Antenne intelligenti

Che cos'è la Smart Antenna?

Un'antenna intelligente è un array di più antenne con processori di segnale strettamente integrati. Può regolare o adattare automaticamente il proprio diagramma di radiazione. Un'antenna intelligente spesso include un sistema a fascio commutato e un sistema di formazione adattiva del fascio. Il sistema a fascio commutato dispone di diversi diagrammi di fascio fissi disponibili, il cui accesso è determinato dai requisiti del sistema. Il sistema di formazione adattiva del fascio consente all'antenna di regolare il fascio verso la direzione del bersaglio per annullare i segnali interferenti.

Che cos'è la tecnologia Smart Antenna?

La tecnologia di antenna intelligente leader del settore comprende principalmente array di antenne e algoritmi di selezione delle antenne. L'array di antenne definisce il design dell'hardware dell'antenna stessa, mentre l'algoritmo di selezione delle antenne si riferisce a come selezionare le antenne dall'array di antenne.

L'array di antenne è ottenuto mediante tecnologia di commutazione del fascio, che seleziona in modo intelligente più elementi di antenna per trasmettere e ricevere segnali. Diverse combinazioni di antenne formano diverse direzioni di radiazione del segnale, così da scegliere l'antenna ottimale per STA in varie posizioni, migliorare la qualità di ricezione del segnale e aumentare la capacità di trasmissione del sistema. 

L'algoritmo di selezione dell'antenna intelligente Wi-Fi è essenziale per la funzione adattiva del collegamento WLAN. Attraverso il pacchetto dati trasmesso, la combinazione di antenne appropriata viene selezionata dall'array di antenne in base alla posizione dei terminali per migliorare le prestazioni della rete. Sostituendo il fascio omnidirezionale legacy con il fascio direzionale per concentrare l'energia, migliorare la qualità della ricezione del segnale e aumentare il throughput del sistema.

Perché è necessaria un’antenna intelligente?

Innanzitutto, le antenne intelligenti affrontano tre sfide complesse incontrate dalle antenne ordinarie. 

Scarsa copertura edge: Le comuni antenne omnidirezionali possono offrire agli utenti a breve distanza una buona esperienza Wi-Fi. Tuttavia, non possono soddisfare i requisiti delle reti ad alte prestazioni per quanto riguarda l'intensità del segnale negli utenti AP a lunga distanza, che diminuisce significativamente a causa del guadagno limitato, causando una bassa velocità di connessione e persino problemi di disconnessione. 

Scarsa copertura tra ostacoli: Nell'uso effettivo, i segnali vengono fortemente attenuati quando attraversano ostacoli come pareti e vetro, riducendo la qualità del segnale. Soprattutto negli scenari di occlusione fisica, per le antenne ordinarie è difficile fornire servizi Wi-Fi stabili.

Interferenza grave in scenari ad alta densità: In scenari con utenti altamente distribuiti, la concorrenza multiutente può facilmente causare interferenze di segnale, riducendo le prestazioni complessive della rete. Anche con l'introduzione delle tecnologie MU-MIMO e OFDMA nei moderni standard Wi-Fi, non è facile migliorare in modo definitivo l'esperienza degli utenti ai margini della copertura.

In secondo luogo, l'antenna intelligente presenta i seguenti vantaggi rispetto all'antenna ordinaria:

Estendi la distanza di copertura: Regolando in modo flessibile la direzione del fascio, le antenne intelligenti possono migliorare la potenza del segnale, estendere l'area di copertura e ridurre i costi di implementazione degli AP.

Migliora l'esperienza di copertura attraverso gli ostacoli: Le antenne intelligenti possono potenziare l'intensità del segnale nella direzione degli ostacoli esistenti. In presenza di ostacoli che non possono essere penetrati, la combinazione di antenne può essere regolata per aggirare le barriere tramite metodi multipath, come la riflessione e la diffrazione dei segnali wireless.

Ridurre le interferenze negli scenari ad alta densità: L'antenna Samart può regolare le direzioni del fascio di segnale in base alla posizione dell'utente per ridurre le interferenze provenienti da diverse direzioni, migliorando così l'esperienza dell'utente.

Quali sono gli scenari applicativi per Smart Antenna?

Di seguito sono illustrati tre scenari applicativi tipici per un'antenna intelligente:

Copertura a media e lunga distanza

Quando l'AP invia dati ai terminali, l'algoritmo dell'antenna intelligente sceglierà il fascio direzionale più adatto in base alla posizione del terminale. Il fascio direzionale che ha sostituito il fascio omnidirezionale ha un Gain elevato, il che migliora la capacità di copertura per gli utenti a medio-lungo raggio e periferici. 

Figura 1: Diagramma schematico della selezione del fascio dell'antenna intelligente in scenari a medio-lungo raggio

Copertura Wi-Fi complessa con ostacoli

L'antenna intelligente può estendere la portata di copertura dell'AP in ambienti con divisori, come sale riunioni e sale da tè con divisori o pareti divisorie a mezza altezza. L'antenna intelligente con un fascio direzionale ad alto guadagno offre vantaggi significativi negli scenari in cui i segnali devono penetrare pareti o pavimenti. Negli scenari con ostacoli impenetrabili, l'antenna intelligente può scegliere altri fasci direzionali per superare le barriere utilizzando metodi multipath come riflessione e diffrazione.

Figura 2: Diagramma schematico della selezione del fascio dell'antenna intelligente in scenari con ostacoli

Scenari ad alta densità con concorrenza multiutente

Negli scenari ad alta densità, più utenti in downlink trasmettono contemporaneamente. MU-MIMO può essere abilitato per migliorare l'efficienza della trasmissione dei dati. L'antenna intelligente utilizza fasci direzionali identici per gli utenti nella stessa direzione, il che può aumentare la potenza di ricezione del segnale del terminale e ridurre l'interferenza tra i dati dei terminali in direzioni diverse.

Figura 3: Diagramma schematico della selezione del fascio dell'antenna intelligente nello scenario ad alta densità in cui più utenti in downlink trasmettono simultaneamente