Proiectul IST METRA & CDMA2000 1xEV-DO Revision A

Proiectul IST METRA

1. Abstract

Acest articol prezinta principalele realizari ale proiectului “Antene de Transmisie si Receptie Multi-Element“ (METRA - Multi-Element Transmit and Receive Antennas), un proiect de cercetare in Tehnologiile Societatii Informationale (IST) si de dezvoltare tehnologica, ce a fost realizat intre ianuarie 2000 si iunie 2001 de Universitatea Politehnica din Catalunya, Centrul de Comunicare din Universitatea Aalborg, Nokia – Retele, Nokia – Telefoane Mobile si Grupul de Cercetare si Dezvoltare Vodafone. Principalul obiectiv al proiectului METRA a fost evaluarea performantelor terminalelor cu antene multiple in combinatie cu antene adaptive la statia de referinta, in sistemele de comunicare UMTS. O sonda de canal MIMO a fost dezvoltata pentru a face masuratori realiste pentru canale multi-antena. Folosind aceste date masurate au fost dezvoltate si validate corespunzator modele de canale stocastice. Aceste modele au fost, de asemenea, evaluate pentru a estima capacitatea canalului corespunzator lor. Diferite configuratii MIMO si scheme de prelucrare au fosr dezvoltate pentru modurile FDD si TDD ale UTRA, si performanta retelei lor a fost stabilita. Evaluarea performantei a fost incheiata de simulari de sistem, care au ilustrat beneficiile configuratiei MIMO pentru operatorul retelei. Comparatia intre costul de implementare si imbunatatirea performantei a fost de asemenea acoperita de proiect, incluzand opiniile producatorului de la statia de baza (referinta), a producatorului final si a operatorului retelei. In final, contributii importante in standarde au fost generate de catre proiect si au fost prezentate grupurilor de lucru 3GPP potrivite.

2. Introducere

Studii recente in procesarea multipla a antenelor a aratat ca arhitecturile spatiu-timp ce combina folosirea elementelor antena multiple atat la capatul transmitator cat si la receptor (ex. Desfasurarea grupului de antene la ambele echipamente: atat cel mobil, cat si cel de la statia de referinta) are o foarte importanta capacitate si/sau potential de extindere a razei de acoperire. In special s-a aratat ca poate fi crescuta capacitatea liniar cu numarul elementelor de antena, prin respectarea ecuatiei Shannon clasice.

Pentru Sistemul Universal de Telecomunicatii Mobile (UMTS) cu acces radio terestru al terminalelor mobile disponibile specializate pe servicii de voce si viteza scazuta a datelor, cerintele pentru arhitecturi multi-antena raman neclare. Este, insa, acceptat in mod evident ca antenele adaptive de la statia de referinta combinate cu o diversitate de transmisii si receptii ofera o solutie mai eficienta din punct de vedere al costului cand trebuie asigurate servicii cu viteza mare a datelor.

Integrarea posibilitatilor de procesare spatiu-timp in terminale mobile nu a fost in general luata in considerare, motivul fiind potentialul cost si dimensiunile terminalului mobil. Cu toate acestea, folosirea antenelor multiple la echipamentul utilizatorului poate fi avantajos cand trebuie asigurate servicii de mare viteza (high-bit-rate -> in mod specific multimedia). Aceasta se datoreaza faptului ca terminalele mobile ce ofera acest fel de servicii sunt obligate sa fie mai mari decat telefoanele mobile existente, din cauza interfetei om-masina (MMI – man-machine interface: display, camera, keyboard, etc.), care este mult mai sofisticata.

Terminalele cu viteza mare a datelor probabil vor integra un fel de ecran pentru afisarea informatiei. Dimensiunea, pretul si consumul de putere ale partii radio a terminalului sunt astfel mai putin importante decat pentru terminale ce asigura doar servicii de vorbire. O configuratie de antene multiport incorporata in echipamentul terminalului poate fi facuta foarte compacta si inca sa asigure ramificatii de semnal partial necorelate.

3. Realizarile principale ale proiectului

Acest paragraf ofera o descriere generala a catorva din realizarile principale ale proiectului, dintr-o perspectiva tehnica.

3.1. Caracterizarea canalului MIMO

Desi caracterizarea canalelor wireless a inceput in urma cu cateva decade, si a fost subiect pentru activitati intense de cercetare de atunci, inca mai atrage mult interes. Unul din motivele principale pentru acest interes continuu este faptul ca, pana acum cativa ani, majoritatea activitatilor de modelare s-au concentrat pe aspectele din domeniul timpului. Aceasta a condus la un mare set de modele care poot fi clasificate conform dicotomiei interior versus exterior. De obicei in scenarii externe, statia de referinta (BS – base station) se presupune a fi plasata mult mai sus decat statia mobila (MS – mobile station), astfel incat difuzoarele ce sunt responsabile pentru transmisia difuza a semnalelor sa se afle in general aproape de MS. Din contra, mediul inconjurator este de obicei mult mai asemanator pentru MS si BS in scenarii interne, astfel introducand niste simetrie in fenomen. Aceasta dicotomie a condus la dezvoltarea a doua seturi de modele, primul fiind responsabil pentru scenarii mobile exterioare, iar al doilea pentru cele portabile interioare.