MIMO Antenna System for Reception and Transmission of 5G Network Signals

Abstract

Evolution from 4G to 5G is a concept which is still new and not currently applied in many countries, even though we are ahead of the planned global launch of 5G network system. The base station antennas located in T.R.N.C. are set to work in 3G operations. Proposed work consists of 2 sets of antennas to be used for below 6 GHz band and at 35 GHz of the mmWave band. Sub-6 GHz antenna operates at 3.44 GHz, 2.83 GHz, 2.39 GHz, and 1.07 GHz. The components are suitable to be mounted additionally to the current base stations, making it cost effective in terms of replacing the previous antenna boxes. The modular freedom of the system makes it like jigsaw puzzle logic, easier for towers to be modified according to the demand in the given area. 5G networking will use many antenna points, these designs can be used inside substation antenna panels and antenna boxes for home use. The design was deeply studied in CST Microwave Studio, mostly utilizing the array factor format in simulation features, widely used antenna parameters were obtained and compared with suitable results. Techniques to finely tune the patch antenna were applied throughout the designs, such as partial and meandered ground, slot cutting and inset feeding, their effects are recorded during the working period. To achieve MIMO functionality, the antennas can be assigned to a port, rather than being connected to a series of same antennas altogether. In each port, a phase shifter can achieve beam steering, so that a member of the array can scan a given area. The digital signal processing was not accounted for in the work, the mechanical part of the design was thoroughly studied. Keywords: MIMO, 5G, patch antenna.

ÖZ: 4G'den 5G'ye evrim, 5G ağ sisteminin planlanan küresel lansmanından önce olmamıza rağmen, hala yeni olan ve birçok ülkede şu anda uygulanmayan bir kavramdır. K.K.T.C.'de bulunan baz istasyonu antenleri 3G operasyonlarında çalışacak şekilde ayarlanmıştır. Önerilen çalışma, 6 GHz bandının altı ve mmWave bandının 35 GHz'i için kullanılacak 2 set antenden oluşmaktadır. Sub-6 GHz anteni 3.44 GHz, 2.83 GHz, 2.39 GHz ve 1.07 GHz'de çalışır. Bileşenler, mevcut baz istasyonlarına ek olarak monte edilmeye uygundur, bu da önceki anten kutularının değiştirilmesi açısından maliyet bakımından verimli olmasını sağlar. Sistemin modüler özgürlüğü, yapboz mantığı gibi, kulelerin verilen alandaki talebe göre modifiye edilmesini kolaylaştırır. 5G ağ iletişimi birçok anten noktası kullanacak, bu tasarımlar ev kullanımı için trafo anten panelleri ve anten kutuları içinde kullanılabilir. Tasarım, simülasyon özelliklerinde çoğunlukla dizi faktör formatı kullanılarak CST Microwave Studio'da derinlemesine çalışılmış, yaygın olarak kullanılan anten parametreleri elde edilmiş ve uygun sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Kısmi ve menderesli zemin, yarık kesme ve gömme besleme gibi tasarımlar boyunca yama anteni ince ayar teknikleri uygulandı, etkileri çalışma süresi boyunca kaydedildi. MIMO işlevselliğini elde etmek için, antenler bir dizi aynı antene tamamen bağlanmak yerine bir bağlantı noktasına atanabilir. Her bağlantı noktasında, bir faz kaydırıcı ışın yönlendirmesini gerçekleştirebilir, böylece dizinin bir üyesi belirli bir alanı tarayabilir. Çalışmada dijital sinyal işleme dikkate alınmadı, tasarımın mekanik kısmı kapsamlı bir şekilde incelendi. Anahtar kelimeler: MIMO, 5G, Mikroşerit Yama Anten