Первые интеллектуальные антенны были разработаны для военной связи и сбора разведданных. Рост популярности сотовой связи в 1980-х годах привлек интерес к коммерческим приложениям. Модернизация цифровой радиотехнологии в мобильных телефонах, беспроводных сетях внутри помещений и спутниковом вещании создала новые возможности для интеллектуальных антенн в 1990-х годах, что привело к разработке технологии MIMO (множественный вход, множественный выход), используемой в беспроводных сетях 4G .
Самый ранний успех в отслеживании и управлении беспроводными сигналами основывался на физической конфигурации и движении антенн. Немецкий изобретатель и физик Карл Ф. Браун впервые продемонстрировал формирование луча в 1905 году. Браун создал фазированную решетку , расположив три антенны для усиления излучения в одном направлении и уменьшения излучения в других направлениях. [1] Гульельмо Маркони экспериментировал с направленными антеннами в 1906 году. [2] Направленные антенны вращались для обнаружения и отслеживания вражеских сил во время Первой мировой войны. Британское адмиралтейство использовало гониометры (радиокомпасы) для отслеживания немецкого флота. [3] Эдвин Х. Армстронг изобрел супергетеродинный приемник для обнаружения высокочастотного шума, создаваемого системами зажигания немецких боевых самолетов. Война закончилась до того, как творение Армстронга было готово помочь направлять зенитный огонь. [4] Несколько элементов (фидерный диполь, директор и отражатели) были собраны в 1920-х годах для создания узких диаграмм направленности передающих и приемных антенн. Антенна Яги-Уда, более известная как антенна Яги , до сих пор широко используется. [2] Эдмонд Брюс и Харальд Т. Фриис разработали направленные антенны для коротких волн и микроволновых частот в 1930-х годах. [2]
Решение AT&T использовать микроволны для передачи междугороднего телефонного трафика привело к первому крупномасштабному коммерческому развертыванию направленных антенн (основанных на конструкции рупорного рефлектора Фрииса [5] ) в 1947 году. Направленные антенны с чередующейся поляризацией позволили повторно использовать одну пару частот на протяжении многих последовательных скачков. Микроволновые линии связи менее затратны в развертывании и обслуживании, чем коаксиальные кабельные линии связи. [6]
Первый механически сканирующий фазированный радар (использующий вращающуюся антенну Yagi) был продемонстрирован в 1930-х годах. [7] Первые радары с электронным сканированием использовали электромеханические устройства (такие как механические тюнеры или переключатели) для управления лучом антенны.
Германия построила кольцевую антенную решетку Вулленвебера для пеленгации в первые годы Второй мировой войны. [8] Вулленвебер мог с помощью электроники сканировать горизонт на 360° и определять направление любого сигнала с достаточно хорошей точностью. Круговые антенные решетки были усовершенствованы во время Холодной войны для целей подслушивания. [9] Американский физик Луис Вальтер Альварес разработал первую систему наземного управления заходом на посадку (GCA) для посадки самолетов в плохую погоду на основе управляемой электроникой микроволновой фазированной антенной решетки. Альварес испытал и развернул систему в Англии в 1943 году. [10] Ближе к концу войны немецкая GEMA построила фазированную радиолокационную систему раннего предупреждения (PESA Mammut 1) для обнаружения целей на расстоянии до 300 км. [11] Полистержневая антенна управления огнем была разработана Bell Laboratories в 1947 году с использованием каскадных фазовращателей, управляемых поворотным переключателем (вращающимся со скоростью десять оборотов в секунду), для создания непрерывного сканирующего луча. [2]
Основной толчок к выполнению требований национальной безопасности по времени реагирования и покрытию потребовал разработки полностью электронного управляемого плоского фазированного радара. [12] Запуск СССР спутника в 1957 году показал необходимость в наземных системах спутникового наблюдения. Корпорация Bendix ответила созданием своего электронного управляемого радара (ESAR) в 1960 году. Были разработаны усовершенствованные методы формирования луча, такие как многолучевые матрицы Батлера, для обнаружения и отслеживания объектов в космосе. [12]
Запуск Explorer 1 Соединенными Штатами в 1958 году предложил еще одно применение: космические радиолокационные системы для обнаружения и отслеживания самолетов, кораблей, бронетехники, баллистических ракет и крылатых ракет. Эти системы требовали разработки специальных методов для устранения помех радаров, видимых из космоса, устранения наземных глушителей и компенсации доплеровских сдвигов, испытываемых быстро движущимися спутниками. [12]
Космические радиолокационные системы стимулировали разработку меньших, более легких и менее дорогих компонентов: монолитных микроволновых интегральных схем ( MMIC ) для работы на частотах от 1 ГГц до 30 ГГц (микроволны) и от 30 ГГц до 300 ГГц (миллиметровые волны). Высокие уровни мощности, необходимые для обнаружения, легче достичь на микроволновых частотах. Узкие лучи, необходимые для отслеживания цели с высоким разрешением, лучше всего достигаются на частотах миллиметровых волн. Такие компании, как Texas Instruments , Raytheon , RCA , Westinghouse , General Electric и Hughes Electronics, участвовали в ранней разработке MMIC. [12]
Первый полностью твердотельный радар был построен для морской пехоты США в 1972 году компанией General Electric. Это была мобильная 3-D радиолокационная система с решеткой, установленной на вращающейся платформе для сканирования горизонта. [2] Первым полностью твердотельным радаром с фазированной решеткой был УВЧ-радар PAVE PAWS (система точного обнаружения и предупреждения о нападении на транспортное средство с фазированной решеткой), построенный в 1978 году для ВВС США. [13] Фазированные антенные решетки также используются в радиоастрономии. Карл Янский , первооткрыватель радиоволн, исходящих из галактики Млечный Путь, использовал решетку Брюса для экспериментов, которые он проводил в 1931 году. [14] Современные фазированные радиотелескопы обычно состоят из ряда небольших, соединенных между собой антенн, таких как Murchison Widefield Array в Австралии, построенная в 2012 году . [15]
LC van Atta был первым, кто описал ретронаправленную антенну, решетку van Atta , которая перенаправляет (а не отражает) сигнал обратно в направлении, откуда он пришел, в своем патенте 1959 года. [16] Сигнал может быть модулирован перенаправляющим хостом для таких целей, как радиочастотная идентификация и управление движением (усиление эха цели радара). [17] Первая адаптивная решетка, подавитель боковых лепестков, была разработана Полом Хауэллсом и Сидом Эпплбаумом в General Electric в 1959 году для подавления сигналов помех радаров. [18] Основываясь на работе Норберта Винера с аналоговыми фильтрами, в 1960 году профессор Стэнфордского университета Бернард Уидроу и аспирант Тед Хофф разработали алгоритм наименьших средних квадратов (LMS), который автоматически настраивает диаграмму направленности антенны для усиления желаемых сигналов. [19] Тед Комптон из Университета штата Огайо разработал метод адаптивной антенны для восстановления сигналов с прямым расширением спектра последовательности при наличии узкополосных помех в совмещенном канале. Метод Комптона, представленный в 1974 году, требует только знания псевдослучайного шумового (PN) кода желаемого сигнала, а не направления его прибытия. [20] В конце 1970-х годов Кеш Бахру и Дон Торриери разработали алгоритм максимина для восстановления сигналов с перескоком частоты при наличии узкополосных помех в совмещенном канале. [21] В статье 1977 года исследователей Bell Labs Дугласа О. Рейдинка и Ю С. Йеха были описаны преимущества сканирования точечных лучей для спутников. Авторы подсчитали, что сканирование точечных лучей может сэкономить 20 дБ в бюджете линии связи, что, в свою очередь, может быть использовано для снижения мощности передачи, увеличения пропускной способности связи и уменьшения размера антенн наземных станций. [22] Спутниковые точечные лучи сегодня используются системами прямого вещания со спутниками, такими как DirecTV и Dish Network .
Стратегическая оборонная инициатива (СОИ), предложенная в 1983 году, стала основным источником финансирования технологических исследований в нескольких областях. Алгоритмы, разработанные для отслеживания межконтинентальных баллистических ракет и прямого рентгеновского лазерного оружия, были особенно актуальны для интеллектуальных антенн.
Это антенные решетки с многоканальным цифровым формированием диаграммы направленности , обычно с использованием БПФ .
Теория «цифровых антенных решеток» (DAA) начала формироваться как теория многоканальной оценки. Ее истоки восходят к методам, разработанным в 1920-х годах, которые использовались для определения направления прихода радиосигналов набором из двух антенн на основе разности фаз или амплитуд их выходных напряжений. Таким образом, оценка направлений прихода одного сигнала проводилась по показаниям точечного индикатора или по кривым Лиссажу, рисуемым лучом на экране осциллографа. [23]
В конце 40-х годов этот подход обусловил появление теории трехканальных антенных анализаторов, обеспечивших решение задачи разделения сигналов воздушной цели и «антипода», отраженных от подстилающей поверхности, путем решения системы уравнений, которые получались с помощью комплексных напряжений трехканальной смеси сигналов. [23]
Возрастающая сложность решения подобных радиолокационных задач, а также необходимость внедрения эффективной обработки сигналов к концу 1950-х годов предопределили применение в этой области электронных вычислительных машин. Например, в 1957 году Бен С. Мелтонт и Лесли Ф. Бейли опубликовали весьма значимую в этой области статью [24] , в которой авторы предложили варианты реализации алгебраических операций обработки сигналов с помощью электронных схем, их эквивалентов, с целью разработки коррелятора сигналов на базе некой аналоговой вычислительной машины. [23]
Замена аналоговых вычислительных средств на цифровые технологии спустя три года в 1960 году воплотилась в идее использования высокоскоростных компьютеров для решения задач пеленгации, первоначально для определения эпицентра землетрясений. Одним из первых эту идею реализовал Б. А. Болт, [25] разработавший программу для IBM 704 для сейсмопеленгации на основе метода наименьших квадратов. [23] Почти одновременно аналогичный подход применил Флинн, научный сотрудник Австралийского национального университета. [23] [26]
Несмотря на то, что в упомянутых экспериментах интерфейс между датчиками и компьютером был реализован с помощью карт ввода данных, такое решение стало решающим шагом на пути появления DAA. Далее оставалось решить задачу непосредственного ввода в компьютер цифровых данных, полученных с чувствительных элементов, исключая этап подготовки перфокарты и помощь оператора как лишнего звена. [23]
По-видимому, именно Поликарпов Б.И. первым обратил внимание на потенциальные возможности многоканальных анализаторов в бывшем СССР [27]. Поликарпов Б.И. показывает принципиальную возможность разрешения источников сигналов с угловым расстоянием, меньшим угла раскрыва антенной системы. [23]
Однако конкретное решение проблемы суперрэлеевского разрешения источников излучения было предложено Варюхиным В.А. и Заблоцким М.А. лишь в 1962 г., ими был разработан соответствующий метод измерения направлений на источники электромагнитного поля [28] . Этот метод основывался на обработке информации, содержащейся в распределении комплексных амплитуд напряжений на выходах амплитудных, фазовых и фазоамплитудных многоканальных анализаторов, и позволял определять угловые координаты источников в пределах ширины главного лепестка диаграммы направленности приемной антенной системы.
В дальнейшем Варюхин В.А. разработал общую теорию многоканальных анализаторов, основанную на обработке информации, содержащейся в распределении комплексных амплитуд напряжений на выходах цифровой антенной решетки. Важной вехой в признании научных результатов Варюхина В.А. стала защита им докторской диссертации, состоявшаяся в 1967 году. [23]
Отличительной особенностью разработанных им теоретических основ является максимальная автоматизация процесса оценки координат и параметров сигналов, тогда как подход, основанный на формировании функции отклика сейсмического многоканального анализатора и оценке его разрешающей способности на основе визуальных впечатлений, в то время только зарождался [23] . Речь идет о методе Кейпона [29] и получивших дальнейшее развитие методах множественной классификации сигналов (MUSIC), оценки параметров сигналов с помощью методов вращательной инвариантности (ESPRIT) и других проекционных методах спектральной оценки.
Конечно, неблагодарно делать вывод о приоритетности и важности различных альтернативных научных подходов в процессе разработки общей теории DAA, принимая во внимание секретность большинства работ и отсутствие возможности изучения научного наследия того времени, даже с учетом Интернета. Предложенный здесь исторический экскурс лишь немного приоткрыл завесу времени над истинным развитием научных исследований, и его главной целью было указать общую нишу и временные рамки зарождения теории многоканального анализа через призму исторического фона. Отдельного рассмотрения заслуживает подробное изложение исторических этапов развития теории DAA.
В статье 1979 года Ральфа О. Шмидта из Лаборатории электромагнитных систем (ESL, поставщик стратегических разведывательных систем) был описан алгоритм классификации множественных сигналов (MUSIC) для оценки угла прибытия сигналов. [30] Шмидт использовал метод подпространства сигналов , основанный на геометрическом моделировании, для получения решения, предполагающего отсутствие шума, а затем расширил метод, чтобы обеспечить хорошее приближение при наличии шума. [31] Статья Шмидта стала наиболее цитируемой, а его метод подпространства сигналов оказался в центре внимания текущих исследований.
Джек Уинтерс показал в 1984 году, что полученные сигналы с нескольких антенн можно объединить (используя оптимальную технику объединения) для уменьшения помех в совмещенном канале в цифровых мобильных сетях. [32] До этого времени разнесение антенн использовалось только для смягчения замирания из-за многолучевого распространения. Однако цифровые мобильные сети не стали бы обычным явлением еще десять лет.
Ричард Рой разработал алгоритм оценки параметров сигнала с помощью методов вращательной инвариантности (ESPRIT) в 1987 году. ESPRIT является более эффективным и более разрешающим алгоритмом, чем MUSIC, для оценки угла прибытия сигналов. [33] Брайан Эйджи и Джон Трейхлер разработали алгоритм постоянного модуля (CMA) для слепого выравнивания аналоговых FM и телефонных сигналов в 1983 году. [34] CMA опирается на знание формы сигнала, а не на информацию о состоянии канала или обучающие сигналы. Эйджи расширил CMA до адаптивных антенных решеток в течение следующих нескольких лет. [35] [36]
В 1990-х годах такие компании, как Applied Signal Technology (AST), разработали бортовые системы для перехвата звонков и текстовых сообщений с цифровых сотовых телефонов в целях обеспечения правопорядка и национальной безопасности. В то время как бортовая система может прослушивать мобильного пользователя в любом месте сотовой сети, она будет принимать все мобильные станции, повторно использующие одного и того же пользователя, и управлять частотами примерно на том же уровне мощности. Для фокусировки на целевом пользователе используются адаптивные методы формирования луча антенны и подавления помех. [37] AST была приобретена Raytheon в 2011 году. [38]
В 1947 году Дуглас Х. Ринг написал внутренний меморандум Bell Laboratories, описывающий новый способ увеличения пропускной способности городских радиосетей. [39] Ринг предложил разделить город на географические ячейки, используя маломощные передатчики с всенаправленными антеннами и повторно используя частоты в несмежных ячейках. Схема сотовой радиосвязи Ринга не была реализована на практике до появления интегральных схем в 1970-х годах.
По мере роста числа абонентов мобильной связи в 1980-х и 1990-х годах исследователи исследовали новые способы увеличения емкости сетей мобильной связи. Направленные антенны использовались для разделения ячеек на сектора. В 1989 году Саймон Свейлс из Бристольского университета в Великобритании предложил методы увеличения числа одновременных пользователей на одной частоте. Принимаемые сигналы можно различать на основе различий в их направлении прибытия на антенную решетку сотовой станции. Передаваемые сигналы можно направлять на предполагаемого получателя с помощью формирования луча. [40] В следующем году Сорен Андерсон из Швеции представил похожую схему, основанную на компьютерном моделировании. [41] Ричард Рой и Бьорн Оттерстен из Arraycomm запатентовали метод множественного доступа с пространственным разделением для беспроводных систем связи в начале 1990-х годов. Эта технология была использована в линейке продуктов IntelliCell компании Arraycomm. [42]
Ричард Рой и французский предприниматель Арно Саффари основали ArrayComm в 1992 году и наняли Марти Купера , который возглавлял группу Motorola , разработавшую первый портативный сотовый телефон, на должность руководителя компании. Интеллектуальные антенны ArrayComm были разработаны для увеличения емкости беспроводных сетей, использующих дуплекс с временным разделением (TDD), таких как сети PHS ( Personal Handy-phone System ), которые были развернуты по всей Азии. [43] Исследователь Bell Labs Дуглас О. Рейдинк основал Metawave Communications, производителя антенн с коммутируемым лучом для сетей сотовой связи, в 1995 году. Metawave утверждала, что, сосредоточив емкость на областях с самым высоким трафиком, она может увеличить емкость ячеек до 75%. Хотя Metawave удалось продать антенны с коммутируемым лучом по крайней мере одному крупному оператору, компания вышла из бизнеса в 2004 году. [44] В 1997 году AT&T Wireless Group объявила о планах предложить фиксированную беспроводную связь на скоростях до 512 кбит/с. Проект Angel обещал покрытие вне прямой видимости (NLOS) с использованием формирования луча и ортогонального частотного разделения мультиплексирования (OFDM). Услуга была запущена в десяти городах в 2000 году. Однако к 2002 году AT&T продала свой бизнес фиксированных беспроводных услуг Netro Corp. [45]
Исследования в области интеллектуальных антенн привели к разработке 4G MIMO. Традиционные методы интеллектуальных антенн (такие как разнесение и формирование луча) обеспечивают постепенный рост спектральной эффективности. 4G MIMO использует естественное многолучевое распространение для увеличения спектральной эффективности.
Исследователи, изучающие передачу нескольких сигналов по разным проводам в одном кабельном жгуте, помогли создать теоретическую основу для 4G MIMO. В частности, были исследованы методы устранения эффектов перекрестных помех с использованием знания исходных сигналов. Среди исследователей «проводного MIMO» были Лейн Х. Бранденбург и Аарон Д. Уайнер (1974), [46] Вим ван Эттен (1970-е), [47] Джек Зальц (1985), [48] и Александра Дуэль-Халлен (1992). [49] Хотя оптимизация передачи нескольких потоков данных по разным парам проводов в одном жгуте требует компенсации перекрестных помех, передача нескольких потоков данных по разным беспроводным путям из-за многолучевого распространения является гораздо более сложной задачей, поскольку сигналы смешиваются во времени, пространстве и частоте.
Статья Грега Рэли 1996 года была первой, в которой был предложен метод умножения емкости беспроводных соединений точка-точка с использованием нескольких совместно расположенных антенн на каждом конце соединения при наличии многолучевого распространения. В статье было представлено строгое математическое доказательство емкости MIMO на основе точной модели канала и определен OFDM как наиболее эффективный радиоинтерфейс для использования с MIMO. Статья была представлена в IEEE в апреле 1996 года и представлена в ноябре на Глобальной конференции по коммуникациям 1996 года в Лондоне. [50] Рэли также подал две патентные заявки на MIMO в августе того же года.
Рэли обнаружил, что многолучевое распространение может быть использовано для увеличения пропускной способности канала после разработки улучшенной модели канала, которая показала, как многолучевое распространение влияет на формы сигналов. Модель учитывала такие факторы, как геометрия распространения радиоволн (естественные и искусственные объекты, служащие «локальными отражателями» и «доминирующими отражателями»), управление антенной решеткой, угол прибытия и распространение задержки. [51] В статье исследователя Bell Labs Джерарда Дж. Фоскини , представленной в сентябре 1996 года и опубликованной в октябре того же года, также высказывалось предположение, что MIMO может быть использована для значительного увеличения пропускной способности беспроводных соединений точка-точка. [52] Bell Labs продемонстрировала прототип системы MIMO, основанной на своей технологии BLAST ( Bell Laboratories Layered Space-Time ) в конце 1998 года. [53] Пространственно-временной блочный код (также известный как код Аламоути) был разработан Сиавашем Аламоути и широко используется в системах MIMO-OFDM . В статье Аламоути 1998 года было показано, что преимущества разнесения приема могут быть также достигнуты с помощью комбинации разнесения передачи и пространственно-временных блочных кодов. [54] Ключевым преимуществом разнесения передачи является то, что оно не требует нескольких антенн и радиочастотных цепей в мобильных телефонах.
OFDM появился в 1950-х годах, когда инженеры компании Collins Radio Company обнаружили, что ряд несмежных подканалов менее уязвим к межсимвольным помехам (ISI). [55] OFDM был более систематически изучен Робертом У. Чаном в 1966 году. [56] Чанг использовал преобразования Фурье для обеспечения ортогональности. Сидни Дарлингтон предложил использовать дискретное преобразование Фурье (ДПФ) в 1970 году. [55] Стивен Б. Вайнштейн и Пол М. Эберт использовали дискретное преобразование Фурье (ДПФ) для выполнения модуляции и демодуляции основной полосы частот в 1971 году. [56] Модемы Dial-up, разработанные компаниями Gandalf Technologies и Telebit в 1970-х и 1980-х годах, использовали OFDM для достижения более высоких скоростей. [57] Amati Communications Corp. использовала свою дискретную многотональную (DMT) форму OFDM для передачи данных на более высоких скоростях по телефонным линиям, а также для телефонных звонков в приложениях цифровой абонентской линии (DSL). [58] OFDM является частью стандартов цифрового аудиовещания (DAB) [59] и цифрового видеовещания (DVB) [60], разработанных в Европе. OFDM также используется в стандартах беспроводных локальных сетей 802.11a [61] и 802.11g [62] .
Грег Рэли, В. К. Джонс и Майкл Поллак основали Clarity Wireless в 1996 году. Компания построила прототип фиксированной беспроводной линии связи MIMO-OFDM, работающей на скорости 100 Мбит/с в спектре 20 МГц в диапазоне 5,8 ГГц, и продемонстрировала безошибочную работу на расстоянии более шести миль при мощности передачи в один ватт. [63] Cisco Systems приобрела Clarity Wireless в 1998 году за ее технологию векторного OFDM (VOFDM) вне прямой видимости. [64] Форум индустрии широкополосных беспроводных сетей (BWIF) был создан в 1999 году для разработки стандарта VOFDM. [65] Арогьясвами Паулрадж основал Iospan Wireless в конце 1998 года для разработки продуктов MIMO-OFDM. Iospan была приобретена Intel в 2003 году. Ни Clarity Wireless, ни Iospan Wireless не поставляли продукты MIMO-OFDM до того, как были приобретены. [66]
Грег Рэли и В. К. Джонс основали Airgo Networks в 2001 году для разработки чипсетов MIMO-OFDM для беспроводных локальных сетей. В 2004 году Airgo стала первой компанией, поставлявшей продукты MIMO-OFDM. [67] Qualcomm приобрела Airgo Networks в конце 2006 года. [68] Сурендра Бабу Мандава и Арогьясвами Полрадж основали Beceem Communications в 2004 году для производства чипсетов MIMO-OFDM для WiMAX. Компания была приобретена Broadcom в 2010 году. [69] Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) создал целевую группу в конце 2003 года для разработки стандарта беспроводной локальной сети, обеспечивающего пропускную способность пользовательских данных не менее 100 Мбит/с. Было два основных конкурирующих предложения: TGn Sync поддерживался такими компаниями, как Intel и Philips, а WWiSE поддерживался такими компаниями, как Airgo Networks, Broadcom и Texas Instruments. Обе группы согласились, что стандарт 802.11n будет основан на MIMO-OFDM с вариантами каналов 20 МГц и 40 МГц. [70] TGn Sync, WWiSE и третье предложение (MITMOT, поддержанное Motorola и Mitsubishi) были объединены для создания того, что было названо Совместным предложением. [71] Окончательный стандарт 802.11n поддерживал скорость до 600 Мбит/с (используя четыре одновременных потока данных) и был опубликован в конце 2009 года. [72] WiMAX был разработан как альтернатива стандартам сотовой связи, основан на стандарте 802.16e и использует MIMO-OFDM для обеспечения скорости до 138 Мбит/с. Более продвинутый стандарт 802.16m обеспечивал скорость загрузки до 1 Гбит/с. [73] В Соединенных Штатах общенациональная сеть WiMAX была построена компанией Clearwire , дочерней компанией Sprint-Nextel , которая охватывала 130 миллионов человек к середине 2012 года. [74] Впоследствии Clearwire объявила о планах по развертыванию LTE (стандарт сотовой связи 4G), охватывающего 31 город к середине 2013 года. [75] Первый стандарт сотовой связи 4G был предложен NTT DoCoMo в 2004 году. [76] Технология Long Term evolution (LTE) основана на MIMO-OFDM и продолжает разрабатываться в рамках проекта партнерства третьего поколения ( 3GPP ). LTE определяет скорость нисходящей линии связи до 300 Мбит/с, скорость восходящей линии связи до 75 Мбит/с и такие параметры качества обслуживания, как низкая задержка. [77] LTE Advanced добавляет поддержку пикосот, фемтосот и каналов с несколькими несущими шириной до 100 МГц. LTE принята как операторами GSM /UMTS, так и операторами CDMA . [78]
Первые услуги LTE были запущены в Осло и Стокгольме компанией TeliaSonera в 2009 году. [79] Наиболее продвинутым является развертывание в Соединенных Штатах, где все четыре оператора Tier 1 имеют или строят общенациональные сети LTE. В настоящее время в 83 странах действуют более 222 сетей LTE с приблизительно 126 миллионами подключений (устройств). [80]
Стандарт беспроводной локальной сети 802.11ac был предложен для обеспечения скорости 1 Гбит/с и выше. Разработка спецификации началась в 2011 году и, как ожидается, будет завершена к 2014 году. 802.11ac использует диапазон 5 ГГц, определяет каналы шириной до 160 МГц, поддерживает до 8 одновременных потоков данных MIMO и обеспечивает скорость передачи данных почти до 7 Гбит/с. [81] В настоящее время доступен ряд продуктов, основанных на черновых спецификациях 802.11ac.
Концепции сетей мобильной связи пятого поколения ( 5G ) находятся на стадии исследования. Коммерциализация ожидается к началу 2020-х годов. В марте 2013 года NTT DoCoMo протестировала восходящий канал связи со скоростью 10 Гбит/с, используя 400 МГц в диапазоне 11 ГГц. В мае 2013 года Samsung объявила, что экспериментирует в диапазоне 28 ГГц, используя базовые станции с числом антенн до 64, и достигла скорости 1 Гбит/с на расстоянии до 2 километров. [82] Samsung утверждает, что технология может обеспечить десятки Гбит/с при благоприятных условиях. [83] Исследовательские работы показывают, что сети 5G, вероятно, будут состоять из небольших распределенных ячеек, работающих на частотах до 90 ГГц с использованием «массивного MIMO». По словам Якоба Хойдиса из Bell Laboratories, Alcatel-Lucent , Германия, «Уплотнение сети является единственным решением проблемы нехватки емкости». Это может включать двухуровневые сети («HetNets»), использующие существующие базовые станции сотовой связи для обеспечения широкого покрытия и высокой мобильности, а также вкрапленные малые ячейки для обеспечения емкости и обслуживания внутри помещений. Массивный MIMO также будет использоваться в высокоскоростных транзитных соединениях. [84]
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )