Uso simultáneo de 4 transceptores celulares MIMO en una sola antena: ¿factible?

Tengo un conjunto de cuatro transceptores celulares comerciales que admiten 3G y 4G (LTE).

Estos teléfonos tienen dos conectores de antena (para MIMO/diversidad) en un factor de forma industrial integrable (p. ej., solo componentes electrónicos, no un teléfono).

Me han pedido que vea si hay una manera de reducir la cantidad necesaria de antenas de las 8 obvias, a 1 o 2, manteniendo todos los teléfonos completamente utilizados simultáneamente todo el tiempo (por ejemplo, los 4 teléfonos están funcionando al 90% del ciclo de trabajo). o más, todo el tiempo).

Mi pregunta: ¿Es esto posible, y si es así, cómo?

Mis pensamientos sobre hacer esto (no soy ingeniero de radio, así que perdone mi ignorancia) son los siguientes:

Utilice un combinador bidireccional 4 en 1 para las 4 antenas "principales" y un segundo combinador bidireccional 4 en 1 para las antenas "auxiliares". Esto me dejaría con las 2 antenas MIMO necesarias en el techo. Pero, ¿necesitaría amplificadores adicionales? ¿Existen tales combinadores? Realmente no sé cómo buscar esas cosas debido a mi falta de conocimiento.

¿Es posible lograr todo esto con una sola antena?

Notas:

  • La razón principal para pensar en este problema es que no queremos enrutar 8 antenas cuando podemos salirnos con 1 o 2.
  • Toda esta idea suena MUY costosa para mí, pero ignoremos ese problema menor por ahora, principalmente busco una verificación de factibilidad.
  • Personalmente, prefiero agotar 8 antenas (buenas, baratas y definitivamente funcionan), pero este sistema debe ser escalable hasta quizás 12 teléfonos (¡24 antenas se verían como la abuela de Cthulu!).
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1) posiblemente podría compartir antenas que comparten la misma banda de frecuencia 2) puede usar una antena compartida solo para una cosa a la vez (enviar o recibir y 3G o LTE) 3) MIMO/diversidad solo puede funcionar cuando se usan al menos 2 antenas 4) estas 2 antenas son utilizadas por el mismo transceptor, por lo que 3G o LTE, no ambas al mismo tiempo.
Esta pregunta se movió del sitio de Ham Radio, que esperaba que tuviera algún conocimiento especializado, sin darme cuenta de que el sitio de Ham Radio tiene como 7 usuarios. Gracias @MarcusMüller :)
Es mejor: las preguntas sobre aplicaciones de radio que no son de radioaficionados están fuera de tema allí de todos modos.
5) para que la diversidad funcione, necesitará cierta distancia (creo que al menos 1/4 lambda, lambda es la longitud de onda) entre las antenas 6) sí, existen combinadores pero no puede combinar dos señales de "diversidad" del mismo transceptor. 7) ¡Obtenga documentación del fabricante sobre cómo usar estos transceptores en su lado de RF! Usarlos de manera incorrecta puede destruir su entrada/salida de RF, ¡esa será una reparación costosa!

Respuestas (1)

Entonces:

Me han pedido que vea si hay una manera de reducir la cantidad necesaria de antenas de las 8 obvias, a 1 o 2, manteniendo todos los teléfonos completamente utilizados simultáneamente todo el tiempo (por ejemplo, los 4 teléfonos están funcionando al 90% del ciclo de trabajo). o más, todo el tiempo).

La cuestión de si puede eliminar la cantidad de antenas depende en gran medida del fabricante del dispositivo; sin embargo, MIMO básicamente funciona porque sus antenas reciben algo diferente. Hablando de manera muy abstracta, un sistema MIMO utiliza una representación de matriz de su sistema de antenas de transmisión N a M antenas de recepción, y encuentra descomposiciones adecuadas de esa matriz para que la cantidad de datos transportables pueda maximizarse.

Si todas las antenas de recepción menos una son sordas, todo el MIMO colapsa a MISO, pero todos los algoritmos que realmente se implementan en algún lugar aún deberían funcionar; no es improbable que una antena tenga una SNR que es mucho mejor que todas las demás, esa diversidad gana es despreciable.

Lo mismo ocurre con TX.

Lo único que puedo ver para TX es que con un puerto de antena desconectado, podría dañar el amplificador TX con la potencia reflejada. Pero eso es algo que el fabricante de tus dispositivos te podrá decir. En cualquier caso, también debería poder terminar estos conectores con un terminador coincidente; nuevamente, MIMO colapsaría, pero SISO es solo un "caso especial" de MIMO, por así decirlo.

Combinar múltiples antenas en una antena no tiene sentido; como se dice en los comentarios a su pregunta, para que MIMO haga algo, es crucial que las señales de recepción sean diversas, lo que significa que si solo usa la misma señal de antena para los 4 canales , no ganarías nada; lo único que haría es dividir su potencia de recepción por 4, y eso reducirá la SNR. Así que no hagas eso.

La razón principal para pensar en este problema es que no queremos enrutar 8 antenas cuando podemos salirnos con 1 o 2.

La razón principal por la que no conduzco un Benz es porque puedo salirme con la mía con una bicicleta. Sin embargo, si tuviera un Benz, podría ser más rápido, tener menos probabilidades de apagones y ser más eficiente en el trabajo.

Toda esta idea suena MUY costosa para mí, pero ignoremos ese problema menor por ahora, principalmente busco una verificación de factibilidad.

¿Por qué incluso su enfoque suena caro? Los divisores/combinadores de potencia que menciona serían fáciles de realizar en microstrip en una PCB (de hecho, solo como un par de antenas).

Personalmente, prefiero agotar 8 antenas (buenas, baratas y definitivamente funcionan), pero este sistema debe ser escalable hasta quizás 12 teléfonos (¡24 antenas se verían como la abuela de Cthulu!).

Una linda anciana. Tiene las mejores galletas de la ciudad, pero una vez que estás allí para tomar el té, tienes que escuchar historias sobre su nieto hasta que te vuelven a crecer las orejas y te salen escamas. De todos modos:

De verdad, yo iría con su enfoque, aquí. Utilice, digamos, dos antenas de parche (bastante baratas, no muy grandes para 900 MHz o 1800 MHz más o menos), espaciadas al menos a media longitud de onda, y dos F invertida o algo más "lineal" para que pueda obtener ondas de diferentes direcciones.

Creo que esta respuesta es lo que en secreto quería escuchar (¡no se lo digas a mi jefe!). Creo que asumí una gran cantidad de gastos debido a algunos equipos que tuvimos que comprar hace varios años para un equipo de radio diferente (no relacionado con el celular) que costaba más de 5 dígitos.
Aceptaré esto como la respuesta (la parte de microstrip) porque ahora creo que está muy claro que las habilidades para lograr esto de manera oportuna no están disponibles para nosotros en este momento. No soy un ingeniero de RF y me vería obligado a buscar una consulta de diseño externa ya que nadie más en mi empresa tampoco es un tipo de RF. Es un caso de "más fácil decirlo que hacerlo". Gracias por tu tiempo y tus consejos Marco. :)
@Wossname, por cierto, 24 antenas no suena tan aterrador: imagine un pequeño cubo de PCB de 25 cm x 25 cm x 25 cm, con hasta 9 antenas de parche en cada lado (pero el que mira hacia abajo). Las antenas de PCB son baratas (<10 USD por pieza); He tenido buenas experiencias con las antenas de Kent , pero no creo que actualmente tenga exactamente el producto que estás buscando. Pero realmente, 24 de algo similar a [esto] (www.aliexpress.com/item/GSM-GPRS-3G-Internal-circuit-board-antenna/32469736064.html) material barato de baja calidad sería suficiente. (no afiliado a ninguno)
si tuviéramos que construir el nuestro, lo más probable es que termine siendo un poste de madera con un montón de antenas de montaje magnético atornilladas dentro de una sección de tubería de plástico resistente a la intemperie. Esto al menos podría pasar por una antena "única" en lo que respecta al cliente, ya que sería un solo objeto para unir al mástil. Se vería bastante cómico sin duda.