Le tecniche avanzate delle antenne 5G sono il modo principale per massimizzare il valore del 5G?

DOVE SI TROVA IL VALORE COMPLESSIVO DEL 5G E CHI LO REALIZZA?

Ci sono due risposte ovvie in termini di principali generatori del valore complessivo del 5G. Una è che il 5G facilita una capacità aggiuntiva conveniente attraverso l'accesso a un nuovo spettro, un uso efficiente di tale spettro e la facilità di distribuzione delle stazioni base, fondamentali per realizzare il pieno potenziale di tale nuovo spettro.

In secondo luogo, consente di supportare nuovi casi d'uso incoraggiando l'innovazione connessa e nuovi scenari di distribuzione. Tuttavia, se si considera la distribuzione conveniente di capacità aggiuntiva, questo è un modo per ridurre, o almeno limitare, i costi per il loro modello aziendale esistente, indipendentemente dal fatto che gli operatori siano in grado di realizzare i nuovi ricavi associati ai nuovi casi d'uso del 5G.

PERCHÉ GLI ARRAY DI ANTENNE SONO COSÌ IMPORTANTI PER LA DISTRIBUZIONE DEL 5G?

Fondamentalmente, stiamo parlando di energia sotto forma di campi elettrici e magnetici oscillanti. I campi possono essere configurati o ottimizzati in vari modi diversi, con vari gradi di complessità matematica, per focalizzare l'energia in una certa direzione (fasci) o attorno a un certo punto nello spazio (bolla).

Naturalmente, focalizzare l'energia aumenterà la potenza del segnale o, in parole povere, il numero di barre visibili su un telefono cellulare. Ciò significa che, finché il dispositivo ha un segnale accettabile, la potenza può essere regolata di conseguenza, sia nella stazione base che nel dispositivo stesso, per garantire che l'energia complessiva non venga "sprecata". Quindi, focalizzare l'energia è altamente auspicabile in termini di utilizzo energetico complessivo.

Ogni singola installazione di stazione base è vincolata dalle normative nazionali in termini di potenza massima in uscita. Concentrare l'energia è quindi un fattore chiave insieme all'implementazione di spettro aggiuntivo che consente una condivisione efficiente (multiplexing) della risorsa "energia". Più l'energia è focalizzata, più efficiente è la stazione base complessiva, e questo si realizza sotto forma di throughput complessivo o intervallo di celle.

È chiaro, quindi, che la capacità di focalizzare in modo efficiente l'energia porta a una distribuzione più efficiente delle stazioni base. Ciò a sua volta porta a una maggiore produttività complessiva e/o a impronte cellulari più grandi, il che significa che sono necessarie meno stazioni base per supportare lo stesso set complessivo di requisiti di servizio. La focalizzazione dell'energia porta direttamente a efficienze sui costi. Più il fascio o la bolla di energia è focalizzato, maggiore è il risparmio sui costi (per ridurre l'equazione alla sua forma più semplice). Gli array di antenne sono il modo in cui focalizziamo quell'energia.

COME FANNO GLI ARRAY DI ANTENNE A FOCALIZZARE L'ENERGIA?

Le antenne singole, in generale, trasmettono un segnale, un campo elettrico e magnetico oscillante, su un angolo molto ampio, spesso omnidirezionale. La forma e la fabbricazione dell'antenna modellano il modello di trasmissione/ricezione effettivo, ma in generale non è focalizzato.

Se aggiungiamo altre antenne accanto alla prima e scegliamo attentamente la spaziatura, possiamo trasmettere lo stesso segnale da ciascuna antenna creando al contempo modelli di interferenza costruttivi e distruttivi. I segnali interferiscono tra loro, a volte sommandosi (dove sono in fase), a volte annullandosi (dove sono fuori fase).

È l'interferenza costruttiva, in cui i segnali di ciascuna antenna si sommano per creare un segnale molto più grande, che ci fornisce effettivamente il meccanismo di "focalizzazione". L'interferenza costruttiva è generalmente sotto forma di un fascio di energia (in una certa direzione) o di una bolla di energia (attorno a un punto nello spazio). In altre direzioni, o in altri punti, il segnale è molto più debole perché i segnali delle diverse antenne interferiscono in modo distruttivo e agiscono per annullarsi a vicenda.

Ecco quindi due aspetti chiave:

Innanzitutto, più antenne ci sono, più focalizzato è il segnale, il fascio o il punto.

In secondo luogo, modificando la temporizzazione relativa del segnale quando viene applicato a ciascuna antenna, possiamo dirigere il fascio o il punto di messa a fuoco. In realtà è molto più complesso di così, ma questa semplice descrizione ci consente di vedere perché il 5G è così speciale quando si tratta di queste tecniche. COSA C'È DI COSÌ SPECIALE NEL 5G E NEGLI ARRAY DI ANTENNE?
Ci sono alcune differenze fondamentali tra il 5G e le generazioni precedenti, ma di vero interesse in termini di array di antenne sono le frequenze per cui il 5G è rilevante. Le generazioni precedenti sono state progettate e realizzate per funzionare nella banda UHF tra ~ 700 MHz e 2600 MHz. Qui, le antenne sono relativamente grandi e l'utilizzo di array di antenne con più di quattro o otto antenne diventa problematico in termini di costi e dimensioni fisiche/peso.

Al contrario, il 5G consente l'uso di frequenze molto più elevate, ben oltre lo spettro delle onde millimetriche e le frequenze di gamma medio-bassa già menzionate. Alle frequenze più elevate, le antenne sono molto più piccole, consentendo di utilizzare molte antenne in un singolo array, forse 64 o 256, note come array di antenne massicce. Ciò a sua volta consente tecniche di antenna beam-forming o MIMO (Multiple In Multiple Out) molto focalizzate.

Non solo il 5G consente l'accesso a una gamma di spettro molto più ampia, b