4G LTE антенны MIMO в Киеве

Антенны MIMO в стандарте LTE являются одним из новых и активно развивающихся решений, позволяющих улучшить качество услуг связи четвертого поколения, а так же и последующих ее этапов - 5G и так далее. Что же это такое MIMO и в чем отличие этих антенн, от других, которые применялись ранее.

Начнем с того, что MIMO антенны, как, впрочем и сама идея, лежащая в их основе, появились достаточно недавно. И хотя это новшество пришло в период бурного расцвета мобильной связи, антенны MIMO не применялись ранее по той причине, что структура построения передачи сигнала в технологиях 2G и 3G, не содержит таких необходимых для этого возможностей. Справедливости ради стоит сказать, что в технологии WCDMA, были попытки задействовать системы MIMO, однако они не утвердились, поскольку, во-первых, не имели такой решающей эффективности, во-вторых, требовали дополнительных затрат.

Итак, для начала отметим, что основное отличие MIMO антенны, от обычной, в том, что она не столько усиливает сигнал, сколько позволяет увеличить скорость передачи данных. Звучит довольно таки странно, неправда ли? Ведь действительно, многие из нас привыкли к тому, что имеется почти прямая зависимость – лучше сигнал 3G (4G), выше скорость. В ситуации же с MIMO антенной картина может быть совсем иная – сигнал может значительно не улучшиться (по крайней мере визуально), но при этом скорость может вырасти в разы. Более того, в некоторых случаях, когда, например, MIMO антенна подключается к 4G роутеру в условиях прямой видимости базовой станции, скорость может даже немного ухудшиться. Со стандартными, обычными антеннами CDMA и GSM, такого никогда не бывает. В чем же секрет?

Давайте разберемся немного с тем, как распространяется сигнал 4G LTE. Как известно, сигнал LTE имеет достаточно высокую частоту, у нас в Украине это 2600 и 1800 МГц. Ввиду плотной городской застройки, если это в городе, или из-за рельефа ландшафта, если это сельская местность, сигнал начинает встречать разные препятствия на пути к абонентской станции (4G роутер, модем, смартфон). В результате на приемную антенну устройства он поступает во многолучевой структуре, при этом появляются временные задержки между разными “версиями” сигнала, а так же разные фазы. Образно сравнить это можно с тем, как будто вам в разное время почтальон приносит одно и то же письмо, от одного и того же адресата, но в разных конвертах, написанное разным почерком. Какое из них вскрыть и прочитать? Или читать сразу все?

Конечно, это немного грубое сравнение, однако приблизительно в такой ситуации находится 4G модем, которому необходимо все это разнообразие поступившей информации обработать и поддерживать обмен данными. Обычно такое количество “копий” полученных сигналов, приходящих в том числе и в противофазе, может серьезно замедлить процесс обмена данными, вызвать задержки по времени. Уже до сетей LTE с этим явление решили бороться и нашли некоторые методы.

Ранее, еще в сетях 3G задействовалась, так называемая, система Receive Diversity, которая собирала все эти версии сигнала вместе, в результате увеличивая мощность принятую модемным устройством, тем самым, меняя минус такого положения на плюс. А как известно, чем выше мощность сигнала, тем выше скоростные возможности 3G (4G) устройства, как уже говорилось нами. Благодаря этому, в принципе, учитывая многолучевое поступление сигнала, в конечном итоге такая система может “собрать” даже выше по мощности сигнал, в сравнении с тем, если бы он на том же расстоянии приходил не отраженный, т. е. без препятствий.

Учитывая последнее, инженеры, создатели MIMO систем, задались вопросом, а что, если изначально, от самого источника, запускать 4G сигнал, подобным многолучевым способом, используя конструкционные особенности самой антенны. Иными словами отправлять данные сразу от нескольких антенн, передающих разные “куски” информации. В этом случае появляется возможность передать (принять) суммарно большее количество данных, путем мультиплексирования (уплотнения) потоков информации.

Мы не вправе перегружать читателя техническими подробностями в рамках нашей статьи. Скажем только, что конструкционные особенности антенны MIMO позволяют перейти на новый уровень передачи информации, путем пространственно-временного (частотного, фазового) кодирования и формирования направленных лучей. Результатом этого является увеличение пропускной способности системы связи, без увеличения канального ресурса, для которого требуется расширение полосы частот, которых, к тому же, по понятным причинам нет. Собственно аббревиатура MIMO так и расшифровывается – Multiple Input – Multiple Output (множественный прием – множественная передача).

Вот как раз с помощью систем MIMO и планируется развитие стандарта LTE Advanced в котором скорость передачи может доходить до 300 Мбит/с, при использовании MIMO 4x4 (количество элементов), а при дальнейшем увеличении количества элементов и до 1 Гб/с. Естественно, для того, чтобы получить скоростные преимущества этих систем, необходимо, чтобы антенны MIMO стояли не только на базовой станции, но и на абонентских устройствах. Для этих целей уже многие 4G роутеры LTE и модемы имеют два выхода для антенны MIMO 2x2. Чисто арифметически, можно понять, что с помощью такой двухэлементной антенны можно добиться увеличения скорости в 2 и более раз, в зависимости от условий приема.

Как уже говорилось выше, антенны LTE MIMO – специфические устройства. Однако, как и у любой антенны у них есть коэффициент усиления (КУ), что, конечно же, дает возможность усилить сигнал 4G до должного уровня. Конструкционные особенности этих антенн таковы, что большинство пользовательских антенн – панельного типа, у которых, казалось бы, не такой большой КУ, как, например, у антенн волновой канал или логопериодических. Но зато ширина диаграммы направленности у них намного больше, а за счет этого есть возможность собирать большую мощность сигнала, что особенно эффективно при больших расстояниях до базовой станции. К тому же двухэлементная антенна MIMO 2x2, имеющая на каждом из элементов, к примеру, 8 дБ, суммарно, пусть это и не совсем корректно складывать, имеет коэффициент усиления в два раза больший.

Поэтому уже многие 4G LTE роутеры и модемы оснащены двумя выходами под антенну. Причем стоит отметить, что это не традиционное разделение на RX/TX, прием – передачу, что присутствовало иногда в некоторых 3G модемах. Те, кто осуществлял когда либо подключение двух антенн на 3G модеме, одна из которых работала на передачу, а другая на прием, знают – ощутимого эффекта это никогда не давало. В случае же с LTE устройствами, два выхода на антенну абсолютно равнозначны. То есть если вы хотите подключить к такому модему/роутеру антенну не MIMO, к примеру, а волновой канал на 1800 МГц, то абсолютно не имеет значения в какое из гнезд она будет включена.

Фокус как раз состоит в том, что с обоих выходов поступает абсолютно одинаковый сигнал, а вот как раз само мультиплексирование и формирование ортогональных по отношению к друг другу фрагментов сигнала формируется самой антенной. Отличие систем MIMO накладывает также отпечаток и на виды пользовательских антенн. К примеру, трудно себе представить настольный вариант направленной 3G антенны, поскольку в сетях третьего поколения антенну надо четко направить на базовую станцию, а делать это, выставив ее в окно, просто не имеет смысла. Для 4G, такая антенна вполне имеет право на существование, поскольку ей достаточно получить тот сигнал, который есть в помещении и уже с ним она будет “работать”, уплотняя потоки информации, как на прием, так и на передачу.

На нашем сайте, вы можете найти различные типы MIMO антенн. Разумеется, различие их не только внешнее. Для того, чтобы подобрать MIMO антенну под ваш случай, советуем обратиться к нашим специалистам, а в случае необходимости, заказать установку.

Кроме того, если вас интересует радикальное улучшение покрытия 4G в помещении, советуем перейти в соответствующий раздел сайта, где вы сможете найти активные усилители сигнала 4G.