Massive MIMO. Формирование луча

Развертывание сетей 5G представляет собой эволюцию и расширение существующих сетей 4G, а также внедрение новых сетей радиодоступа в миллиметровых диапазонах волн. Ключевой особенностью сетей 5G, а также эволюции сетей 4G, является переход к использованию активных антенных систем на основе следящих антенных решеток с использованием технологии MIMO (Multiple Input Multiple Output). Данные антенные системы обеспечивают использование узких направленных лучей для увеличения скорости передачи данных, что также приводит к увеличению излучаемой мощности в направлении абонента, но с более коротким периодом излучения в каждом конкретном направлении. Помимо этого, при использовании диапазонов радиочастот выше 6 ГГц в наиболее перегруженных сегментах сети ожидается существенный рост плотности базовых станций. При этом передатчики сетей 5G в новых полосах радиочастот дополнят уже существующие объекты связи с передатчиками сетей 4G, что, несомненно, привет к увеличению совокупной излучаемой мощности от таких объектов.

Massive MIMO

Одной из ключевых технологий для реализации сетей сотовой связи 5G является использование в составе базовых станций многоэлементных цифровых антенных решёток^[5] с количеством антенных элементов 128, 256 и более^[6]. Соответствующие системы получили наименование Massive MIMO^[5][6][7].

Формирование луча

Формирование луча (англ. beamforming) используется для направления радиоволн на цель. Это достигается путем объединения элементов в антенной решетке таким образом, что сигналы под определёнными углами испытывают конструктивную интерференцию радиоволн, в то время как другие подвергаются деструктивной интерференции. Синфазное сложение сигналов улучшает отношение сигнал/шум пропорционально количеству антенных элементов, вследствие чего скорость передачи данных может быть повышена. 5G использует формирование луча благодаря улучшенному качеству сигнала, которое он обеспечивает. Формирование луча может быть выполнено с использованием фазированных антенных решеток либо, более эффективно, — без использования фазовращателей с помощью цифровых антенных решёток^[8][9].