Hibrid nyalábformálás vizsgálata masszív MIMO rendszerekben
Napjaink vezeték nélküli távközlési rendszereiben továbbra is egyre növekvő igény mutatkozik a magas adatátviteli sebesség növelésének hatékony megvalósítására. Ezen igény kielégítésének egyik módja már a jelenlegi 5G hálózatokban is a milliméter hullámhosszú (mmWave) vivőfrekvenciák használata, ahol növelhető a relatív sávszélesség. Komoly kihívás ugyanakkor, hogy ezen a hullámhosszon az antennák effektív méretének csökkenése miatt jelentősen megnő a szakaszcsillapítás. Egy másik lehetséges módszer a spektrális hatékonyság növelésére, az egyes felhasználók térbeli elválasztásán (spatial multiplexing) alapul. Ekkor az adó által kisugárzott jelet úgy kell megalkotni, hogy az az egyes felhasználókhoz független csatornákon jusson el. Mindkét megközelítés esetében az egyik leghatékonyabbnak mutatkozó módszer az mMIMO (massive multiple-input multiple-output) rendszerek alkalmazása, amelynek követelménye, hogy a bázisállomás antennáinak száma nagyságrendekkel meghaladja a felhasználó(k) antennaszámát. Az mMIMO rendszerekben a bázisállomás a sok elemi sugárzó révén egyrészt alkalmasak nagy irányítottságú nyalábok létrehozására, amellyel kiegyenlíthető a megnövekedett szakaszcsillapítás, illetve több különböző nyaláb is létrehozható, mellyel kialakíthatók független jelutak az adó és a vevő között.
A teljes digitális nyalábformálás megvalósítása rendkívül erőforrásigényes a különböző antennákhoz szükséges rádiófrekvenciás láncok és analóg-digitális átalakítók nagy száma miatt. Költséghatékony megoldást nyújtanak ugyanakkor a hibrid nyalábformáló rendszerek. A hibrid rendszerekben a digitális láncok komplex súlytényezői szabadon változtathatóak, míg az antennák csoportjaihoz kapcsolódó analóg részek egy-egy ágának súlytényezője fix, vagy csak kvantáltan változtatható.
Az mMIMO rendszerekben az antenna tömb által létrehozott eredő iránykarakterisztika az antenna tömb karakterisztika és az elemi antenna karakterisztika szorzataként áll elő. Rendszerenként az elemi sugárzók típusa eltérhet, ezért érdemes megvizsgálni különböző antenna típusok hatását a rendszer hatékonyságára nézve.
Dolgozatomban modellezem az antenna tömbök által létrehozott távolteret. Szimulációkon keresztül megvizsgálom a különböző típusú elemi sugárzók hatását a sugárzási karakterisztikára, illetve a nyalábformálási képességre. Megmutatom továbbá a különböző hibrid nyalábfomáló eljárások hatását a spektrális hatékonyságra.
szerző
-
Horváth Péter
Villamosmérnöki szak, alapképzés
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Horváth Bálint
Adjunktus, Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék