Antena MIMO Fabricante

Introdução

As antenas desempenham um papel importante nas comunicações sem fios modernas, uma vez que são o principal componente responsável pela transmissão e receção de sinais sem fios à distância. Uma das muitas tecnologias de ponta na moderna tecnologia de antenas é a tecnologia de antenas MIMO (Multiple Input Multiple Output). Esta tecnologia utiliza várias antenas transmissoras e receptoras em vez da habitual configuração de antena única. Deste modo, aumenta a diversidade do funcionamento da antena. A diversidade melhorada das antenas proporciona mais oportunidades para receber e transmitir dados. Além disso, também aumenta a taxa de dados e a qualidade do sinal.

Neste artigo, discutiremos a tecnologia MIMO em pormenor, os tipos de antenas MIMO, as diferentes vantagens e desvantagens das antenas MIMO e o futuro das antenas MIMO.

O que é a tecnologia MIMO?

A tecnologia MIMO proporciona múltiplos transmissores e receptores, explorando assim a interferência multipercurso nos sinais sem fios. Oferece também mais oportunidades de atender à manipulação de múltiplos sinais com mais diversidade. A diversidade refere-se à flexibilidade de atender a mais do que uma gama de frequências. A tecnologia MIMO também aumenta o rendimento do sistema e a fiabilidade da rede de comunicações. O princípio subjacente à tecnologia MIMO reside na multiplexagem espacial, em que vários caminhos são utilizados como canais diferentes para sustentar muitos canais de communicação. O único fator que limita a quantidade de dados transportados num canal baseia-se na lei de Shannon. O método MIMO baseado na multiplexagem por divisão do espaço foi introduzido por Arogyaswami Paulraj e Thomas Kailath em 1993. Após uma breve compreensão das principais caraterísticas e do desenvolvimento histórico da tecnologia MIMO, é importante delinear algumas das vantagens proeminentes da tecnologia MIMO, como se segue:

• Aumento do débito de dados: Este facto melhora as capacidades das redes de comunicação modernas, especialmente no que diz respeito à elevada procura de dados.
• Resiliência em relação à interferência multipercurso: Devido à multiplexagem espacial, o erro de propagação multipercurso é minimizado na tecnologia MIMO
• Área de cobertura melhorada: A tecnologia MIMO proporciona uma maior cobertura quando comparada com as tecnologias de antena convencionais
• Largura de banda elevada: a tecnologia MIMO permite uma maior largura de banda para aplicações com elevada procura de dados

O que é uma antena MIMO e como funciona?

As antenas MIMO são o componente mais importante numa configuração MIMO. Estas são compostas por várias antenas de entrada (transmissores) e de saída (receptores) que permitem a existência de vários canais na rede para communicação. O princípio fundamental subjacente à antena MIMO é a multiplexagem espacial, em que vários fluxos de dados são canalizados em canais diferentes destinados ao mesmo utilizador ou a vários utilizadores. No entanto, na maioria dos casos, estes dados são transmitidos na mesma gama de frequências. Ao enviar o mesmo sinal através de várias antenas, as antenas MIMO obtêm ganhos de diversidade. Isto ajuda a aumentar a fiabilidade do sinal. Além disso, outra técnica utilizada pelas antenas MIMO é a formação de feixes. A formação de feixes permite-nos ajustar os sinais de forma construtiva para nos concentrarmos num destino de interesse. Agora, na extremidade do recetor, são utilizados diferentes algoritmos de combinação para recriar o sinal transmitido a partir de vários transmissores.

Tipos de configurações de antena MIMO

As antenas MIMO têm diferentes categorias e configurações. Uma categoria de configuração baseia-se no número de utilizadores capazes de interagir com o sistema de antenas MIMO. Por conseguinte, existem dois tipos de configurações:

• SU-MIMO: Configuração MIMO de utilizador único em que os fluxos de dados na rede interagem apenas com um dispositivo de cada vez.
• MU-MIMO: Configuração MIMO multiutilizador em que vários utilizadores podem interagir com a rede.

Além disso, existem muitas configurações baseadas no número de antenas no fluxo de entrada e saída. Estas configurações são:

• SISO - Entrada única Saída única
• SIMO - Entrada única e saída múltipla
• MISO - Saída única de entrada múltipla
• MIMO - Entrada múltipla, saída múltipla

MIMO-SISO é a forma mais simples de configuração MIMO, em que apenas uma única entrada e uma única saída são configuradas. As restantes configurações têm uma certa complexidade, sendo o MIMO a configuração mais complexa. Além disso, para a configuração MIMO, as antenas são ainda configuradas como:

• 2×2
• 4×4
• 6×6
• 8×8 - A configuração mais comum nos sistemas MIMO modernos, como o 5G

Para além destas configurações, o MIMO massivo é outra configuração amplamente utilizada com a crescente popularidade das tecnologias 5G e posteriores. A tecnologia MIMO massivo baseia-se em três aspectos principais:

• Diversidade espacial
• Multiplexagem espacial
• Formação de feixes

As aplicações de todas estas configurações incluem:

• Aplicações e serviços baseados na tecnologia 5G
• IoT massiva
• Aplicações da indústria 4.0
• Aplicações em grande escala, como a cadeia de abastecimento e a logística

Aplicações das antenas MIMO

Vamos agora investigar mais sobre algumas das aplicações das antenas MIMO. Algumas das aplicações MIMO proeminentes incluem:

• Comunicação de rede celular co1TP14: As antenas MIMO são amplamente utilizadas em tecnologias celulares modernas, como a 5G e outras. Com o número crescente de utilizadores, é essencial atender a muitos.
• Comunicação por satélite: As antenas MIMO estão a tornar-se críticas na comunicação por satélite, uma vez que podem suportar interferências de canal graves.
• Redes LAN sem fios e Wi-Fi: As aplicações de antena MIMO também desempenham um papel crucial nestes sistemas sem fios para melhorar as taxas de dados, a cobertura e a largura de banda.
• Ligações sem fios ponto a ponto: As antenas MIMO são também ideais para redes ponto-a-ponto, tais como ligações backhaul de micro-ondas e comunicações por satélite.
• Redes IoT maciças: As antenas MIMO são importantes para as redes IoT maciças, em que milhares ou milhões de dispositivos IoT estão ligados através da Internet. Este tipo de sistema requer taxas de dados e largura de banda melhoradas.

Vantagens e desafios das antenas MIMO

As principais vantagens das antenas MIMO em diferentes aplicações são as seguintes

• As antenas MIMO permitem sinais fortes e fiáveis quando comparadas com configurações de antenas simples
• Experiência multimédia alargada e capacidade de transmissão em fluxo contínuo. Graças aos débitos de dados melhorados e à qualidade das antenas MIMO, é possível obter uma experiência e transmissão multimédia de qualidade.
• Em comparação com os sistemas tradicionais, as antenas MIMO podem garantir uma comunicação segura com um mínimo de perda de pacotes devido a interferências multipercurso.
• As antenas MIMO podem também proporcionar uma maior cobertura e fiabilidade.

No entanto, estas vantagens são acompanhadas de desafios razoáveis, tais como:

• As antenas MIMO são de conceção complexa
• As antenas MIMO consomem normalmente uma quantidade considerável de energia
• Estes exigem técnicas avançadas de processamento de sinais com diferentes qualidades adaptativas

Futuro das antenas MIMO

Algumas das tendências recentes associadas à tecnologia MIMO são as seguintes:

• MIMO maciço para o manuseamento de um grande número de dispositivos ligados
• MIMO de ondas Mm para tecnologias celulares 5G e posteriores
• Superfícies inteligentes reconfiguráveis (RIS) para requisitos personalizados de cobertura e largura de feixe

A partir das tendências acima, podemos ver que a tecnologia MIMO tem um avanço promissor nas comunicações celulares e IoT.

Conclusão

Neste artigo, apresentámos uma breve introdução à tecnologia e às antenas MIMO. Além disso, foram descritas diferentes configurações de antenas MIMO e as suas aplicações. Além disso, também discutimos algumas das vantagens e desafios da tecnologia MIMO e, finalmente, delineámos as tendências recentes associadas às antenas MIMO.