मल्टी-एंटेना प्रौद्योगिकियों का परिचय

जब गणना घड़ी की गति की भौतिक सीमाओं के करीब पहुंचती है, तो हम मल्टी-कोर आर्किटेक्चर की ओर रुख करते हैं। जब संचार संचरण गति की भौतिक सीमाओं के करीब पहुंचता है, तो हम मल्टी-एंटेना 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 कई एंटेना को चुना? जबकि स्थानिक विविधता बेस स्टेशनों पर एंटेना जोड़ने के लिए प्रारंभिक प्रेरणा थी, 1990 के दशक के मध्य में यह पता चला कि Tx और/या Rx साइड पर कई एंटेना स्थापित करने से अन्य संभावनाएँ खुल गईं जो एकल एंटीना 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 फिजिकल बीमफॉर्मिंग के नाम से भी जाना जाता है

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

एएसडी (1)

दोनों प्रकार के बीमफॉर्मिंग के पीछे का विचार एक विशेष उपयोगकर्ता की ओर सिग्नल की शक्ति को बढ़ाने के लिए कई एंटेना का उपयोग करना है, जबकि हस्तक्षेप करने वाले स्रोतों से सिग्नल को दबाना है। एक सादृश्य के रूप में, डिजिटल फ़िल्टर स्पेक्ट्रल फ़िल्टरिंग नामक प्रक्रिया में आवृत्ति डोमेन में सिग्नल सामग्री को बदलते हैं। इसी तरह, बीमफॉर्मिंग स्थानिक डोमेन में सिग्नल सामग्री को बदलता है। यही कारण है कि इसे स्थानिक फ़िल्टरिंग भी कहा जाता है।

एएसडी (2)

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

दूसरी ओर, इसके सरलतम अवतार में, सामान्यीकृत या वर्चुअल बीमफॉर्मिंग का अर्थ है प्रत्येक Tx (या Rx) एंटीना से उचित चरणबद्धता और लाभ भार के साथ समान संकेतों को प्रेषित करना (या प्राप्त करना) ताकि सिग्नल की शक्ति किसी विशेष उपयोगकर्ता की ओर अधिकतम हो। एक बीम को एक निश्चित दिशा में भौतिक रूप से चलाने के विपरीत, संचरण या रिसेप्शन सभी दिशाओं में होता है, लेकिन कुंजी मल्टीपाथ फ़ेडिंग प्रभावों को कम करने के लिए प्राप्त पक्ष पर सिग्नल की कई प्रतियों को रचनात्मक रूप से जोड़ना है।

**स्थानिक मल्टीप्लेक्सिंग**

एएसडी (3)

स्थानिक मल्टीप्लेक्सिंग मोड में, इनपुट डेटा स्ट्रीम को स्थानिक डोमेन में कई समानांतर धाराओं में विभाजित किया जाता है, जिसके बाद प्रत्येक स्ट्रीम को अलग-अलग Tx श्रृंखलाओं पर प्रसारित किया जाता है। जब तक चैनल पथ Rx एंटेना पर पर्याप्त रूप से अलग-अलग कोणों से आते हैं, लगभग बिना किसी सहसंबंध के, डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग (DSP) तकनीक एक वायरलेस माध्यम को स्वतंत्र समानांतर चैनलों में बदल सकती है। यह MIMO मोड आधुनिक वायरलेस सिस्टम की डेटा दर में परिमाण वृद्धि के क्रम का प्रमुख कारक रहा है, क्योंकि एक ही बैंडविड्थ पर कई एंटेना से एक साथ स्वतंत्र जानकारी प्रसारित की जाती है। जीरो फोर्सिंग (ZF) जैसे डिटेक्शन एल्गोरिदम मॉड्यूलेशन प्रतीकों को अन्य एंटेना के हस्तक्षेप से अलग करते हैं।

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

एएसडी (4)

**स्पेस-टाइम कोडिंग**

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

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पोस्ट करने का समय: फ़रवरी-29-2024