Wen Tong, director de Tecnología Inalámbrica de Huawei, ha puesto de manifiesto, en su discurso de apertura de la 16ª Conferencia Europea de Antenas y Propagación (EuCAP) 2022 que se celebra en Madrid, la gran importancia que tienen las innovaciones aplicadas a la tecnología de antena MIMO masivo , así como su evolución en términos de aplicación práctica para el desarrollo de las redes 5G y 6G.
El MIMO masivo es la innovación tecnológica en el ámbito de las antenas adoptada por la estandarización global de las redes de acceso radio 5G. Se han desplegado millones de estaciones base de MIMO masivo en todo el mundo, lo que ha propiciado que la investigación y la optimización continuas de la tecnología de este tipo de antenas se hayan convertido en un factor clave para el éxito a escala mundial del mercado de redes móviles.
En su intervención, Tong mencionó que el 5G es hoy una realidad en el mercado, con más de 200 redes 5G lanzadas en todo el mundo. Se han desplegado más de 2,1 millones de estaciones base 5G, más de 640 millones de conexiones 5G en servicio y más de 1.200 tipos de terminales 5G en el mercado. Entre los diferentes tipos de innovaciones tecnológicas, el MIMO masivo es el principal motor del acceso radio 5G para impulsar su eficiencia espectral. El despliegue comercial de MIMO masivo de Huawei ha evolucionado, desde su 1ª generación con 128 elementos de antena, a la 2ª generación con 192 elementos de antena y, posteriormente, a la 3ª generación «MetaAAU» con 384 elementos de antena, mejorando de forma continua la experiencia del usuario, la cobertura, y reduciendo al mismo tiempo el consumo de energía. Por ejemplo, en comparación con la segunda generación de MIMO masivo comercial, MetaAAU logró una cobertura mejorada en 3dB y un 30% de rendimiento de red adicional, además de consumir un 30% menos de energía total.
Desarrollo de innovaciones para duplicar las cadenas TX/Rx
Como forma alternativa de evolución, Wen Tong ha destacado el desarrollo de innovaciones para duplicar las cadenas TX/Rx sin aumentar el tamaño de la apertura. Una de estas tecnologías es el nuevo diseño de elemento de antena MIMO masivo, denominado elemento de antena de hélice cuádruple (QHA, por sus siglas en inglés) que, en lugar de utilizar la forma tradicional de dipolo plano con polarización dual lineal ortogonal, utiliza la forma de hélice curvada con cuatro polarizaciones elípticas diferentes. Huawei ha llevado a cabo extensas pruebas de campo en MIMO masivo de 2,6GHz con elementos QHA («Q-MIMO”) en escenarios de prueba multiusuario. Los resultados muestran que al ampliar la cadena Tx/Rx de 32 a 64, pero manteniendo el mismo tamaño de apertura, Q-MIMO proporciona una velocidad de datos de experiencia de usuario entre un 35% y un 50% mejor, y se puede alcanzar una eficiencia espectral máxima de 100bps/Hz en un caso de 12 equipos de usuario (UE, por sus siglas en inglés). Las pruebas de campo de Q-MIMO en la banda de 700 MHz, donde la restricción de tamaño es más estricta, mostraron una mejora significativa en la cobertura de la red.
La evolución del diseño de la antena y el mecanismo del transceptor para MIMO masivo, como explica Wen Tong, depende en gran medida de las condiciones de propagación del canal de las bandas de frecuencia y de los escenarios de aplicación. Después de pasar por el MIMO clásico, principalmente para menos de 2GHz, y el MIMO masivo para 2~6GHz, nos enfrentamos a nuevos retos en las potenciales nuevas bandas medias entre 6GHz y 15GHz con un fuerte canal de Rician, y en bandas de frecuencia más altas como las de mmWave o incluso las de THz con la conformación de haces (beamforming) híbrida y haces muy estrechos.
Wen Tong ha expresado su especial interés en el MIMO masivo para equipos de usuario (UE) 6G UE, en los que se pueden incluir hasta 64 elementos de antena en un espacio equivalente a las dimensiones de un smartphone, gracias a la reducción del tamaño de la antena en la banda de frecuencias más alta, por no mencionar los nuevos tipos de equipos de usuario de mayor tamaño, como los coches. Tong señaló que, en particular, es un área que falta en la investigación de MIMO masivo en la potencial nueva banda media, como 10GHz~13GHz. La comprensión de los nuevos modelos de propagación del canal y los nuevos factores, como niveles altos de scattering y keyhole y los efectos de hardening, requieren una colaboración activa entre la industria y el mundo académico para que maduren.
Por último, Wen Tong concluyó que la MIMO masiva tendrá una larga vida, que abarca desde la 5G hasta la 6G. Esta tecnología tendrá muchas olas de evolución y optimización para desplegar plenamente su potencial. La imaginación se verá ampliada con la realidad de la ingeniería que hará posible el verdadero MIMO masivo con miles de cadenas de RF en la próxima 6G.
