मल्टी-एंटीना प्रौद्योगिकियों का परिचय

जब संगणन घड़ी की गति की भौतिक सीमाओं के करीब पहुँच जाता है, तो हम मल्टी-कोर आर्किटेक्चर की ओर रुख करते हैं। जब संचार संचरण गति की भौतिक सीमाओं के करीब पहुँच जाता है, तो हम मल्टी-एंटीना सिस्टम की ओर रुख करते हैं। वे कौन से लाभ हैं जिनके कारण वैज्ञानिकों और इंजीनियरों ने 5G और अन्य वायरलेस संचार के आधार के रूप में बहु-एंटीना को चुना? हालाँकि बेस स्टेशनों पर एंटेना लगाने की प्रारंभिक प्रेरणा स्थानिक विविधता थी, लेकिन 1990 के दशक के मध्य में यह पता चला कि Tx और/या Rx साइड पर बहु-एंटेना लगाने से अन्य संभावनाएँ खुल गईं जो एकल एंटेना सिस्टम के साथ अप्रत्याशित थीं। आइए अब इस संदर्भ में तीन प्रमुख तकनीकों का वर्णन करें।

**बीमफॉर्मिंग**

बीमफॉर्मिंग वह प्राथमिक तकनीक है जिस पर 5G सेलुलर नेटवर्क की भौतिक परत आधारित है। बीमफॉर्मिंग के दो अलग-अलग प्रकार हैं:

शास्त्रीय बीमफॉर्मिंग, जिसे लाइन-ऑफ-साइट (LoS) या भौतिक बीमफॉर्मिंग के रूप में भी जाना जाता है

सामान्यीकृत बीमफॉर्मिंग, जिसे नॉन-लाइन-ऑफ-साइट (एनएलओएस) या वर्चुअल बीमफॉर्मिंग के रूप में भी जाना जाता है

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दोनों प्रकार की बीमफॉर्मिंग का उद्देश्य किसी विशिष्ट उपयोगकर्ता की ओर सिग्नल की शक्ति बढ़ाने के लिए कई एंटेना का उपयोग करना है, जबकि हस्तक्षेप करने वाले स्रोतों से आने वाले सिग्नल को दबाना है। उदाहरण के लिए, डिजिटल फ़िल्टर स्पेक्ट्रल फ़िल्टरिंग नामक प्रक्रिया में आवृत्ति डोमेन में सिग्नल की सामग्री को बदलते हैं। इसी प्रकार, बीमफॉर्मिंग स्थानिक डोमेन में सिग्नल की सामग्री को बदलता है। इसीलिए इसे स्थानिक फ़िल्टरिंग भी कहा जाता है।

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सोनार और रडार प्रणालियों के लिए सिग्नल प्रोसेसिंग एल्गोरिदम में फिजिकल बीमफॉर्मिंग का एक लंबा इतिहास रहा है। यह प्रसारण या ग्रहण के लिए अंतरिक्ष में वास्तविक बीम उत्पन्न करता है और इस प्रकार सिग्नल के आगमन कोण (AoA) या प्रस्थान कोण (AoD) से निकटता से संबंधित है। जिस प्रकार OFDM आवृत्ति डोमेन में समानांतर धाराएँ बनाता है, उसी प्रकार शास्त्रीय या फिजिकल बीमफॉर्मिंग कोणीय डोमेन में समानांतर बीम बनाता है।

दूसरी ओर, अपने सरलतम रूप में, सामान्यीकृत या वर्चुअल बीमफॉर्मिंग का अर्थ है प्रत्येक Tx (या Rx) एंटीना से समान सिग्नल को उचित फेजिंग और गेन वेटिंग के साथ प्रेषित (या प्राप्त) करना ताकि सिग्नल की शक्ति किसी विशिष्ट उपयोगकर्ता की ओर अधिकतम हो। बीम को किसी निश्चित दिशा में भौतिक रूप से निर्देशित करने के विपरीत, संचरण या अभिग्रहण सभी दिशाओं में होता है, लेकिन मुख्य बात यह है कि बहुपथ फीकेपन के प्रभावों को कम करने के लिए अभिग्राही पक्ष पर सिग्नल की कई प्रतियाँ रचनात्मक रूप से जोड़ी जाती हैं।

**स्थानिक बहुसंकेतन**

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स्थानिक बहुसंकेतन मोड में, इनपुट डेटा स्ट्रीम को स्थानिक डोमेन में कई समानांतर स्ट्रीम में विभाजित किया जाता है, और फिर प्रत्येक स्ट्रीम को अलग-अलग Tx श्रृंखलाओं पर प्रसारित किया जाता है। जब तक चैनल पथ Rx एंटेना पर पर्याप्त रूप से भिन्न कोणों से आते हैं, लगभग बिना किसी सहसंबंध के, डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग (DSP) तकनीकें एक वायरलेस माध्यम को स्वतंत्र समानांतर चैनलों में परिवर्तित कर सकती हैं। यह MIMO मोड आधुनिक वायरलेस प्रणालियों की डेटा दर में परिमाण के क्रम में वृद्धि का प्रमुख कारक रहा है, क्योंकि एक ही बैंडविड्थ पर कई एंटेना से एक साथ स्वतंत्र जानकारी प्रसारित होती है। शून्य बल (ZF) जैसे डिटेक्शन एल्गोरिदम, मॉड्यूलेशन प्रतीकों को अन्य एंटेना के व्यतिकरण से अलग करते हैं।

जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, WiFi MU-MIMO में, एकाधिक डेटा स्ट्रीम एक साथ कई ट्रांसमिट एंटेना से कई उपयोगकर्ताओं की ओर प्रेषित की जाती हैं।

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**स्पेस-टाइम कोडिंग**

इस मोड में, एकल एंटीना प्रणालियों की तुलना में, समय और एंटेना में विशेष कोडिंग योजनाएँ लागू की जाती हैं, ताकि रिसीवर पर डेटा दर में किसी भी हानि के बिना प्राप्त सिग्नल विविधता को बढ़ाया जा सके। स्पेस-टाइम कोड, कई एंटेना वाले ट्रांसमीटर पर चैनल अनुमान की आवश्यकता के बिना स्थानिक विविधता को बढ़ाते हैं।

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पोस्ट करने का समय: 29-फ़रवरी-2024