La tecnologia dell’antenna intelligente, o smart antenna, è una forte candidata per la quinta generazione (5G) delle comunicazioni wireless standard, ma la validità della prestazione del sistema potrebbe essere un obiettivo impossibile. Questo articolo utilizzerà un approccio multidisciplinare per mirare alle sfide di un sistema di implementazione di una smart antenna, con l’obiettivo di fornire agli sviluppatori un insieme di chiavi tecniche dei rischi.
Introduzione
Le antenne intelligenti sono essenzialmente un array di transceiver che trasformano i segnali in fasci stretti a radiofrequenza. L’obiettivo è quello di utilizzare un complesso processo di segnali e una estesa dimensione fisica per migliorare il puntamento. Il principale beneficio di una smart antenna è che il fascio focalizzato può essere usato per ridurre le interferenze e amplificare il segnale desiderato. Nei densi centri urbani c’è la probabilità di non essere direttamente in linea rispetto al fascio delle comunicazioni radio. Riflessioni multi-orientate causano complessi, rapidamente variabili, cambiamenti di direzione che un’antenna intelligente può risolvere costruttivamente per formare uno spazio di buona copertura circostante l’utente.
Quando utilizzato su una piattaforma ad alta altitudine (HAP), come un satellite o aerei, il segnale radio segue una chiara linea di traiettoria e allora l’obiettivo è di formare fasci di smart antenne altamente direzionali, il tutto per migliorare il margine di connessione e ridurre interferenze di molti altri utenti che occupano la stessa cella estesa. Il dispiegamento di piccole celle e di HAP dipendono dalle caratteristiche fisiche di un insieme di antenne e dal fascio che si forma per migliorare le prestazioni del sistema. Finora, tutto bene, ma ci sono alcune sfide. Per realizzarle più facilmente e seguire le analisi, quest’articolo raggruppa questi elementi in grandi categorie di radio, antenne e livelli fisici terminando con uno sguardo ai problemi di sistema. Tuttavia, come vedrete, i sistemi di antenne intelligenti affrontano il convenzionale approccio di analisi di un progetto di ingegnerizzazione in un singolo modello disciplinare basato su livelli di funzionalità.
Le basi di approccio
Le future generazioni di reti cellulari faranno un più grande utilizzo del sistema di formazione del fascio per le loro interfacce RF, indipendentemente dalle frequenze a cui esse operano. LTE Release 9 include una funzione per la formazione del fascio MIMO e successive release consentono l’incremento di avanzate tecniche per migliorare i link budget, specialmente per le celle. Normalmente, i sistemi LTE sono limitati in uplink a causa di interferenze e perdite di propagazione. Uno dei maggiori vantaggi nell’utilizzo della formazione del fascio è l’incremento della reiezione di rumore e di interferenza proveniente da altre direzioni e la massimizzazione del guadagno nella direzione degli apparati dell’utente (UE). Il margine di uplink dell’UE è limitato dalla disponibilità di potenza RF del trasmettitore; tuttavia, il ricevitore compensa con il guadagno di antenna in downlink. Il risultato è una più grande copertura che non è soggetta ad interferenze e al range di uplink. Gli operatori di rete sono inoltre abilitati ad andare con la loro stazione base con un più alto downlink EIRP, fornendo un più alto SNR al ricevitore UE e abilitando la connessione ad operare ad una più alta velocità di trasmissione dati. Il beneficio della riduzione di sbilanciamento del guadagno è soprattutto l’incremento della prestazione della cella. La formazione del fascio dell’antenna a frequenze cellulari sotto i 6 GHz può essere ottenuta con array di antenne. Per segnali con una larghezza di banda di una [...]
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Ciao Fulvio, che software hai utilizzato per le simulazioni? CST?
Ciao Andrea , si, il CST e’ un ottimo software di simulazione, ma si puo’ usare anche HFSS o ZELAND IE 3D, dipende dal grado di precisione che vuoi.