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- ELETTRONICA OGGI 444 - APRILE 2015
ciascun dispositivo client senza minimizzare atti-
vamente la potenza di interferenza. Inoltre, il cal-
colo del beamforming coniugato di ciascuna forma
d’onda dell’antenna di trasmissione non richiede la
conoscenza di ogni altra caratteristica del canale
dell’antenna. Questi fattori rendono il beamforming
coniugato adatto ai sistemi MIMO massivi, dove
una stazione base ha molte più antenne che utenti.
Il beamforming coniugato multiutente ha due effetti
contrastanti quando al sistema sono aggiunti più
utenti e più antenne. In primo luogo, la presenza
di più antenne consente un aumento della potenza
del segnale ricevuto, dato che ogni antenna può
rotare la propria fase di modo che le trasmissio-
ni siano combinate presso i ricevitori degli utenti.
In secondo luogo, la presenza di più trasmissioni
verso utenti indipendenti crea un aumento della
potenza di interferenza. I segnali di interferenza
sovrapposti si combinano in modo casuale. Al cre-
scere del numero delle antenne, l’aumento della
potenza dei segnali combinati in modo costrutti-
vo supera la potenza di interferenza combinata
in modo casuale, aumentando il rapporto SINR
(Signal-to-Interference-plus-Noise ratio) comples-
sivo. I risultati della simulazione, presentati in figu-
ra 4, illustrano l’impatto dell’aumento del numero
delle antenne delle stazioni base sulla capacità di
rete complessiva quando si adotta il beamforming
coniugato. La simulazione ipotizza una rete con una stazione
base e otto utenti, con canali wireless modellati dallo sche-
ma di propagazione di Raleygh. La simulazione mostra la
rete complessiva quando uno o più utenti sono serviti si-
multaneamente, rispetto al numero di antenne usate dalla
stazione base. Per un ridotto numero di antenne lo schema
di beamforming coniugato non è vantaggioso. Se le stazioni
base sono limitate a un numero contenuto di antenne, il tra-
dizionale beamforming in condivisione di tempo per singolo
utente potrebbe essere più vantaggioso rispetto al beamfor-
ming coniugato multiutente.
La realizzazione del progetto
I 24 nodi WARP v3 all’interno della matrice Argos sono
configurati con una versione custom del progetto di rife-
rimento Mango 802.11. Questa versione opera solo in mo-
dalità monitor in ricezione cercando di ricevere pacchetti
su tutte e quattro le antenne del nodo. Per la ricezione di
ogni pacchetto, il nodo stima il coefficiente complesso del
canale per ciascuna sottoportante, decodifica il pacchetto e
invia l’intestazione di quest’ultimo e le stime sui canali per
l’analisi attraverso un’interfaccia Ethernet. Questo flusso
di elaborazione è eseguito su tutti e 24 i nodi nella matri-
ce, con tutti i nodi che operano in parallelo. Per comunica-
re con dispositivi WiFi standard, la piattaforma di misura
dei canali deve anche implementare un punto di accesso
802.11 standard. Per tale scopo viene usato un altro nodo
WARP v3 che fa girare il progetto di riferimento 802.11 di
Mango in modalità AP. Questo nodo AP costituisce il ven-
ticinquesimo nodo nella matrice Argos. L’AP opera su una
rete WiFi aperta, accetta associazioni da parte di dispositivi
WiFi commerciali e fornisce l’accesso a Internet attraverso
la propria connessione Ethernet primaria. Questo è il com-
portamento standard del profilo AP all’interno del progetto
di riferimento 802.11 di Mango. Per supportare le misure dei
canali in tempo reale, questa AP mette a punto un’ulteriore
funzione. Usando la connessione Ethernet secondaria sulla
scheda WARP v3, il nodo AP invia un pacchetto Ethernet
ogni qualvolta un cliente WiFi si aggiunge o lascia la rete
wireless.
Il componente finale della piattaforma di misurazione dei ca-
nali MIMO massivi è un’applicazione dedicata che raccoglie
le stime sui canali, calcola le capacità multiutente raggiun-
gibili e visualizza i risultati in tempo reale. L’applicazione è
stata sviluppata in linguaggio Objective C, usando connes-
sioni UDP native per interfacciarsi con i nodi WARP v3 e
l’interfaccia grafica OS X per visualizzare i risultati.
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Fig. 4 – La simulazione di una rete MIMO multiutente mostra miglioramenti signi-
ficativi quando viene installato un numero sufficiente di antenne press il punto di
accesso