Chapter 125G

Smart phoneมเสาอากาศ > 1

Sine

Cosine

Euler's formula

ถาจะเลอน phase จาก A ไป B กคณกนไดเลย เพราะ

𝑒𝑖𝐴𝑒𝑖𝐵 = 𝑒𝑖(𝐴+𝐵)หรอคณดวย 𝑒𝑖𝐵 = cos𝐵 + 𝑖 sin𝐵

Note: ถา A + B > 2π กเอาแคเศษทเกน 2π

1

3

2+1

2𝑖

𝑖

−3

2+1

2𝑖

−1

Amplitude ลด 2 เทาPhase shift +90

Amplitude ลด 4 เทาPhase shift +180

𝐻 =𝑖/2−1/4

𝐻−1 = −𝑖 −2จรงๆ แลวไมม inverse ของ 2x1 matrixผ รบร matrix H จาก training data

#Tx = 1#Rx = 2

−𝑖 −2𝑖/2−1/4

= 1

−𝑖 −2−1/2−𝑖/4

= 𝑖

−𝑖 −2−𝑖/21/4

= −1

ถาม Sine Wave ทความถเดยวกนหลายๆ ตว แต amplitude และ phase ตางกน เอามาบวกกนจะไดอะไร ?

http://www.sharetechnote.com/html/Communication_ChannelModel.html

วธทใชหา Tx Data• Zero Forcing• LMS• MMSE• SVD

http://www.shaetechnote.com/html/Communication_ChannelModel_ZF.html

• Same number of Tx and Rx Antenna without Noise• Same number of Tx and Rx Antenna with Noise• Different number of Tx and Rx Antenna without Noise

• Different number of Tx and Rx Antenna with Noise

Tx > 1 และ Rx > 1

ร H จาก training data

Massive MIMO

Massive MIMO

Massive MIMO

https://www.youtube.com/watch?v=XBb481RNqGw

2017เสาสงม 32 ตว ท า 4 x 4 MIMO กบมอถอ (4 Gbit/s)

2017

Term Project: MIMO

𝐻 =ℎ11 ℎ12ℎ21 ℎ22

Term Project: MIMO

• #Tx ≥ 2, #Rx ≥ 2• แสดง channels ทงหมดวาม amplitude attenuation และ phase

shift เปนเทาใด (แสดง matrix H)• แสดงรปสญญาณทสงออกมาทเสา Tx• แสดงรปสญญาณทรบไดทเสา Rx (สญญาณจาก Tx ผาน channels ผสมกน)• Training data เพอหา matrix H และวธการหา matrix H• Matrix H-1 และการใช H-1 เพอหาวาผสงสง data bit อะไรมาให

Note: เสาอากาศรบสญญาณมาเปน amplitude ทเปลยนไปตามเวลาไมไดรบสญญาณเปน complex number แสดงหรออธบายดวยวาท ายงไง

ตวอยางขอสอบ: จงหาวา Tx1 และ Tx2 สงอะไรมา

เฉลย: Tx1 สง cos และ Tx2 สง sin ทม amplitude 1 หนวย (ความถเทากน)

A = 0.833333

ตวอยางขอสอบ: จงหาระยะหางระหวาง sub-carrier

cos2 + sin2 Log scale

ระยะหางระหวาง sub-carrier

ดร.สพจน เฮงพระพรหมภาควชาวทยาการคอมพวเตอร คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย

มหาวทยาลยราชภฏนครปฐม

5th Generation Mobile Networks

ชชวทย อาภรณเทวญChatchatwit Aporntewan

ภาควชาคณตศาสตรและวทยาการคอมพวเตอรคณะวทยาศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

อเมล: Chatchawit.A@chula.ac.th

1G, 2G, 3G, 4G และ 5G

G ยอมาจาก generation

Wired Communication

PSTN ยอมาจาก Public Switched Telephone Network

Wired Communication

ตวกลาง คอ “สาย”มไดหลายเสน ไมรบกวนกน

channel

Wireless Communication

ตวกลาง คอ spaceตองใชรวมกน รบกวนกนได

Multiple Access

• Space Division Multiple Access• Frequency Division Multiple Access• Time Division Multiple Access• Code Division Multiple Access

1G - First Generation

NMT Nordic Mobile Telephony

สงสญญาณเสยงแบบ Analog (ยงไมเปน Digital)ใช FDMA หรอ Frequency Division Multiple Access

Norden (lit.: The North). They consist of Denmark, Finland, Iceland, Norway, and Sweden

AM / FM

Cell Sites

Handover

2G - Second GenerationGSM Global System for Mobile Communications (เรมสงขอมลแบบ Digital)

> 124 คสนทนาใน cell ไดพรอมๆ กน

Frequency Reuse

𝑁 = (𝐷/𝑑)2

ความเรวของยานพาหนะรถยนต 200 km/h

รถไฟ 350 km/h

เครองบน 900 km/h

ขดจ ากดของเทคโนโลยGSM 250 km/hAMPS 100 km/hDAB 900 km/h

Doppler Effect

3G - Third Generation

ตวอยางการสงขอมล 1 บต ผสง A และ B ตองการสงขอมลพรอมๆ กน A ใช key Ak = 010011 สงขอมล Ad = 1 (แทนดวย +1)

B ใช key Bk = 110101 สงขอมล Bd = 0 (แทนดวย –1)

สงเกตวา Ak ตงฉากกบ Bk (Ak * Bk = 0)

A สง signal As = Ad * Ak = +1*(–1, +1, –1, –1, +1, +1) = (–1, +1, –1, –1, +1, +1)

B สง signal Bs = Bd * Bk = –1*(+1, +1, –1, +1, –1, +1) = (–1, –1, +1, –1, +1, –1)

สญญาณถกสงออกมาพรอมกน ทความถเดยวกนC = As + Bs = (–2, 0, 0, –2, +2, 0)

ถาผ รบตองการรบสญญาณจาก AC * Ak = (–2, 0, 0, –2, +2, 0) * (–1, +1, –1, –1, +1, +1) = 2 + 0 + 0 + 2 + 2 + 0 = +6

ได positive value ดงนน ขอมลทสงมาคอ 1 ถาผ รบตองการรบสญญาณจาก B

C * Bk = (–2, 0, 0, –2, +2, 0) * (+1, +1, –1, +1, –1, +1) = –2 + 0 + 0 – 2 – 2 + 0 = –6

ได negative value ดงนน ขอมลทสงมาคอ 0

สงเกตวาสงขอมลจรง 1 บต ตองสง 6 บต (เทากบจ านวนบตของ key)

ถามผใชมากขน กจะตองใช key ทตงฉากกนเปนจ านวนมาก และใช key ทยาวขนความเรวในการสงขอมล (data rate) จะตกลง

สมมตวาสญญาณ B แรงกวา A 5 เทา (หรอ B อยใกลกวา A)

• C = As + 5*Bs = (–1, +1, –1, –1, +1, +1) + (–5, –5, +5, –5, +5, –5) = (–6, –4, +4, –6, +6, –4)

• ผ รบสญญาณ BC*Bk = –6 –4 – 4 – 6 – 6 – 4= –30

• ผ รบสญญาณ AC*Ak = 6 – 4 – 4 + 6 + 6 – 4 = +6

เครองสงในระบบ CDMA ตองปรบก าลงสงบอยมาก (>1,000 ครง/วนาท)

Cell Breathing

Hype in 2000

The hype cycle identifies five overlapping stages in a technology’s life cycle:

1.Technology Trigger: In this stage, a technology is conceptualized. There may

be prototypes but there are often no functional products or market studies. The

potential spurs media interest and sometimes proof-of-concept demonstrations.

2.Peak of Inflated Expectations: The technology is implemented, especially by early

adopters. There is a lot of publicity about both successful and unsuccessful

implementations.

3.Trough of Disillusionment: Flaws and failures lead to some disappointment in the

technology. Some producers are unsuccessful or drop their products. Continued

investments in other producers are contingent upon addressing problems

successfully.

4.Slope of Enlightenment: The technology’s potential for further applications becomes

more broadly understood and an increasing number of companies implement or test it

in their environments. Some producers create further generations of products.

5.Plateau of Productivity: The technology becomes widely implemented; its place in

the market and its applications are well-understood. Standards arise for evaluating

technology providers.

4G - Forth Generation

Data Modulation

Phase shift = 0 (SINE)

Phase shift = 𝜋/2 (COSINE)

0

1

Discrete Fourier Transform (DFT)

SINE (0) COSINE (1)

1 Hz

2 Hz

3 Hz

4 Hz

Time Domain vs. Frequency Domain

ในอดมคต (ideal)

ในทางปฏบตจะไดแบบน

1 sub-carrier

Frequency Domain

Phase Modulation

Frequency Domain

𝑓1

Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)

𝑓2𝑓3𝑓4𝑓5𝑓6

UE = โทรศพทเคลอนท

ความถทจดสรรโดยรฐบาลมจ ากด และราคาแพงมาก

Multiple-input multiple-output (MIMO)

ทกเสาใชความถเดยวกน (Fourier Transform แยกไมไดแลว วาแตละเสาสงอะไรมา)

characteristics noisesentreceived

phi

1

3

2+1

2𝑖

𝑖

−3

2+1

2𝑖

−1

Amplitude ลด 2 เทาPhase shift +90

Amplitude ลด 4 เทาPhase shift +180

𝐻 =𝑖/2−1/4

𝐻−1 = −𝑖 −2

ผสง #Tx = 1, #Rx = 2

−𝑖 −2𝑖/2−1/4

= 1

ผ รบ

−𝑖 −2−1/2−𝑖/4

= 𝑖

ผ รบ

−𝑖 −2−𝑖/21/4

= −1

ผ รบ

MIMO Devices

MIMO Devices

Foundation of 5G

•Millimeter Waves•Small Cells•Massive MIMO•Beamforming•Full Duplex

Everything You Need to Know About 5G (IEEE Spectrum)https://www.youtube.com/watch?v=GEx_d0SjvS0

Millimeter Waves

Small Cells

Large Cell Many Small Cells

Massive MIMO

สญญาณรบกวนกนเอง

Beamforming

https://www.youtube.com/watch?v=XBb481RNqGw

Full Duplex

Full Duplex

Predicted Applications

https://www.youtube.com/watch?v=ndkzlyjAn7g

90 ms

3 ms

Predicted Applications

ขางบนมกลองวดโอ

Predicted Applications

Predicted Applications

ดร.จราย อศรางกร ณ อยธยา ประธานคณะอนกรรมการขบเคลอนเศรษฐกจพอเพยง อธบายถงการพฒนาตามหลกเศรษฐกจพอเพยง วา เปนการพฒนาทตงอยบนพนฐานของทางสายกลางและความไมประมาท โดยค านงถ ง ความพอประมาณ ความมเหตผล และการสรางภมค มกนทดในตวตลอดจนการใชความร ความรอบคอบละคณธร รมประกอบการวางแผน การตดสนใจและการกระท าตาง ๆ ความพอประมาณ หมายถง ความพอด ทไมมากและไมนอยจนเกนไป ไมเบยดเบยนตนเองและผ อน เชน การผลตและการบรโภคทพอประมาณ ความมเหตผล หมายถง การใชหลกเหตผลในการตดสนใจเรองตาง ๆ โดยพจารณาจากเหตปจจยทเกยวของ ตลอดจนผลทคาดวาจะเกดข นอยางรอบคอบ การมภมคมกนทด หมายถง การเตรยมตวใหพรอมรบตอผลกระทบทเกดขนจากการเปลยนแปลงรอบตว ปจจยเหลานจะเกดขนไดนน จะตองอาศยความร และคณธรรม เปนเงอนไขพนฐาน กลาวคอ เงอนไขความร หมายถง ความรอบร ความรอบคอบ และความระมดระวงในการด าเนนชวตและการประกอบการงาน สวน เงอนไขคณธรรม คอ การยดถอคณธรรมตาง ๆ อาท ความซอสตยสจรต ความอดทน ความเพยร การมงตอประโยชนสวนรวมและการแบงปน ฯลฯ ตลอดเวลาทประยกตใชปรชญา[