5G basisstasie RF -antenna -opgradering: hoe massiewe MIMO -tegnologie die dekking van kommunikasie -netwerk hervorm

In die evolusionêre geskiedenis van mobiele kommunikasietegnologieë het elke generasie tegnologiese iterasie gepaard gegaan met beduidende verbeterings in netwerkprestasie, en die opkoms van 5G -tegnologie het selfs ondermynende veranderinge teweeg gebring. 5G-netwerke is daarop gemik om aan verskillende behoeftes te voldoen, soos ultra-hoë datatariewe, ultra-lae latency en massiewe toestelverbindings. Die bereiking van hierdie doelstellings is afhanklik van 'n reeks sleuteltegnologieë, waaronder Massive MIMO (massiewe meervoudige inset-meervoudige uitset) -tegnologie 'n kernrol speel in die opgradering van die 5G-basisstasie-radiofrekwensie-antennas, wat die dekking van die kommunikasienetwerk op 'n ongekende manier hervorm.

In tradisionele kommunikasienetwerke neem basisstasie-antennas gewoonlik 'n enkel-inset enkel-uitset (SISO) of meervoudige inset-meervoudige uitset (MIMO) tegnologieë aan. SISO -stelsels gebruik slegs 'n enkele transmissie -antenna en 'n enkele antenna wat ontvang is, met 'n beperkte data -oordragvermoë, wat dit moeilik maak om in die groeiende kommunikasiebehoeftes te voorsien. Neem die vroeë 2G -netwerk as voorbeeld. Onder SISO-tegnologie kan die netwerkdata-transmissietempo slegs tien KBP's bereik, wat nie die vinnige oordrag van grootkapasiteitsdata soos hoëdefinisie-foto's en -video's kan ondersteun nie. MIMO -tegnologie, daarenteen, deur verskeie antennas by sowel die basisstasie as die terminale toe te rus, en ruimtelike multiplexing- en diversiteitstegnologieë te gebruik, verbeter die stelselvermoë en betroubaarheid aansienlik sonder om spektrumbronne te verhoog. Byvoorbeeld, in 4G-netwerke het gewone 2 × 2 MIMO- of 4 × 4 MIMO-tegnologie die netwerkdata-oordragsyfer tot die honderd-megabit-vlak verhoog, wat gebruikers se aanlyn-ervaring aansienlik verbeter. Met die vinnige ontwikkeling van die mobiele internet het gebruikers se vraag na dataverkeer egter eksponensieel gegroei, en die prestasie van tradisionele MIMO -tegnologie het geleidelik die bottelnek benader, wat nie aan die streng vereistes van 5G -netwerke kon voldoen nie. Statistieke toon dat in scenario's soos grootskaalse geleenthede of digte stedelike gebiede, 4G-netwerke dikwels aan opeenhoping ly en die snelheid verminder, wat dit moeilik maak om 'n groot aantal gebruikers te ondersteun om terselfdertyd aan toepassings te werk met 'n hoë bandwydte-vereistes, soos 'n hoë-definisie-video-afspeel en aanlyn-speletjies.

As 'n verdere evolusie van MIMO -tegnologie, het massiewe MIMO -tegnologie die aantal basisstasie -antennas aansienlik verhoog, wat uitgebrei het van enkele of tientalle antennas in tradisionele MIMO tot honderde of selfs duisende antennas. Hierdie beduidende toename in die aantal antennas bring verskeie tegniese voordele in, waardeur die dekking van kommunikasienetwerke hervorm word. In beginsel gebruik massiewe MIMO die ruimtelike onafhanklikheid van kanale. Deur 'n groot aantal antennas by die basisstasie toe te rus, kan dit gelyktydig met veelvuldige gebruikers kommunikeer en ruimtelike dimensie -multiplexing bereik. In tradisionele kommunikasiestelsels, as gevolg van die beperkte aantal antennas, kan data slegs tegelyk aan 'n paar gebruikers oorgedra word. Massiewe MIMO-stelsels, deur die aantal antennas te verhoog, kan egter meer gebruikers op dieselfde tydfrekwensiebronne ondersteun, wat die stelselkapasiteit en spektrumdoeltreffendheid aansienlik verbeter. Teoretiese studies het getoon dat wanneer die aantal basisstasie -antennas oneindig is, die spektrumdoeltreffendheid en energie -doeltreffendheid van massiewe MIMO -stelsels aansienlik verbeter sal word.

Wat die netwerkdekking betref, het massiewe MIMO -tegnologie die dekking en kwaliteit van seine deur balkvormende tegnologie aansienlik verbeter. Beamforming verwys na die gewig van die seine wat deur basisstasie -antennas volgens die inligting oor die kanaalstoestand oorgedra word, sodat die seinenergie in 'n spesifieke rigting gekonsentreer word om 'n balk te vorm. In massiewe MIMO -stelsels, as gevolg van die groot aantal antennas, kan meer presiese balkbeheer bereik word, wat die seinenergie akkuraat kan rig om gebruikers te teiken, seinverlies in ander rigtings te verminder en sodoende die dekking en sterkte van seine te verbeter. Veral in komplekse stedelike omgewings, waar geboue seine blokkeer en weerspieël, wat lei tot die vervaag en interferensie van sein, kan Massive MIMO se balkvormende tegnologie hierdie probleme effektief oorkom, wat verseker dat gebruikers stabiele en hoë snelheidskommunikasiedienste in verskillende scenario's kan bekom.

Daarbenewens kan massiewe MIMO -tegnologie ook die betroubaarheid van kommunikasiestelsels deur diversiteitstegnologie verbeter. Diversiteitstegnologie verwys na die oordrag van dieselfde inligting deur verskeie onafhanklike kanale om die impak van kanaalvermindering op seintransmissie te verminder. In massiewe MIMO -stelsels kan verskillende diversiteitsmetodes, soos ruimtelike diversiteit, tydsdiversiteit en frekwensiediversiteit, as gevolg van die groot aantal antennas, gebruik word om die betroubaarheid van seinoordrag te verbeter. As 'n sekere kanaal beïnvloed word deur vervaag of interferensie, kan ander kanale steeds seine normaalweg oordra en sodoende die kontinuïteit en stabiliteit van kommunikasie verseker. Hierdie hoë betroubaarheid is veral belangrik vir 5G -toepassings met hoë vereistes vir kommunikasiekwaliteit, soos outonome bestuur en telemedisyne. In die scenario van outonome bestuur moet voertuie intyds met die wolk en omliggende voertuie omgaan met 'n groot hoeveelheid data, wat buitengewoon hoë vereistes het vir netwerkbetroubaarheid en lae latency. Massiewe MIMO -tegnologie kan die bitfouttempo tydens seinoordrag deur diversiteitstegnologie effektief verminder, die akkurate en tydige oordrag van voertuigbeheeropdragte verseker en die bestuur van die bestuur waarborg. In telemedisyne, wanneer dokters afgeleë diagnose en chirurgiese operasies op pasiënte deur middel van hoëdefinisie-video's doen, kan die stabiele en betroubare netwerk wat deur massiewe MIMO-tegnologie voorsien word, die gladde oordrag van videobeelde verseker, en dit vermy diagnostiese foute of chirurgiese risiko's wat deur netwerkprobleme veroorsaak word.

Vanuit die perspektief van werklike ontplooiing, is die toepassing van massiewe MIMO -tegnologie in die opgradering van die 5G -basisstasie -radiofrekwensie -antennas ook baie uitdagings. Eerstens sal die gebruik van 'n groot aantal antennas die hardeware -koste en kragverbruik van die basisstasie verhoog. Elke antenna moet toegerus wees met die ooreenstemmende radiofrekwensie-toerusting, insluitend kragversterkers, lae-geraas-versterkers, filters, ens. Met die toename in die aantal antennas, sal die aantal van hierdie toestelle ook aansienlik toeneem, wat lei tot 'n beduidende styging in die koste van die basisstasie-toerusting. Terselfdertyd sal die werking van 'n groot aantal antennas meer elektriese energie verbruik, wat die bedryfskoste van operateurs verhoog. Tweedens, as gevolg van die groot aantal antennas, is die kanaalomgewing meer ingewikkeld, wat dit moeiliker maak om die inligting oor kanaalstaat akkuraat te skat, wat meer gevorderde algoritmes en tegnologie benodig. Daarbenewens benodig die verwerking van die seine wat deur 'n groot aantal antennas oorgedra en ontvang is, sterk rekenaarkrag, wat hoër vereistes aan die seinverwerkingseenheid van die basisstasie stel.

Om hierdie uitdagings die hoof te bied, het navorsers en kommunikasieondernemings baie pogings aangewend om tegnologiese navorsing en ontwikkeling en optimalisering van toerusting. Wat die hardeware betref, word die koste en kragverbruik van antennas en radiofrekwensie-toerusting deur die aanvaarding van nuwe materiale en integrasie-tegnologieë voortdurend verminder. Byvoorbeeld, die gebruik van die millimetergolffrekwensieband vir kommunikasie, wat oorvloedige spektrumbronne het en kan voldoen aan die behoeftes van 5G-netwerke vir hoëspoed-data-oordrag. Terselfdertyd is millimetergolfantennas klein in grootte, wat gerieflik is om 'n groot aantal antennas op die basisstasie te integreer. Tans het sommige vervaardigers massiewe MIMO -antenna -skikkings ontwikkel op grond van millimetergolwe, wat die apparaatvolume en koste effektief verminder deur hoogs geïntegreerde ontwerp. Wat seinverwerking betref, word kanaalberaming en seinopsporingsalgoritmes voortdurend bestudeer en verbeter om die akkuraatheid en doeltreffendheid van die algoritmes te verbeter. Byvoorbeeld, die gebruik van kunsmatige intelligensietegnologieë soos diep leer om inligting oor kanaalstaat te voorspel en te skat, om die akkuraatheid en spoed van kanaalberaming te verbeter.

Met die deurlopende ontwikkeling en volwassenheid van tegnologie, sal die toepassing van massiewe MIMO-tegnologie in 5G-netwerke meer uitgebreid en diepgaande word. In die toekoms sal massiewe MIMO -tegnologie nie net op makro -basisstasies toegepas word nie, maar ook in klein basisstasies soos mikro -basisstasies en PICO -basisstasies bevorder word, wat die netwerkdekking en kapasiteit verder optimaliseer. Terselfdertyd sal massiewe MIMO-tegnologie ook gekombineer word met ander 5G-sleuteltegnologieë, soos millimetergolfkommunikasie en netwerk-sny, om gebruikers beter en meer gediversifiseerde kommunikasiedienste te bied. In die navorsing van 6G -tegnologie sal massiewe MIMO -tegnologie voortgaan om 'n belangrike rol te speel, na hoër prestasiedoelwitte te beweeg en 'n goeie basis te stel vir die ontwikkeling van toekomstige kommunikasienetwerke.