Антенні системи для WiMax
User Rating: / 3
PoorBest 
Wednesday, 19 December 2012 19:47
There are no translations available.

Мережа WiMax заснована практично на тих же принципах роботи, що і мережі мобільного зв’язку. Проте на відміну від них, базові станції WiMax забезпечують широкосмуговий зв'язок на площі радіусом більше 30 км з пропускною здатністю до 30 Мбіт/сек.
WiMax пропонує значно більше можливостей в порівнянні з всесвітньо відомою мережею Wi-Fi. Нове покоління системи WiMax передбачає використання інтелектуальних антенних систем.
В системі WiMax крім традиційних секторних антен використовують нові схеми побудови антен:
  1. Адаптивні антенні системи (AAS)
  2. Антени з використанням MIMO (Multi Input Multi Output)
Виділяють два типа адаптивних (смарт) антен:
  • антена з перемиканням променя;
  • адаптивна решітка.
Антена з перемиканням променя – це антена, що має багатопелюсткову діаграму спрямованості і кожен пелюсток обхвачує частину сектора (рис.1). Обладнання використовує той пелюсток діаграми спрямованості, в якому виявляється найбільший рівень корисного сигналу. Така адаптивна антена побудована по аналогії з секторними антенами, де зона обслуговування базової станції розбита на сектори.
Головна відмінність полягає в тому, що промені діаграми спрямованості антени з перемиканням променя не одночасно «активні», ширина діаграми спрямованості кожного променя становить  60◦ – 120◦. Просторове рознесення променів дозволяє зменшити коефіцієнт повторного використання частот в межах зони обслуговування.
Рис. 1. Діаграма спрямованості шестипроменевої антени: 1 – активний промінь, 2 - 6 – вимкнені промені, 7 - базова станція, 8 – джерело завади
Антена з перемиканням променя структурно складається з таких елементів:
  1. Антенна решітка (конструкція дискретних елементарних випромінювачів).
  2. Пристрій керування фазовими зсувами, який формує промінь і результуючу діаграму спрямованості.
  3. Радіочастотного перемикача, що здійснює комутацію необхідного променя діаграми спрямованості.
  4. Пристрій логічного контролю, що здійснює вибір необхідного променя.
Прикладом такої антени, що використовується в системі WiMax, є чотирьохпроменева антена фірми ETI, модель 4ET364165 (рис.2), що працює в діапазоні 3,4 – 3,6 ГГц з загальною шириною променя 90◦ та 120◦.
Рис.2
Адаптивна антенна решітка (ААР) на відміну від антени з перемиканням променя відстежує положення мобільного абонента, орієнтуючи робочий промінь діаграми спрямованості у відповідності з маршрутом його переміщення і одночасно формує «нулі» діаграми спрямованості антени в напрямку завади (рис.3).
Рис. 3. Діаграма спрямованості адаптивної антени: 1 – адаптивно сформований промінь на базову станцію, 2 – базова станція, 3 - завада
ААР представляє собою просторовий фільтр, який переналаштовується, і амплітудно–кутова характеристика якого, тобто діаграма спрямованості, змінюється в відповідності з умовами функціонування. Сигнал, прийнятий кожним з просторово рознесених елементів ААР, множиться на ваговий коефіцієнт h1,…hN, після чого ці сигнали додаються. Форма діаграми спрямованості ААР залежить від значення цих коефіцієнтів. Як правило, в процесі адаптації змінюються всі вагові коефіцієнти. Модель ААР представлена на рис. 4.
Рис.4. Модель ААР
Прикладом адаптивної антени є чотирьохелементна антена базової станції системи WiMax  виробника RFS, W4A25 та W4A35, що працює на середній частоті 2,5 ГГц та 3,5 ГГц з коефіцієнтом підсилення 17 dBi (рис.5).
Рис.5
Поряд з адаптивними антенами в WiMax використовуються антени з системами MIMO. MIMO – це технологія для передачі інформації, в основі якої лежить принцип мультиплексування в просторі для багатопотокової передачі даних на одному каналі зв’язку. Ідея полягає в тому, що передавач, як і приймач, має N незалежних антен, що передають та приймають один з потоків даних, закодованих для мережі MIMO. Між відповідними антенами створюється канал, який служить фізичним транспортом для одного з потоків даних. Обладнання WiMax MIMO використовує неоднорідність приміщень та інтерференцію, що дозволяє створити потоки даних незалежними. Типова схема MIMO2х2 зображена на рис.6.
Рис.6 Схема MIMO 2x2
Такий спосіб просторового розділення, з наступним об’єднанням є доволі ефективний, так як завдяки властивостям технології MIMO збільшується пропускна здатність лінії зв’язку та спектральна ефективність каналу.
Пристрій з використання MIMO показаний на рис.7
Рис.7 Точка доступу з інтегрованою системою MIMO
Автор Андрій Зінченко, магістрант НТУУ «КПІ»
 
>
BookNewsPractice SearchPartnersAbout
Підтримка та дизайн: Могильний С.С. Шаблон: Joomla Templates by BuyHTTP Joomla Hosting