Для технологии M-MIMO в сетях 5G будут использовать фазированные антенные решетки (ФАР), ранее применяемые только военными
Повышенная пропускная способность сетей 4G (по сравнению с этим же показателем в сетях 3G) достигнута несколькими ключевыми усовершенствованиями в радиооборудовании, среди которых заметную роль играет увеличение количества антенн в базовой станции: передающих - до 8-ми, принимающих - до 4-х.
В базовых же станциях 5G «аппетиты разработчиков» в использовании антенн, как уже сегодня видно, вырастут в сотни раз, что, по расчетам, обеспечит пропорциональное повышение скоростей обмена данными в сетях 5G. Один из показательных примеров практического воплощения «многоантенной технологии» - эксперименты с радиооборудованием, оснащенным 128-элементной антенной решеткой, проведенные в Бристольском университете.
Работа экспериментальной беспроводной системы связи основана на развитии технологии MIMO (Multiple Input Multiple Output), в которой передача и прием информации выполняются раздельно в нескольких антенных модулях, до использования антенных массивов, содержащих сотни антенных излучателей.
В связи с таким «многосотенным» увеличением количества антенн в базовой технологии MIMO, новая технология названа Massive MIMO (M-MIMO). В лабораторных условиях британские ученые зафиксировали скорость передачи данных 145,6 (бит/с)/Гц при одновременном обслуживании 22-х каналов мобильных пользователей на частоте 3,51 ГГц. Если сравнить эти достигнутые показатели с эффективностью использования спектра частот в сегодняшних сетях 4G, то получается, что они в 22 раза выше и являются мировым рекордом в этой сфере. При этом очевидно, что функционирование технологии M-MIMO в реальных условиях потребует ее значительной доработки (относительно лабораторного варианта), прежде всего в области устранения взаимных помех, которые могут возникать при одновременной работе множества антенн. Хотя в «эскизных» разработках стандартов сетей 5G уже предусмотрены некоторые шаги в этой части, например, технология автоматического формирования «индивидуальных» лучей диаграммы направленности для каждого абонента. А как только заходит речь о формировании электронно-управляемых лучей, исходящих от антенного массива, становится понятно, что в технологии M-MIMO будут использоваться фазированные антенные решетки (ФАР), изначально ориентированные на военные применения.
Радиолокационные станции на основе ФАР в 80-е годы прошлого века устанавливались в наземных системах противовоздушной обороны, на ракетных крейсерах, авианосцах и эсминцах, а затем и на самолетах США (в 90-е годы ФАРы появились в ВМС и ВВС СССР). Так что и теория, и практика применения ФАР разработаны достаточно хорошо, и с использованием ФАР в технологии M-MIMO проблем не ожидается. В крупных городах фазированные антенные решетки, подобные тем, что работают на самолетах (например, на российском истребителе Су-35 или американском F-22), будут монтироваться на крышах и стенах домов, а их подключение в общегородскую беспроводную сеть будет осуществляться по оптическим кабелям. Основной же задачей, которую необходимо решить для коммерческого использования технологии M-MIMO, является разработка новых алгоритмов обработки данных, оптимизированных для работы с ФАРами.
Комментарии
Отправить комментарий