« Zurück zu den Wireless InSite Funktionen

MIMO Strahlformung, räumliches Multiplexing und Diversität in Wireless InSite

Wireless InSite bietet Funktionen zur Modellierung der folgenden gängigen MIMO-Techniken:

  • Antennen-Diversität

  • Räumliches Multiplexing

  • Strahlformung

Antennendiversität

Vergleich von SINR mit verschiedenen MIMO-Empfänger-Diversity-Techniken mit 4 Rx-Antennen. Die Auswahlkombination (rot) reduziert das Ausbleichen und verbessert moderat die SINR, während die Kombination aus gleicher Verstärkung (orange) und maximalem Verhältnis (grün) die SINR um mehrere dB erhöht.

An einem Empfänger liefern Antennendiversitätsverfahren ein robusteres Signal mit weniger Fading, indem sie Unterschiede im Signal nutzen, das von Antennen empfangen wird, die im Abstand von einer halben Wellenlänge oder mehr voneinander angeordnet sind. Wireless InSite unterstützt drei Ansätze zur Empfängerdiversität:

  • Auswahl Kombination: Wählen Sie das Signal von der Empfangsantenne mit dem stärksten SNR.

  • Equal Gain Combining: Summenspannungen von jeder Empfangsantenne

  • Maximale Verhältniskombination: Wenden Sie Gewichte auf jeden Kanal an, um die Phase für die Spannung von jeder Antenne auszurichten, während Sie gleichzeitig die Größe anpassen (Normalisierung durch SNR zur Erhöhung schwächerer Kanäle).

Bei einem Sender verwenden Diversity-Techniken die Vorcodierung der Sendeantennenelemente, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass empfangene Signale unkorreliert sind, was den Erfolg der Diversity-Techniken am Empfänger verbessert. Wireless InSite unterstützt die Übertragungsvielfalt, indem es dem Benutzer ermöglicht, benutzerdefinierte Vorcodierungstabellen zu definieren, in denen jeder beliebige Satz von Codes definiert werden kann. Dies ermöglicht es dem Benutzer, eine Reihe von gängigen Vorcodierungsmethoden anzugeben, wie z.B. die Verwendung von Alamouti-Codes oder Pseudocodes.

Wenn sowohl Sende- als auch Empfänger-Diversity-Techniken aktiviert sind, wird Wireless InSite diese zusammen verwenden, um die Signale zu kombinieren, was zu einem insgesamt verbesserten Empfang für einen einzelnen Datenstrom zwischen dem Sender und jedem Empfängerpunkt führt.

Räumliches Multiplexen

Kabellose InSite modelliert das räumliche Multiplexing mittels Singular Value Decomposition (SVD). Räumliches Multiplexing nutzt die Unterschiede in den Kanälen zwischen Sende- und Empfangsantennenpaaren, um mehrere unabhängige Ströme zwischen Sende- und Empfangsantenne bereitzustellen, was den Durchsatz erhöht, indem Daten über parallele Ströme gesendet werden. SVD zerlegt den Kanal in mehrere Ströme, wobei die Anzahl kleiner ist als die Anzahl der Sende- oder Empfangsantennen. Für Szenarien wie beispielsweise 2x2 oder 4x2 MIMO kann SVD zwei unabhängige Streams erzeugen, während es für 4x4 (vier Sende- und vier Empfangsantennen) vier Streams erzeugen kann, was den Durchsatz vervierfachen kann.  

In der Praxis hängt der tatsächliche Durchsatz davon ab, wie hoch ein SINR in jedem der Ströme erreicht werden kann. Unter Verwendung der SVD-Technik teilt Wireless InSite die Sendeleistung auf die Streams auf und berechnet die SINR für jeden Stream, so dass es den Durchsatz für jeden parallelen Stream vorhersagen kann, den es dann summiert, um den Gesamtdurchsatz aus allen Streams zu bestimmen.

Strahlformung

Das Ziel der Strahlformung ist es, mit mehreren Antennen Strahlen zu bilden, wodurch der SINR und damit der Durchsatz zu einem Empfänger erhöht wird. Wireless InSite unterstützt derzeit zwei Verfahren zur Strahlformung:

  • Maximum Ratio Transmission (MRT): maximiert den Strahl (adaptiv) zwischen Tx- und Rx-Punkten.

  • Vorcodierungstabellen: Ermöglicht es einem Benutzer, tabellarische Balken zu definieren, die eine Reihe von Ansätzen (Codebücher, etc.) unterstützen, die eine Auswahl aus vordefinierten Balken ermöglichen.

MRT verwendet Informationen über den Kanal zwischen Sender- und Empfängerantenne, um einen optimalen Strahl zum Empfänger zu bilden. In der Praxis wird diese Technik typischerweise für ein Zeitduplex-System (TDD) verwendet, bei dem sich Uplink und Downlink das gleiche Band teilen, so dass der Empfänger ein Pilotsignal senden kann, das von den Basisstationen verwendet werden kann, um diesen optimalen Strahl adaptiv zu bilden.

Die Vorcodierungstabellen von Wireless InSite sind in der Natur eher universell einsetzbar. Ein Benutzer kann mehrere Sätze von vordefinierten Strahlformungsgewichten definieren, und Wireless InSite wertet die verschiedenen Gewichtungen aus und wählt den stärksten Strahl für jeden Empfängerpunkt aus. Dies simuliert eine MIMO-Basisstation mit vordefinierten Strahlen (z.B. Codebücher) und verwendet eine von mehreren Methoden, um die beste Verwendung für einen bestimmten Kanal zu bestimmen.

 

Das Beamforming mit Massive MIMO (rechts) zeigt eine signifikante Verbesserung des Durchsatzes gegenüber der Verbindung zwischen Einzelantennen (links).

 

Kombination von Strahlformung und Empfängerdiversität

Das Hauptziel des Beamforming ist die Maximierung der Leistung an einem Empfängerpunkt, der zur Darstellung des potenziellen Standorts von Endgeräten (UE) verwendet wird. Wenn die UE über mehrere Empfängerantennen verfügt, kann Wireless InSite die Sendebündelung mit Diversity-Techniken kombinieren, so dass SINR weiter verbessert werden kann, um den bestmöglichen Datenstrom für die spätere Berechnung von Leistungskennzahlen wie Durchsatz und Bitfehlerrate bereitzustellen. (siehe Kommunikationsanalyse).