Mimo'nun Ultra-reliable Low-latency Communications (urllc) içindeki rolü

Hızlı gelişen kablosuz iletişim manzaralarında, Ultra-Reliable Low-Latency Communications (URLLC), bağımsız sürüş, uzaktan cerrahi, endüstriyel robotların ve akıllı ağ otomasyonlarının sınırlarına yol açan kritik uygulamalar için kritik bir şekilde tasarlanmıştır. Bu işlem, birden çok teslimat işlemi gerektirir.% 99[MIMO)

URLLC ve onun Gereksinimlerini Anlamak

URLLC, Uluslararası Ttelekomünikasyon Birliği (ITU) tarafından tanımlanan üç birincil 5G hizmet kategorisinden biridir ve mobil Broadband (eMBB) ve büyük Makine Tipi İletişim (mMTC) ile büyük performans göstergeleri şunlardır:

• [FONT:0) Yüksek güvenilirlik:[Dönetici:[Dönetici:0) 10-5 veya daha düşük, hatta yan kanal koşullarında bile.
• [FONT:0)Son derece düşük gecikme:[Dönetici:[Dönetici: 0,5 $ 1 ms veya altlink için 1 ms.
• [FONT:0)Bounded jitter: kritik kontrol döngüsü için öngörülebilir teslimat süreleri.
• [FONT:0)Availability:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici:0) Hareketlilik ve çeşitli müdahale ortamları arasındaki tutarlı performans.

Fabrika otomasyonu gibi uygulamalar, robotların mikrosaniyeler içinde senkronize etmesi veya araç-tav-her şeyi (V2X) iletişim, çarpışma kaçınma kararları gerçek zamanlı olarak yapılmalıdır, URLLC neden en iyi fayda hizmetlerinden temel olarak farklı bir yaklaşım talep eder. MIMO teknolojisi, uzaysal boyutlardan yararlanma yeteneği sayesinde, her iki güvenilirlik ve düşük gecikmeliliğe ulaşmak için fiziksel katmanlı mekanizmaları sağlar.

MIMO Temelleri: Spasal Boyutları Kullanın

MIMO hem de verici hem de alıcıdaki birden çok antenin kullanımını ifade eder. Geleneksel Tek Giriş Tek Çıkış (SISO) sistemlere karşı, MIMO aynı zaman-freze kaynakları üzerinde birden fazla bağımsız veri akışı iletebilir, – savaş fading.) Bu yetenekler doğrudan yüksek ve yüksek güvenilirliğe kadar yüksek güvenilirlik hedeflerini ele alabilir.

Spasal Multixing ve Spectral Verimliliği

Spasal çokluxing, birden fazla akışla aynı anda aktarılarak veri oranını artırır. URLLC bağlamda, daha yüksek ⁇ verimliliği, küçük maaş yüklerinin (kontrol mesajlarınıntipi) daha hızlı teslim edilebilir, genel iletim süresini ve bu nedenle geçkileri azaltılabilir.

Spasal Çeşitlilik ve Fading Mession

Fading – sinyaldeki rastgele dalgalanmalar çok fazla sempati yayılımı nedeniyle - dört tane anten (4-birik çeşitlilik) toplanabilir, birçok büyüklük siparişi ile hata zeminini azaltarak.Bu, URLLC'nin 99.999'u aynı şekilde düşürecektir.

MIMO Directly Enables URLLC

MIMO, çeşitli, kirişformasyon ve gelişmiş sinyal işleme kombinasyonu ile URLLC gerekliliklerini ele alır. Aşağıda kilit mekanizmaları parçalıyoruz.

Ultra-Reliability için Çeşitlilik

• [[Dönetici:0)Receive çeşitlilik:[Dönetici:[Dönetici:0) Alıcıda çoklu antenler, sinyale en iyi şekilde sinyal-to-noise oranını (SNR) en yüksek kombinasyonlu tekniklerle birleştirin (MRC) artan bir güç olmadan güvenilirlik geliştirir.
• [[Uygunluk çeşitliliği:[[Dönemli kodlar) uzay-zaman kodları (örneğin, Alamouti kodu) kullanarak, verici sinyalin birçok kopyasını farklı antenler üzerinden gönderir, alıcının sınırlı antenler olduğunda bile benzer kazanımlar sağlar.
• [FONT=0)Hybrid otomatik tekrar istek (HARQ) ile MIMO:[Dönetici:[Dönetici] URLLC'de, ilk HARQ süreçlerinin sona ermesi kritiktir. MIMO çeşitlilik birden fazla yeniden yükleme olasılığını azaltır, böylece gecikme gecikme süresini azaltır.

Bu çeşitlilik tekniklerinin kombinasyonu, sert ortamlarda bile – ağır makineler veya kentsel kanyonlarla fabrika zeminleri gibi – paket kayıpları olağanüstü düşük kalmaktadır.

Spatial Multixing ve Kısa Süreli Zamanlar Yoluyla Düşük Latency Through Spatial multiplexing and Shorter Transmission Times

URLLC trafiği genellikle küçük, infrequent paketlerden oluşur (örneğin, sensör okumaları veya kontrol komutları). MIMO birden çok zamanlayıcı ile bu tür paketler paralel olarak iletilebilir, 5G NR'de bir sembolü temizlemek için gereken süreyi azaltır - doğrudan geç kalınan bir modüle sahip olabilir.

Interference Mitigation ve SignalBoostment için Kirlenme

BeamInfo, her antende amaçlanan alıcıya doğru bir yönsel kiriş oluşturmak için fazı ve sinyallerin amplitüdünü ayarlayan bir MIMO tekniğidir, çünkü:

• [FONT=0)Redüktör:[Dönetici: [Dönetici:0))Dedüklenen müdahale:[Döntgenme:0)Dedüklenen müdahale:[Döncüklerden uzak olan kirişler, sinyal-to-interference-plus-noise oranı (SINR) hata oranlarını artırmak, hata oranlarını azaltmak.
• [[Dönetici:0)Örnek kapsama alanı:[Dönetici:0) Uzak ameliyat veya hücre kenarlarında çalışan otonom araçlar için, kirişli güçle bile güvenilir bir bağlantı sağlar.
• [FONT:0)Fast kiriş yönetimi:[Dönetici:[Dönetici: 0) 5G NR, drone veya hızlı hareket robotları gibi mobil URLLC cihazları için gerekli işlemleri içerir.

Modern MIMO sistemleri aynı zamanda ESFLT:0)multi-user MIMO (MU-MIMO)) aynı anda birden fazla URLLC cihazına hizmet etmek için aynı anda aynı anda ağ kapasitesi ve minimleme gecikmeleri.

Massive MIMO ve 5G NR URLLC Framework

Massive MIMO, geleneksel MIMO'yu on veya yüzlerce anten elementine genişletir, genellikle temel istasyonlarda kullanılır. 5G NR'nin belirleyici bir özelliğidir ve URLLC için eşsiz avantajlar sunar.

Kalem-Sharp Beams ve Spatial Decision

Büyük bir anten dizisi ile, temel istasyon son derece dar kirişler oluşturabilir. Bu yüksek uzaysal karar, sistemin en az müdahaleye sahip olmasını sağlar, hatta yoğun dağıtımlarda bile. URLLC için, bu, kritik bir makine tipi iletişim (cMTC) cihazının çok yüksek bir SINR sağlayan özel bir kirişi alması anlamına gelir.

Massive MIMO ve Channel Harding

Büyük MIMO'nun tanınmış bir özelliği kanal zorlaşıyor: antenlerin sayısı büyüdükçe, kanaldaki rastgele dalgalanmalar daha az belirgin hale gelir ve deneyimli SINR ortalama değerini yaklaşımlara sahiptir.Bu deterministic davranışı URLLC için idealdir çünkü hızlı adaptasyona ve ağın yüksek güvenliğe sahip olmasını sağlar.

5G NR URLLC Özellikler ile entegrasyon

5G NR'nin fiziksel tabakası, büyük MIMO'yu tamamlamak için birkaç URLLC-sp özel özellik içerir:

• [FONT:0)Mini-slots:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:0)Mini-slots:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici: 1) Transgrafya, sadece slot sınırlarında değil, bekleme süresini azaltır.
• [FONT:0]Grant-free iletim:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:0)[Dönetici:0)[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici: 0)) Zamanlı URLLC trafiği için açık hibe olmadan, geç erişim gecikmesi.
• [[Downlink kontrol sinyali ultra kullanılabilir kanallarla sinyalleşiyor: [DFLT:1] Fiziksel altlink kontrol kanalı (PDCCH) kontrol bilgilerinin doğru şekilde alınabilmesi için uzaysal çeşitlilik ve bir deggregasyon kullanır.

Massive MIMO, bu özellikleri, minimum çarpışma olasılığı olan birçok URLLC cihazına hizmet etmek için gerekli olan uzaysal özgürlük derecelerini sağlayarak geliştirir.

URLLC için Gelişmiş MIMO Teknikleri

Temel çeşitliliğin ve çokluxing'in ötesinde, daha sofistike MIMO işleme URLLC için tasarlanmıştır.

End-to-Bit Latency Optimizasyonu için Precoding for End-to-Bit Latency Optimizasyonu

Precoding algoritmaları (örneğin, sıfır-forcing, minimum ortalama kare hatası) alıcıya yapılan uyarıları önceden ayarlayarak ayarlamalıdır.InLC senaryoları, precoding hızla hesaplanmalıdır, genellikle düşük ücretli operasyonlarda kritiktir. Low-complexity precodingerleri, düzenli olarak sıfırlanmış sıfır-ategoritma gibi, performans ve hesaplama gecikmeleri dengelemek için kodbook-tabanlı ön kodlama (5G NR)

KapalıLoop MIMO ve Kanal State Bilgileri (CSI)

Doğru CSI MIMO performansı için önemlidir, ancak CSI satın alma geç kalmış bir ölçek sunar. URLLC sistemleri genellikle [[FONTD:0)CSI-öfürücü kanal tahminleri) (Channel State Information Referans Signals) yüksek yoğunluk ve çok fazla anten portu zamanında tahminleri elde etmek için geçerlidir: Kısa bir CSI raporu kullanılarak, hassas ve hassas bir URL hesabın kullanılması gerekir.