MIMO de Ondas Millimétricas Com Array de Antenas de Lente: Um Novo Paradigma de Multiplexação por Divisão de Caminho

A comunicação em ondas millimétricas (mmWave) é uma tecnologia promissora para sistemas sem fio futuros, enquanto um desafio prático é alcançar seus ganhos de antena grande com apenas um número limitado de cadeias de radiofrequência (RF) para uma implementação eficaz em termos de custo. Para isso, estudamos neste trabalho um novo sistema de comunicação mmWave de múltipla entrada e múltipla saída (MIMO) habilitado por array de antenas de lente. Primeiro, mostramos que a resposta do array das antenas de lente segue uma função “sinc”, onde o elemento da antena com a resposta máxima é determinado pelo ângulo de chegada (AoA)/partida (AoD) do sinal recebido/transmitido. Explorando essa propriedade única juntamente com a esparsidade de múltiplos caminhos dos canais mmWave, propomos um novo esquema de multiplexação espacial de baixo custo e de alta capacidade tanto para comunicações mmWave de banda estreita quanto larga, denominado multiplexação por divisão de caminho (PDM), onde fluxos de dados paralelos são transmitidos por diferentes caminhos de propagação com processamento simples por caminho. Além disso, propomos uma técnica simples de agrupamento de caminhos com processamento MIMO em pequena escala baseado em grupos para mitigar efetivamente a interferência entre fluxos devido a AoAs/AoDs similares. Resultados numéricos são fornecidos para comparar o desempenho do mmWave lens MIMO proposto com o MIMO convencional com arrays planares uniformes (UPAs) e processamento híbrido analógico/digital. É mostrado que o design proposto alcança ganhos significativos de rendimento, bem como reduções de complexidade e custo, levando a um novo paradigma promissor para comunicações mmWave MIMO.