Nagy apertúrájú masszív MIMO rendszerek vizsgálata
A masszív MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) az egyik legújabb többantennás kommunikációs technológia. Lényege, hogy a bázisállomásnak legalább egy nagyságrenddel több antennája van mint az egyidejűleg forgalmazó mobil állomásoknak összesen. A masszív MIMO az 5G hálózatok egyik sarokköveként fog elterjedni, a segítségével elérhető spektrális hatékonyság és a felhasználók térbeli elkülöníthetőségének köszönhetően. A közelmúltban több gyártó is készített 64 antennával ellátott bázisállomás antennasorokat, így a technológia a gyakorlatban is széles körben alkalmazhatóvá vált [1].
A technológia egyik lehetséges fejlesztési iránya a nagyon nagy apertúrájú antennasorok kialakítása, ezeknek kettős előnye van. Egyrészt az antennasor elemszámának növelésével a spektrális hatékonyság nő, ez azonban önmagában még nem indokolná a nagyon nagy fizikai méretet. Másfelől azonos antennaszám esetén a spektrális hatékonyság az antennák távolságával is igazoltan összefügg [2], nagyobb apertúrával nagyobb hatékonyság érhető el. Egy ilyen nagyon nagy fizikai méretű antennasor kivitelezésére praktikus eljárás lenne az antennákat valamilyen már meglévő mechanikai struktúrához rögzíteni, például kisebb modulokat egy háztömb oldalára szerelni.
Az apertúra mérettel összefüggésben van az antenna sugárzó közelterének (Fresnel-zóna) kiterjedése [3]. Nagyon nagy fizikai méret esetén ez messzire nyúlhat, a cella jelentős része a Fresnel-zónába kerülhet. Például a nagy méretű antennatömbbel szerelt háztömb előtt álló felhasználók a Fresnel-zónában forgalmaznak. A sugárzó közeltérben gyakorlati problémát jelent, hogy az elektromágneses hullámok nem közelíthetőek síkhullámként, a megszokott nyaláb alapú csatornamodellek nem használhatóak. Azonban az ilyen közeltéri elrendezések leírásánál hasznos eszköz lenne a Fresnel-zónában alkalmazható csatornamodell.
Dolgozatomban a nagyon nagy apertúrájú masszív MIMO rendszerek csatornamodellezési aspektusait vizsgálom.
[1]: Emil Björnson, Luca Sanguinetti, Henk Wymeersch, Jakob Hoydis, Thomas L. Marzetta: „Massive MIMO is a Reality—What is Next? Five Promising Research Directions for Antenna Arrays” Digital Signal Processing, 2019, ISSN 1051-2004, https://doi.org/10.1016/j.dsp.2019.06.007.
[2]: S. Pratschner, E. Zöchmann, H. Groll, S. Caban, S. Schwarz, M. Rupp: „Does a Large Array Aperture Pay Off in Line-Of-Sight Massive MIMO?” 2019 IEEE 20th International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC), Cannes, France, 2019, pp. 1-5. Elérhető: https://publik.tuwien.ac.at/files/publik_280456.pdf
[3]: Constantine A. Balanis „Antenna Theory: Analysis and Design” New Jersey: John Wiley & Sons, 2005
szerző
-
Csathó Botond Tamás
Villamosmérnöki szak, mesterképzés
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Horváth Péter
egyetemi docens, Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék -
Dr. Horváth Bálint
Adjunktus, Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék