연산 성능이 클럭 속도의 물리적 한계에 근접할 때, 우리는 멀티코어 아키텍처를 활용합니다. 마찬가지로 통신 성능이 전송 속도의 물리적 한계에 근접할 때, 우리는 다중 안테나 시스템을 활용합니다. 과학자와 엔지니어들이 5G를 비롯한 무선 통신의 기반으로 다중 안테나를 선택하게 된 이유는 무엇일까요? 기지국에 안테나를 추가하는 초기 동기는 공간 다이버시티였지만, 1990년대 중반에 송신측 및/또는 수신측에 다중 안테나를 설치하면 단일 안테나 시스템으로는 예측할 수 없었던 새로운 가능성이 열린다는 사실이 발견되었습니다. 이제 이러한 맥락에서 세 가지 주요 기술을 살펴보겠습니다.
**빔포밍**
빔포밍은 5G 셀룰러 네트워크의 물리 계층을 구성하는 핵심 기술입니다. 빔포밍에는 두 가지 유형이 있습니다.
고전적 빔포밍은 시선(LoS) 빔포밍 또는 물리적 빔포밍이라고도 합니다.
일반화된 빔포밍은 비가시선(NLoS) 빔포밍 또는 가상 빔포밍이라고도 합니다.
빔포밍의 두 가지 유형 모두 여러 개의 안테나를 사용하여 특정 사용자를 향한 신호 강도를 강화하고 간섭 신호의 영향을 억제하는 원리를 이용합니다. 비유하자면, 디지털 필터는 스펙트럼 필터링이라는 과정을 통해 주파수 영역에서 신호 내용을 변경합니다. 이와 유사하게 빔포밍은 공간 영역에서 신호 내용을 변경합니다. 이러한 이유로 빔포밍을 공간 필터링이라고도 합니다.
물리적 빔포밍은 소나 및 레이더 시스템의 신호 처리 알고리즘에서 오랜 역사를 가지고 있습니다. 이는 송수신을 위해 공간에 실제 빔을 생성하므로 신호의 입사각(AoA) 또는 출사각(AoD)과 밀접한 관련이 있습니다. OFDM이 주파수 영역에서 병렬 스트림을 생성하는 방식과 유사하게, 고전적 또는 물리적 빔포밍은 각도 영역에서 병렬 빔을 생성합니다.
반면에, 가장 간단한 형태로 구현된 일반화 빔포밍 또는 가상 빔포밍은 각 송신(또는 수신) 안테나에서 적절한 위상 및 이득 가중치를 적용하여 동일한 신호를 송수신함으로써 특정 사용자를 향하는 신호 전력을 최대화하는 것을 의미합니다. 물리적으로 빔을 특정 방향으로 조향하는 것과는 달리, 송수신은 모든 방향으로 이루어지지만, 핵심은 수신 측에서 신호의 여러 복사본을 구성적으로 더하여 다중 경로 페이딩 효과를 완화하는 것입니다.
**공간 다중화**
공간 다중화 모드에서 입력 데이터 스트림은 공간 영역에서 여러 개의 병렬 스트림으로 분할되고, 각 스트림은 서로 다른 송신(Tx) 채널을 통해 전송됩니다. 수신(Rx) 안테나에 도달하는 채널 경로의 각도가 충분히 다르고 상관관계가 거의 없는 경우, 디지털 신호 처리(DSP) 기술을 통해 무선 매체를 독립적인 병렬 채널로 변환할 수 있습니다. 이러한 MIMO 모드는 동일한 대역폭에서 여러 안테나를 통해 독립적인 정보가 동시에 전송되므로 현대 무선 시스템의 데이터 전송률을 몇 배나 향상시키는 데 핵심적인 역할을 했습니다. 제로 포싱(ZF)과 같은 검출 알고리즘은 변조 심볼을 다른 안테나의 간섭으로부터 분리합니다.
그림에서 보는 바와 같이, WiFi MU-MIMO에서는 여러 개의 송신 안테나를 통해 여러 데이터 스트림이 여러 사용자에게 동시에 전송됩니다.
**시공간 코딩**
이 모드에서는 단일 안테나 시스템과 비교하여 시간 및 안테나 간에 특수한 코딩 방식을 사용하여 수신기에서 데이터 전송률 손실 없이 수신 신호의 다이버시티를 향상시킵니다. 시공간 코드는 다중 안테나를 사용하는 송신기에서 채널 추정 없이 공간 다이버시티를 향상시킵니다.
컨셉 마이크로웨이브는 중국에서 5G RF 안테나 시스템 부품을 전문적으로 제조하는 업체로, RF 저역 통과 필터, 고역 통과 필터, 대역 통과 필터, 노치 필터/대역 차단 필터, 듀플렉서, 전력 분배기 및 방향성 결합기 등을 생산합니다. 모든 제품은 고객 요구 사항에 따라 맞춤 제작이 가능합니다.
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게시 시간: 2024년 2월 29일