MORE IMAGES https://yam.telekom.de/groups/brand-design Massive MiMo megvalósitása az 5G-ben Hte Rádiószakosztály Rendezvény kiss tamás tanácsadó Magyar Telekom 2018.10.18
Tartalom Miért van szükség a Massive MiMo-ra az 5G-ben? Mi a MiMo? Mi az, hogy Single User, vagy Multi User MiMo? Mikor massive a MiMo? Hogyan néz ki egy Massive MiMo antenna architektúrája? Milyen új antenna terminológiát kell megtanulnunk? Mennyivel növeli a Massive MiMo a kapacitást és a lefedettséget? 2
Az 5g jelentősen növeli a mobil Hálózatok kapacitását X>20 X>10 X>100 3
a mobil Hálózat kapacitása egyszerű formulával számítható kapacitás = rendelkezésre álló spektrum X cella sűrűség X spektrális hatékonyság (bit/s/km2) (Hz) (cella/km2) (bit/s/hz/cella) 4
vegyünk frekvenciát a frekvenciák száma korlátos 5
sűrítsük a cellákat költséges, időigényes Cella sugár n-ed részére csökkentése állomás szám n 2 Ezzel együtt jeltősen emelkednek az és építési és fenntartási költségek Megvalósítása időigényes Szabályozások korlátozzák az építést Az interferencia romlik cella kapacitás nem nő 6
növeljük a spektrális Hatékonyságot Shannon limit C=B log2 (1+S/N) LTE jellemző spektrális hatékonyság (2x2 Mimo) 7
mi a megoldás? MIMO 8
Multiple input multiple output (MiMo): Ugyan azon a frekvencián m;n független antenna, különböző adatfolyam m adó és n vevő antennából álló MiMo rendszer m adó antenna 1 h 11 n vevő antenna 1 y=h*x h 11 h 11 h 1n x enb/ gnb 2 h 22 2 UE y H = h 21 h 2n h 22 h.. h.. h.n m h mn n h m1 h m2 h mn H 9
A Mimo növeli a felhasználók számát vagy az adatsebességet Single User MiMo (SU-MiMo) adatsebesség növelés Multi User MiMo (Mu-MiMo) felhasználó szám növelés 1 1 UE enb/ gnb 2 2 UE enb/ gnb UE m n UE
A mimo már az LTE-ben is alap funkció 2T2R 4T4R 8T8R 11
Massive MoMo:legalább 16 függetlenül vezérelhető antenna, irányítható antenna nyalábokkal, MU-MiMo támogatással 2T2R 4T4R 8T8R 32T32R 16T16R Massive MiMo 12
Massive Mimo antenna alapfogalmak 16T16R 16T16R 16T16R 64T64R Antenna Array X pol antenna elem Subarray (1T1R) 16T16R 0,7 0,5 13
analóg és digitális nyalábformálás Analog Beam Forming 1 nyaláb/antenna Antenna subarray 1 Digital Beam Forming több nyaláb/antenna Antenna subarray 1 x1 (t) DAC PA DFB x (t) DAC PA Antenna subarray n (Digital Beam Forming) Antenna subarray n xm (t) DAC PA Fázistolók Ugyan az a jel táplálja az összes antenna elemet Fázistolók alakítják ki az antenna nyalábot Jellemzően egy nyaláb antennánként MU-MiMo-ra nem alkalmas A DBF minden antenna elemet elér Antenna elemenként DAC és PA Antennánként különböző fázis és teljesítmény több nyaláb MU-MiMo lehetséges Elvileg annyi nyaláb, ahány TRX
Alapsávi egység (BB) Súlyozás (W) Active Antenna system (AAS) MS specifikus HoRizontális és vertikális nyalábformálás A PA bele van integrálva az antennába A BB és a W minden PA-t külön külön vezérel Subarray 1 16 17 32 33 T/R T/R 48 49 UE 64 DFB 15
ms specifikus nyalábformálás megvalósítások Fix szektor nyalábok Fix nyaláb irányok Egyedi nyaláb Cella specifikus nyalábformálás A UE jelzi a gnb felé a legjobb nyalábot Komplexitás A gnb méri az UL-t és ebből határozza meg az nyaláb irányát 16
Frekvencia Frekvencia A MU-mimo Hatékonyabban Használja az erőforrásokat SU-MiMo: Ugyan azt az erőforrást egy UE használja MU-MiMo: Ugyan azt az erőforrást több UE használja t1 t2 UE1 t1 UE1 UE2 UE2 UE3 UE3 UE3 UE3 Idő UE specifikus nyaláb formálás Terheléstől független nyereség Idő UK specifikus nyalábformálás Maximális nyereség, ha az UE-k térben jól elválasztottak és az UE pufferjében van kellő mennyiségű adat 17
a mu párosítás csak akkor működik, Ha a mobilok térben kellően távol vannak egymástól A nyalábok között KICSI a korreláció MU OK A nyalábok között NAGY a korreláció MU NOK 18
Sweeping range (V) minél több trx van az antennában, annál finomabban irányítható a nyaláb 64T64R Antenna Array A Subarrayhatározza meg a az antenna horizontális és vertikális nyílásszögét (sweeping range) Minél nagyobb az antenna mérete annál keskenyebb az antenna nyaláb, annál nagyobb a nyeresége A Subarray-kból kialakított antenna horizontális és vertikális nyílásszöge megegyezik a subarray nyílásszögeivel, de sokkal keskenyebb MS specifikus nyalábok alakíthatók ki Ahány subarray van az antennában, annyi nyaláb alakítható ki elvileg Sweeping range (H) 19
Tipikus 5G Antenna array megvalósítások (3,5gHz) 8T8R (2D) 16T16R (2D) 32T32R (3D) 64T64R (3D) Sweeping range (H) -54 /+54 (108 ) -54 /+54 (108 ) -54 /+54 (108 ) -54 /+54 (108 ) Sweeping range (v) NA NA -7 /+7 (14 ) -14 /+14 (28 ) Nyaláb nyilásszög (H) 26 13 13 13 Nyaláb nyilásszög (V) 7 7 7 7 Antenna nyereség (dbi) 19 22 23 24 +3,5 +3,5 +7 +14-54 +54-54 +54-54 +54-54 +54 20-3,5-3,5-7 -14
Suburban Urban Dense Urban A Mimo nyeresége függ a függ a beépítettségtől a bs-ok konfigurációjától és az UE-k eloszlásától Antenna magasság:50m-80m BS-ek közötti távolság:200m Épületmagasság:30-40 emelet Antenna magasság:25m-30m BS-ek közötti távolság:500m Épületmagasság:5-10 emelet Antenna magasság:20m-25m BS-ek közötti távolság:1000m Épületmagasság:1-4 emelet 21
beépítettségtől függően kell az antennát kiválasztani 16T16R Dense Urban Urban Suburban V=7 32T32R Átlagos BS-ek közötti távolság:>1000m V=14 64T64R Átlagos BS-ek közötti távolság:500m V=28 Átlagos BS-ek közötti távolság:200m 22
A MiMo az antenna konfiguráció és a beépítetség függvényében többszörözi a spektrális Hatékonyságot C MiMo = C n (ideális esetben) Gyakorlatban elért spektrális hatékonyság 6 C1=B log 2 (1+S1/N1) 5 4 3 2 1 C n =B log 2 (1+Sn/Nn) 0 Dense Urban Suburban 8T8R 16T16R 32T32R 64T64R 23
A Mimo kapacitás nyeresége az antenna konfiguráció függvényébenés a beépítettség változik Kapacitás nyereség 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 Dense Urban Urban Suburban 8T8R 16T16R 32T32R 64T64R 24
konkluzió Az 5G-től elvárt kapacitást MiMo/massive MiMo nélkül nem lehet magvalósítani Minél több Tx/Rx-et tartalmaz egy antenna, annál nagyobb a spektrális hatékonyság, kapacitás, lefedettség nyeresége Ezt a nyereséget viszont az épület magasságoktól/beépítettségtől, forgalom elosztástól függően nem lehet mindenütt lehet kihasználni A 32/64 Tx/Rxantennákat csak nagyon limitáltan lehet Magyarországon kihasználni 25
köszönöm a figyelmet kérdések?
köszönöm a figyelmet köszönöm a figyelmet kérdések? 27