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Formación de haces MIMO, multiplexación espacial y diversidad en InSite inalámbrico
Wireless InSite ofrece funciones para modelar las siguientes técnicas MIMO habituales.
Diversidad de antenas
En un receptor, los métodos de diversidad de antena proporcionan una señal más robusta con menos desvanecimiento aprovechando las diferencias en la señal recibida por antenas separadas media longitud de onda o más entre sí. Wireless InSite admite tres métodos de diversidad en el receptor:
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Combinación de selección: elija la señal de la antena receptora con mayor SNR
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Combinación de igual ganancia: alinea las fases de cada antena receptora para sumar constructivamente
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Combinación de relación máxima: aplicar ponderaciones para alinear las fases y ajustar las magnitudes para combinar de forma óptima la tensión de cada antena receptora.
Cuando las técnicas de diversidad de transmisión y recepción están activadas, Wireless InSite las utiliza conjuntamente para combinar las señales, lo que mejora la recepción global de un único flujo de datos entre el transmisor y cada punto receptor.
Comparación de la SINR utilizando distintas técnicas de diversidad en receptores MIMO con 4 antenas Rx. La combinación de selección (rojo) reduce el desvanecimiento y mejora moderadamente la SINR, mientras que la combinación de igual ganancia (naranja) y la combinación de relación máxima (verde) aumentan ambas la SINR en varios dB.
Multiplexación espacial
Wireless InSite modela la multiplexación espacial mediante la descomposición de valores singulares (SVD). La multiplexación espacial aprovecha las diferencias en los canales entre los pares de antenas transmisoras y receptoras para proporcionar múltiples flujos independientes entre las antenas transmisoras y receptoras, aumentando el rendimiento mediante el envío de datos a través de flujos paralelos. La SVD descompone el canal en varios flujos, cuyo número es el menor de los números de antenas transmisoras o receptoras. Para escenarios como 2x2 o 4x2 MIMO, por ejemplo, SVD puede generar dos flujos independientes, mientras que para 4x4 (cuatro antenas transmisoras y cuatro antenas receptoras), puede generar cuatro flujos, cuadruplicando potencialmente el rendimiento.
En la práctica, el rendimiento real dependerá de la SINR que pueda alcanzarse en cada uno de los flujos. Mediante la técnica SVD, Wireless InSite genera flujos de datos ortogonales y calcula la SINR efectiva de cada uno, lo que le permite predecir el rendimiento de cada flujo paralelo. Los usuarios pueden elegir entre la asignación uniforme de potencia o el relleno de agua para mejorar la aplicación de la potencia a los flujos y solicitar que el modelo elimine los flujos de bajo rendimiento para lograr la combinación de división de potencia y flujos que proporcione el mejor rendimiento global. El rendimiento total de un canal se calcula a partir de la suma del rendimiento de todos los flujos paralelos.
Formación de haces MIMO masivos
El objetivo de la formación de haces es utilizar varias antenas para formar haces que aumenten la SINR y, por tanto, el rendimiento de un receptor. Wireless InSite admite actualmente dos métodos de formación de haces:
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Transmisión de máxima relación (MRT): maximiza el haz (de forma adaptativa) entre los puntos Tx y Rx.
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Tablas de precodificación: permite al usuario definir haces tabulados, admitiendo una serie de enfoques (libros de códigos, etc.) que permiten la selección a partir de haces predefinidos.
La MRT utiliza información sobre el canal entre las antenas transmisora y receptora para formar un haz óptimo hacia el receptor. En la práctica, esta técnica se utiliza normalmente en un sistema TDD (time-division-duplexing), en el que el enlace ascendente y el descendente comparten la misma banda, lo que permite al receptor enviar una señal piloto que puede ser utilizada por las estaciones base para formar de forma adaptativa este haz óptimo.
Las tablas de precodificación de Wireless InSite son de naturaleza más general. El usuario puede definir varios conjuntos de pesos de formación de haces predefinidos y Wireless InSite evaluará los distintos pesos y elegirá el haz más potente para cada punto receptor. Esto simula una estación base MIMO que tiene haces predefinidos (por ejemplo, libros de códigos), y utiliza uno de una variedad de métodos para determinar el mejor a utilizar para un canal dado.
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La formación de haces MIMO masiva (derecha) mejora notablemente el rendimiento respecto a las bocinas sectoriales (izquierda).
Uso de parámetros S para modelar el acoplamiento mutuo
Muchas de las técnicas MIMO se basan en la multitrayectoria y la separación espacial entre antenas para garantizar que los numerosos canales entre pares de elementos de antena transmisores y receptores sean "ortogonales" o no estén correlacionados. Sin embargo, en los sistemas del mundo real, el acoplamiento mutuo entre las antenas hace que los canales estén más correlacionados, lo que degrada el rendimiento de la multiplexación espacial MIMO. El acoplamiento mutuo también puede afectar a la formación de haces si los pesos no se ajustan para compensarlo, como se muestra en la figura de la derecha. Wireless InSite puede capturar este efecto importando parámetros S, que pueden medirse o simularse en una simulación de antena de onda completa. Durante el postprocesado MIMO para diversidad, multiplexación espacial o beamforming, estos parámetros S se aplican para incorporar los efectos del acoplamiento mutuo, proporcionando una estimación de la degradación que este acoplamiento causa a los resultados calculados para el sistema de comunicación MIMO.
Ejemplo que muestra cómo el acoplamiento mutuo puede degradar la formación de haces MIMO si es suficientemente fuerte y no se compensa en los coeficientes de ponderación del libro de códigos.
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