdoor-to-Indoor für feste drahtlose Zugangsszenarien

  • Bürogebäude für die Planung von WiFi-Zugängen

Lage der AP in der Ecke des Büros

Wireless InSite verwendet hochpräzise Ray-Tracing-Modelle, um die Mehrwegeausbreitung durch die 3D-Umgebung zu bestimmen. Zu diesen branchenführenden Fähigkeiten gehört die Fähigkeit zur Analyse:

  • 3D-Gelände, Gebäude und Grundrisse

  • Feine Konstruktionsdetails wie Bordsteine, Fensterrahmen, Stühle und Schreibtische

  • Diffuse Streuung bei Millimeterwellen

  • Abschwächung von Bäumen, Sträuchern und anderen Blättern

Ausbreitungspfade zwischen AP und einzelnem Laptopstandort

Sender und Empfänger bestehen aus einem oder mehreren Antennenelementen. Wireless InSite berechnet die Verbindung zwischen jedem Antennenelement auf dem Sender und Empfänger und gibt die Ergebnisse aus:

  • Komplexe Impulsantwort an jedem Empfänger

  • Empfangene Leistung

  • Reichweitenkarten

  • Leistungsverzögerungsprofile

  • H-Matrizen, die jedes Antennenelement an einer Basisstation oder einem Zugangspunkt mit denen an einer UE oder Vorrichtung verbinden.

Sobald das 3D-Ausbreitungsszenario charakterisiert ist, können Kommunikationssysteme überlagert werden, um Durchsatz und Kapazitätskennzahlen zu bestimmen.

Metriken des Kommunikationssystems

Angesichts des Antennendesigns und des 3D-Kanalmodells ermöglicht der Wireless InSite Communication Systems Analyzer dem HF-Ingenieur die Bewertung des Betriebs eines 5G-Geräts im beabsichtigten Szenario.

Durchsatzabdeckung für alle Laptop-Standorte

Zunächst wird auf jeden Sender und Empfänger eine MIMO-Technik angewendet. Dies verbessert die Leistung eines Systems, indem es das Signal-zu-Interferenz-Plus-Rausch-Verhältnis (SINR) erhöht, mehrere parallele Datenströme bereitstellt oder beides. Wireless InSite modelliert die folgenden MIMO-Techniken:

  • Antennen-Diversität

  • Räumliches Multiplexing

  • Strahlformung

MIMO-Techniken bestimmen, wie Daten durch die 3D-Umgebung übertragen werden. Sobald dies bekannt ist, bestimmt Wireless InSite, wie viele Daten übertragen werden können. Die folgenden Metriken werden für jeden Datenstrom und jede Punkt-zu-Punkt-Verbindung aufgerufen: 

  • Durchsatz und Kapazität

  • Bitfehlerrate (BER)

  • Rauschen, Störungen und SINR

Dies führt zu einem leistungsstarken Werkzeug, mit dem Ingenieure feststellen können, ob ihr Gerät die 5G-Leistungsanforderungen in einer realistischen Betriebsumgebung erfüllt.

Zusätzliche Informationen

Beispiele

Veröffentlichungen

Webinare

Videos