New-Tech Magazine | July 2019

עיבוד האותות המאפשר כניסות ויציאות מרובות ) MIMO מסיביות ( בחלק הקודם תארנו כיצד מוערך המידע על מצב הערוצים (המבוטא על ידי מטריצה ). מטריצות גילוי וקידוד מקדים H . קיימות מספר H מחושבות בהתבסס על שיטות לחישוב מטריצות אלו. מאמר זה מתמקד בסכמות לינאריות. דוגמאות לטכניקות לגילוי / קידוד מקדים לינארי ,) MR - Maximum Ratio הינן: יחס מירבי ( ) ושגיאת ZF – Zero Forcing אילוץ אפס ( MMSE מינימום- ממוצע ריבועית (- ). הנגזרות Minimum - Mean - Square - Error המלאות למשמעויות של מסנני הגילוי/ קידוד מקדים מהמידע על מצב הערוצים, לא נכללות במאמר זה אולם הקריטריון שעבורו הם עוברים אופטימיזציה וכן חסרונותיה ויתרונותיה של כל שיטה נדונים כאן. טיפול פרטני ומעמיק יותר בנושאים אלו יכול להמצא במראי המקום .1,2,3 בסוף מאמר זה מתארים איך עיבוד האות 9 ואיור 8 איור עובד בהעלאה ובהורדה בהתאם לשלוש השיטות הלינאריות שהוזכרו קודם לכן עבור קידוד מקדים, קיימת כנראה גם מטריצת כיול כלשהי בכדי לנרמל את העוצמה על פני שטח המערך שהושמט מטעמי פשטות. כפי שמרמז סינון ביחס מקסימאלי, השם מכוון למיקסום של יחס אות-רעש ). זוהי הגישה SNR - Signal - Noise Ration ( הפשוטה ביותר מנקודת המבט של עיבוד אותות. מטריצת הגילוי/קידוד מקדים הינה שינוי מיקום מצומד של צימוד של . H מטריצת המידע על מצב האותות, החיסרון הגדול של שיטה זאת הינו שהיא מתעלמת מממשק המשתמש הפנימי. מקדים מנסה לפנות אילוץ אפס לקידוד לבעיית ממשק המשתמש הפנימי על ידי תיכנון היות הקריטריון לאופטימיזציה מינימאלי עבורו. מטריצת הגילוי / קידוד מקדים הינה היפוך מדומה של מטריצת מצב האותות. חישוב המטריצה ההופכית המדומה הינו יקר יותר מבחינה מיחשובית מאשר חישוב הצימוד במקרה של שיטת היחס המקסימאלי. עם זאת, על ידי מיקוד כה אינטנסיבי במזעור הממשק, ההספק המתקבל אצל המשתמש סובל. שיטת השגיאה הריבועית למינימום- מנסה לייצר איזון בין ) MMSE ממוצע (

מסמן את שינוי המיקום * מסמן את הצימוד. T . עיבוד אות הורדה :9 איור «

באופן משמעותי ממספר המשתמשים שיטות היחס המקסימאלי עשויה להיות מספקת. המכשולים המעשיים הקיימים במערכות אמיתיות עבור ריבוי מסיבי של כניסות ויציאות )Massive MIMO( כאשר נושא ריבוי מסיבי של כניסות ויציאות מיושם בעולם האמיתי, קיימים עוד שיקולים מעשיים שיש לקחת בחשבון. נניח לצורך הדוגמא מערך אנטנות המכיל ערוצי קבלה 32 ) ו Tx ערוצי שידור ( 32 ג'יגה-הרץ. 3.5 ), הפועל ברוחב פס של Rx ( ערוצי תדר רדיו שיש 64 64 קיימים למעשה למקם והמרחק בין האנטנות הינו בקירוב ס"מ בהינתן תדר ההפעלה. זוהי כמות 4.2 גדולה של חומרה שיש להכניס בחלל קטן. כמו כן משמעות הדבר הינה שיש הרבה הספק מבוזבז מה שמעלה את הבעיה הבלתי נמנעת של טמפרטורה. משדרים מקלטים אנלוגיים משולבים מציעים פתרונות אפקטיביים ברמה גבוהה להרבה יידון בהרחבה AD 9371 מנושאים אלו. ה בחלק הבא.

קבלת הגבר האות המקסימאלי מצד אחד וצמצום הממשק מהצד השני. גישה הוליסטית זאת מגיעה עם מורכבות בעיבוד האותות כתג מחיר. שיטה זאת מציגה תנאי הסדר לאופטימיזציה – המסומן כ – המאפשר את מציאת 9 ו 8 באיורים β האיזון בין השונות המשותפת של הרעש ועצמת השידור. נושא זה מקבל בספרות RZF גם את השם אילוץ אפס מוסדר (– .) Regularized Zero Forcing זוהי אינה רשימה ממצה של טכניקות גילוי / קידוד מקדים , אך מספקת סקירה לגבי הגישות הלינאריות המרכזיות. קיימות גם טכניקות עיבוד אותות לא לינאריות Successive וכן dirty paper coding כגון שיכולות להיות Interference cancellation מיושמות לבעיה זאת. שיטות אלו מציעות יכולות אופטימאליות אך הינן מורכבות מאד ליישום. הגישות הלינאריות שהוצגו למעלה הינן מספיקות בדרך כלל לנושא ריבוי כניסות ויציאות מסיבי, כאשר מספר האנטנות גדל. השיטה של קידוד מקדים / גילוי תלויה בכח המחשוב הקיים, מספר האנטנות, מספר המשתמשים והשונות של הסביבה בה נמצאת המערכת. למערכי אנטנות גדולים בהם מספר האנטנות גדול

77 l New-Tech Magazine