Beamforming e DoA

Beamforming

Parlo della possibilità di andare a sagomare il fascio dell'antenna, come visto per gli array d'antenna (più antenne che trasmettono/ricevono il medesimo segnale in modo da focalizzare il fascio radio).

Vantaggi del sistema Beamforming

Il vantaggio di un sistema Beamforming rispetto ad antenne omnidirezionali è che riesco ovviamente ad avere un guadagno più elevato, aumentando la copertura lungo la direzione e riducendo le antenne. Il focalizzare la radiazione verso la posizione dell'utente mi riduce l'interferenza: rispetto al sistema omnidirezionale che irradia a 360°, non ho radiazione sull'utente che viene interferito, quindi un fascio stretto sulla direzione sull'utente mi dà un nullo su un utente che non ha interesse a ricevere quel segnale.

→ Riduzione interferenza, aumento S/N sui singoli utenti, aumento capacità di sistema.

Allo stesso tempo, l'antenna che implementa un beamforming multiplo mi aumenta la capacità di sistema perché posso trasmettere contemporaneamente due fasci in direzioni diverse (trasmetto sulla stessa frequenza contemporaneamente su direzioni opposte, per due utenti diversi).

→ Faccio quindi una SDMA, incremento della capacità trasmissiva grazie alla possibilità di direzionare i fasci trasmissivi.

Riduzione degli effetti del multipath

Un ultimo miglioramento è quello relativo alla riduzione degli effetti del multipath: se ho degli ostacoli ci sarà una componente che va verso la radiobase e un'altra componente riflessa che andrà verso la radiobase, con percorsi diversi, e il multipath mi provoca degrado della qualità del segnale. Stringendo il logo verso la direzione dell'utente, avrò un'attenuazione intrinseca dovuta a un basso guadagno dell'antenna ricevente rispetto alla direzione del cammino indesiderato, quindi c'è miglioramento legato al fascio stretto della direzione d'antenna (sia in UL che in DL).

Considerazioni per fare Beamforming

Per fare Beamforming devo considerare la differenza di fase tra elementi di antenna, a seguito di un fronte d'onda che arriva non ortogonale al piano dell'array (se la direzione del fascio incidente fosse ortogonale al piano dell'array, il fronte d'onda arriverebbe contemporaneamente su tutte le antenne dell'array). Se invece, come in questo caso, la direzione dell'onda piana incidente è obliqua rispetto al piano dell'array, l'onda ricevuta dalle antenne è sfasata, sfasata in relazione alla distanza d tra singole antenne e l'inclinazione del raggio incidente rispetto al piano dell'array. Gioco con questa differenza di fase per poter allineare (sommare) in fase tali contributi e ottenere una ricezione coerente.