Antena moldagarriak: nola funtzionatzen du? (Oinarrizkoak)

Egun on.

Azken urteak antena moldagarrietan seinale espaziala prozesatzeko hainbat algoritmo ikertzen eta sortzen eman ditut, eta egiten jarraitzen dut nire egungo lanaren barruan. Hemen nire kabuz aurkitu ditudan ezagutzak eta trikimailuak partekatu nahiko nituzke. Seinalearen prozesamenduaren arlo hau aztertzen hasten diren pertsonentzat edo besterik gabe interesa dutenentzat erabilgarria izango dela espero dut.

Zer da antena moldagarri bat?

Antena multzoa – espazioan nolabait kokatutako antena-elementuen multzoa da. Kontuan hartuko dugun antena moldagarriaren egitura sinplifikatu bat era honetan irudika daiteke:
Antena moldagarriak: nola funtzionatzen du? (Oinarrizkoak)

Egokitzeko antena-matrizei antena "adimendunak" esaten zaie sarritan (Antena adimenduna). Antena-matrize bat "adimentsu" egiten duena seinale espaziala prozesatzeko unitatea eta bertan inplementatutako algoritmoak dira. Algoritmo hauek jasotako seinalea aztertzen dute eta $inline$w_1…w_N$inline$ ponderazio-koefizienteen multzoa osatzen dute, elementu bakoitzaren anplitudea eta hasierako fasea zehazten dituztenak. Emandako anplitude-fasearen banaketa zehazten du erradiazio-eredua sare osoa bere osotasunean. Beharrezko formako erradiazio-eredu bat sintetizatzeko eta seinalea prozesatzeko garaian aldatzeko gaitasuna da antena moldatzaileen ezaugarri nagusietako bat, eta horrek hainbat arazo konpontzea ahalbidetzen du. zeregin sorta. Baina lehenik eta behin.

Nola sortzen da erradiazio-eredua?

Norabide-eredua norabide jakin batean igorritako seinale-potentzia ezaugarritzen du. Sinpletasunerako, sareko elementuak isotropoak direla suposatuko dugu, hau da. horietako bakoitzarentzat, igorritako seinalearen potentzia ez dago norabidearen araberakoa. Sareak noranzko jakin batean igortzen duen potentziaren anplifikazioa edo atenuazioa ondorioz lortzen da interferentzia Antena multzoko hainbat elementuk igorritako uhin elektromagnetikoak. Uhin elektromagnetikoetarako interferentzia-eredu egonkorra posible da horiek baldin badira koherentzia, hau da. seinaleen fase-diferentzia ez da aldatu behar denboran zehar. Egokiena, antena-matrizeko elementu bakoitzak irradiatu beharko luke seinale harmonikoa Eramailearen maiztasun berean $inline$f_{0}$inline$. Hala ere, praktikan $inline$Delta f << f_{0}$inline$ zabalera finituko espektroa duten banda estuko seinaleekin lan egin behar da.
AR elementu guztiek igortzen duten seinale bera anplitude konplexua $inline$x_n(t)=u(t)$inline$. Gero aurrera urrutiko hargailuan, n-garren elementutik jasotako seinalea irudika daiteke analitikoa forma:

$$display$$a_n(t) = u(t-tau_n)e^{i2pi f_0(t-tau_n)}$$display$$

non $inline$tau_n$inline$ antena-elementutik hartzaile puntura seinalea hedatzearen atzerapena den.
Halako seinalea da "quasi-harmonikoa", eta koherentzia-baldintza betetzeko, beharrezkoa da bi elementuren artean uhin elektromagnetikoen hedapenaren atzerapen maximoa seinale-inguruko $inline$T$inline$ aldaketa-denbora bereizgarria baino askoz txikiagoa izatea, hau da. $inline$u(t-tau_n) ≈ u(t-tau_m)$inline$. Beraz, banda estuko seinale baten koherentziarako baldintza honela idatz daiteke:

$$display$$T≈frac{1}{Delta f}>>frac{D_{max}}{c}=max(tau_k-tau_m) $$display$$

non $inline$D_{max}$inline$ AR elementuen arteko distantzia maximoa den eta $inline$с$inline$ argiaren abiadura da.

Seinale bat jasotzen denean, batuketa koherentea digitalki egiten da prozesatzeko unitate espazialean. Kasu honetan, bloke honen irteeran seinale digitalaren balio konplexua adierazpenaren bidez zehazten da:

$$display$$y=sum_{n=1}^Nw_n^*x_n$$display$$

Erosoagoa da azken adierazpena forman irudikatzea puntu produktua N dimentsioko bektore konplexuak matrize moduan:

$$display$$y=(textbf{w},textbf{x})=textbf{w}^Htextbf{x}$$display$$

non w и x zutabe-bektoreak dira, eta $inline$(.)^H$inline$ da eragiketa komunztadura hermitiarra.

Seinaleen irudikapen bektoriala oinarrizkoetako bat da antena-matrizeekin lan egitean, zeren askotan kalkulu matematiko astunak ekiditeko aukera ematen du. Gainera, une jakin batean jasotako seinale bat bektore batekin identifikatzeak sarritan sistema fisiko errealetik abstraitzeko eta geometriaren ikuspuntutik zer gertatzen den ulertzea ahalbidetzen du.

Antena-matrize baten erradiazio-eredua kalkulatzeko, mentalki eta sekuentzialki "abian jarri" behar duzu multzo bat. uhin hegazkinak norabide posible guztietatik. Kasu honetan, elementu bektorialen balioak x forma honetan irudikatu daiteke:

$$display$$x_n=s_n=exp{-i(textbf{k}(phi,theta),textbf{r}_n)}$$display$$

non k - uhin-bektorea, $inline$phi$inline$ eta $inline$theta$inline$ – angelu azimutala и kota angelua, uhin plano baten iristearen norabidea ezaugarrituz, $inline$textbf{r}_n$inline$ antena-elementuaren koordenatua da, $inline$s_n$inline$ fase-bektorearen elementua da. s uhin planoa uhin-bektorearekin k (ingelesezko literaturan phasing bektoreari steerage bektorea deitzen zaio). Kantitatearen anplitude karratuaren menpekotasuna y $inline$phi$inline$ eta $inline$theta$inline$-tik ponderazio-koefizienteen bektore jakin baterako antena-matrizearen erradiazio-eredua zehazten du. w.

Antena-matrizearen erradiazio-ereduaren ezaugarriak

Komenigarria da plano horizontalean antena-matrizeen erradiazio-ereduaren propietate orokorrak aztertzea (hau da, eredua $inline$phi$inline$) angelu azimutalaren araberakoa da soilik. Bi ikuspuntutik erosoa: kalkulu analitikoak eta aurkezpen bisuala.

Kalkula dezagun pisu unitarioko bektore baten DN ($inline$w_n=1, n = 1 ... N$inline$), deskribatutakoari jarraituz. arriba,ru hurbildu.
Matematika hemenAntena moldagarriak: nola funtzionatzen du? (Oinarrizkoak)
Uhin-bektorearen proiekzioa ardatz bertikalean: $inline$k_v=-frac{2pi}{lambda}sinphi$inline$
n indizea duen antena-elementuaren koordenatu bertikala: $inline$r_{nv}=(n-1)d$inline$
Hemen d – antena-matrizearen periodoa (aldameneko elementuen arteko distantzia), λ —uhin-luzera. Beste elementu bektorial guztiak r zeroren berdinak dira.
Antena-matrizeak jasotzen duen seinalea honela erregistratzen da:

$$display$$y=sum_{n=1}^{N}1 ⋅exp{i2pi nfrac{d}{lambda}sinphi}$$display$$

Aplikatu dezagun formula progresio geometrikoaren batuketak и Funtzio trigonometrikoen ordezkaritza esponentzial konplexuen arabera :

$$display$$y=frac{1-exp{i2pi Nfrac{d}{lambda}sinphi}}{1-exp{i2pi frac{d}{lambda}sinphi}}=frac{sin(pi frac{Nd} {lambda}sinphi)}{sin(pi frac{d}{lambda}sinphi)}exp{ipi frac{d(N-1)}{lambda}sinphi}$$pantaila$$


Ondorioz lortzen dugu:

$$bistaratu$$F(phi)=|y|^2=frac{sin^2(pi frac{Nd}{lambda}sinphi)}{sin^2(pi frac{d}{lambda}sinphi)} $ $bistaratu$$

Erradiazio-ereduaren maiztasuna

Sortutako antena-matrizearen erradiazio-eredua angeluaren sinuaren funtzio periodikoa da. Horrek esan nahi du ratioaren balio jakin batzuetan d/λ difrakzio maximoak (gehigarriak) ditu.
Antena moldagarriak: nola funtzionatzen du? (Oinarrizkoak)N = 5 antena-matrizearen erradiazio-eredu ez-estandarizatua
Antena moldagarriak: nola funtzionatzen du? (Oinarrizkoak)N = 5-rako antena-matrizearen erradiazio-eredu normalizatua koordenatu-sistema polarretan

"Difrakzio-detektagailuen" posizioa zuzenean ikus daiteke formulak DNrentzat. Hala ere, fisikoki eta geometrikoki (N dimentsioko espazioan) nondik datozen ulertzen saiatuko gara.

elementu fasea egitea bektorea s $inline$e^{iPsi n}$inline$ berretzaile konplexuak dira, eta horien balioak $inline$Psi = 2pi frac{d}{lambda}sinphi$inline$ angelu orokortuaren balioak zehazten ditu. Uhin plano baten irismen-norabide desberdinei dagozkien bi angelu orokor badaude, zeinentzat $inline$Psi_1 = Psi_2 + 2pi m$inline$, orduan honek bi gauza esan nahi ditu:

  • Fisikoki: Norabide horietatik datozen uhin-fronte planoek oszilazio elektromagnetikoen anplitude-fase-banaketa berdinak eragiten dituzte antena-matrizeko elementuetan.
  • Geometrikoki: fase-bektoreak izan ere, bi norabide hauek bat datoz.

Modu honetan erlazionatuta dauden uhinen iristeko noranzkoak baliokideak dira antena-matrizearen ikuspuntutik eta ezin dira elkarrengandik bereizten.

Nola zehaztu DPren maximo nagusi bakarra beti dagoen angeluen eskualdea? Egin dezagun hau zero azimutaren inguruan, ondoko kontu hauetatik: ondoko bi elementuren arteko fase-aldaketaren magnitudeak $inline$-pi$inline$-tik $inline$pi$inline$ arteko tartean egon behar du.

$$display$$-pi<2pifrac{d}{lambda}sinphi

Desberdintasun hori ebatziz, zeroren inguruko berezitasun-eskualdearen baldintza lortuko dugu:

$$display$$|sinphi|

Ikus daiteke angeluan berezitasun-eskualdearen tamaina erlazioaren araberakoa dela d/λ. bada d = 0.5λ, orduan seinalea iristeko norabide bakoitza "banakakoa" da, eta berezitasunaren eskualdeak angelu sorta osoa estaltzen du. Bada d = 2.0λ, orduan 0, ±30, ±90 norabideak baliokideak dira. Erradiazio-ereduan difrakzio-lobuluak agertzen dira.

Normalean, difrakzio-lobuluak ezabatzea bilatzen da norabide-antenen elementuak erabiliz. Kasu honetan, antena-matrizearen erradiazio-eredu osoa elementu baten eta elementu isotropoen multzo baten ereduaren produktua da. Elementu baten ereduaren parametroak normalean antena-matrizearen anbiguotasun-eskualdearen baldintzaren arabera hautatzen dira.

Lobulu nagusiaren zabalera

Oso ezaguna Antena-sistema baten lobulu nagusiaren zabalera kalkulatzeko ingeniaritza-formula: $linean$Delta phi ≈ frac{lambda}{D}$linean$, non D antenaren tamaina bereizgarria den. Formula hainbat antena motatarako erabiltzen da, ispiluetarako barne. Erakuts dezagun antena-matrizeetarako ere balio duela.

Zehaztu dezagun lobulu nagusiaren zabalera maximo nagusiaren inguruan ereduaren lehen zeroen bidez. Zenbatzailea esapideak for $inline$F(phi)$inline$ desagertzen da $inline$sinphi=mfrac{lambda}{dN}$inline$ denean. Lehenengo zeroak m = ±1-i dagozkio. Sinetsiz $inline$frac{lambda}{dN}<<1$inline$ $inline$Delta phi = 2frac{lambda}{dN}$inline$ lortzen dugu.

Normalean, antenaren zuzenbide-ereduaren zabalera potentzia erdiaren (-3 dB) arabera zehazten da. Kasu honetan, erabili esamoldea:

$$pantaila$$Delta phi≈0.88frac{lambda}{dN}$$pantaila$$

AdibideaAntena moldagarriak: nola funtzionatzen du? (Oinarrizkoak)

Lobulu nagusiaren zabalera kontrola daiteke anplitude-balio desberdinak ezarriz antena-matrizearen haztapen-koefizienteetarako. Ikus ditzagun hiru banaketa:

  • Anplitudearen banaketa uniformea ​​(pisuak 1): $inline$w_n=1$inline$.
  • Sarearen ertzetara jaisten diren anplitude-balioak (pisuak 2): $lerroan$w_n=0.5+0.3cos(2pifrac{n-1}{N}-pifrac{N-1}{N})$linean$
  • Sarearen ertzetara handitzen diren anplitude-balioak (pisuak 3): $inline$w_n=0.5-0.3cos(2pifrac{n-1}{N}-pifrac{N-1}{N})$inline$

Irudiak ondoriozko erradiazio-eredu normalizatuak erakusten ditu eskala logaritmikoan:Antena moldagarriak: nola funtzionatzen du? (Oinarrizkoak)
Iruditik hurrengo joerak antzeman daitezke: pisu-koefizienteen anplitudeen banaketak matrizearen ertzetara murrizten denak ereduaren lobulu nagusia zabaltzea dakar, baina alboko lobuluen maila jaitsi egiten da. Antena-matrizearen ertzetara handitzen diren anplitude-balioak, aitzitik, lobulu nagusiaren estutzea eta alboko lobuluen maila handitzea dakar. Komenigarria da kasu mugatzaileak kontuan hartzea hemen:

  1. Muturrekoak izan ezik elementu guztien haztapen-koefizienteen anplitudeak zero berdinak dira. Kanpoko elementuen pisuak berdinak dira. Kasu honetan, sarea periodo bat duen bi elementuko AR baten baliokide bihurtzen da D = (N-1)d. Ez da zaila petalo nagusiaren zabalera estimatzea goian aurkeztutako formula erabiliz. Kasu honetan, alboko hormak difrakzio maximo bihurtuko dira eta maximo nagusiarekin lerrokatuko dira.
  2. Erdiko elementuaren pisua bataren berdina da, eta gainerako guztiak zeroren berdina. Kasu honetan, funtsean, erradiazio-eredu isotropikoko antena bat jaso genuen.

Maximo nagusiaren norabidea

Beraz, AP APren lobulu nagusiaren zabalera nola doitu dezakezun aztertu dugu. Orain ikus dezagun nola bideratu norabidea. Gogora dezagun adierazpen bektoriala jasotako seinalerako. Erradiazio-ereduaren maximoak norabide jakin batean begiratzea nahi dugu $inline$phi_0$inline$. Horrek esan nahi du norabide horretatik potentzia maximoa jaso behar dela. Norabide hau fase-bektoreari dagokio $inline$textbf{s}(phi_0)$inline$ in N-dimentsioko espazio bektoriala, eta jasotako potentzia faseko bektore honen eta haztapen-koefizienteen bektorearen produktu eskalaren karratu gisa definitzen da. w. Bi bektoreren produktu eskalarra maximoa da haiek direnean kolineala, hau da. $inline$textbf{w}=beta textbf{s}(phi_0)$inline$, non β – faktore normalizatzaileren bat. Horrela, behar den norabiderako fase-bektorearen berdina den pisu-bektorea aukeratzen badugu, erradiazio-patroiaren maximoa biratuko dugu.
Antena moldagarriak: nola funtzionatzen du? (Oinarrizkoak)
Hartu ponderazio-faktore hauek adibide gisa: $inline$textbf{w}=textbf{s}(10°)$inline$

$$display$$w_n=exp{i2pifrac{d}{lambda}(n-1)sin(10pi/180)}$$display$$

Ondorioz, maximo nagusia 10°-ko norabidean duen erradiazio-eredua lortzen dugu.

Orain ponderazio-koefiziente berdinak aplikatzen ditugu, baina ez seinalea jasotzeko, transmisiorako baizik. Kontuan izan behar da hemen seinale bat igortzean, uhin-bektorearen norabidea alderantziz aldatzen dela. Horrek esan nahi du elementuak fase-bektorea harrerarako eta transmisiorako bereizten dira erakuslearen zeinuan, hau da. komunztadura konplexuaren bidez elkarlotzen dira. Ondorioz, -10°-ko noranzkoan transmititzeko erradiazio-ereduaren maximoa lortzen dugu, pisu-koefiziente berdinekin harrera egiteko erradiazio-ereduaren maximoarekin bat ez datorrena.Egoera zuzentzeko, beharrezkoa da. aplikatu komunztadura konplexua pisu-koefizienteei ere.
Antena moldagarriak: nola funtzionatzen du? (Oinarrizkoak)
Harrera eta transmisiorako ereduak eratzeko deskribatutako ezaugarria beti kontuan izan behar da antena-matrizeekin lan egitean.

Jolas dezagun erradiazio ereduarekin

Hainbat altuera

Ezar dezagun erradiazio-patroiaren bi maximo nagusi noranzkoan osatzeko zeregina: -5° eta 10°. Horretarako, pisu-bektore gisa aukeratzen dugu dagozkien norabideetarako fase-bektoreen batura haztatua.

$$display$$textbf{w} = betatextbf{s}(10°)+(1-beta)textbf{s}(-5°)$$display$$

Antena moldagarriak: nola funtzionatzen du? (Oinarrizkoak)Ratioa doitzea β Petalo nagusien arteko erlazioa doi dezakezu. Hemen berriro ere komenigarria da espazio bektorialean zer gertatzen den ikustea. Bada β 0.5 baino handiagoa da, orduan ponderazio-koefizienteen bektorea hurbilago dago s(10°), bestela s(-5°). Pisu-bektorea fasoreetako batetik zenbat eta hurbilago egon, orduan eta handiagoa da dagokion produktu eskalarra, eta, beraz, dagokion DP maximoaren balioa.
Antena moldagarriak: nola funtzionatzen du? (Oinarrizkoak)
Dena den, kontuan hartu behar da bi petalo nagusiek zabalera mugatua dutela, eta bi norabide hurbiletara sintonizatu nahi baditugu, orduan petalo hauek bakarrean batu egingo dira, erdiko noranzko batera zuzenduta.

Bat gehienez eta zero

Orain saia gaitezen erradiazio-ereduaren maximoa $inline$phi_1=10°$inline$ norabidera doitzen eta, aldi berean, $inline$phi_2=-5°$inline$ norabidetik datorren seinalea kentzen. Horretarako, dagokion angelurako DN zero ezarri behar duzu. Honela egin dezakezu:

$$display$$textbf{w}=textbf{s}_1-frac{textbf{s}_2^Htextbf{s}_1}{N}textbf{s}_2$$display$$

non $inline$textbf{s}_1 = textbf{s}(10°)$inline$, eta $inline$textbf{s}_2 = textbf{s}(-5°)$inline$.
Antena moldagarriak: nola funtzionatzen du? (Oinarrizkoak)
Pisu-bektore bat aukeratzearen esanahi geometrikoa honakoa da. Bektore hau nahi dugu w $inline$textbf{s}_1$inline$-n gehienezko proiekzioa zuen eta, aldi berean, $inline$textbf{s}_2$inline$ bektorearekiko ortogonala zen. $inline$textbf{s}_1$inline$ bektorea bi termino gisa irudika daiteke: $inline$textbf{s}_2$inline$ eta $inline$textbf{s}_2$inline$ bektore ortogonala. Problemaren enuntziatua betetzeko, bigarren osagaia haztatzeko koefizienteen bektore gisa hautatu behar da w. Osagai kolineala $inline$textbf{s}_1$inline$ bektorea $inline$frac{textbf{s}_2}{sqrt{N}}$inline$ bektore normalizatuan proiektatuz kalkula daiteke produktu eskalarra erabiliz.

$$display$$textbf{s}_{1||}=frac{textbf{s}_2}{sqrt{N}}frac{textbf{s}_2^Htextbf{s}_1}{sqrt{N}} $$bistaratu$$

Horren arabera, bere osagai kolineala jatorrizko fase-bektoreari $inline$textbf{s}_1$inline$ kenduta, beharrezko pisu-bektorea lortuko dugu.
Antena moldagarriak: nola funtzionatzen du? (Oinarrizkoak)

Ohar gehigarri batzuk

  1. Goiko toki guztietan, pisu-bektorea normalizatzearen gaia alde batera utzi nuen, hau da. bere luzera. Beraz, pisu-bektorearen normalizazioak ez ditu antena-matrizearen erradiazio-ereduaren ezaugarriak eragiten: maximo nagusiaren norabidea, lobulu nagusiaren zabalera, etab. Era berean, normalizazio horrek prozesatzeko unitate espazialaren irteeran SNR-an eragiten ez duela froga daiteke. Ildo horretatik, seinale espaziala prozesatzeko algoritmoak kontuan hartuta, normalean pisu-bektorearen normalizazio unitarioa onartzen dugu, hau da. $inline$textbf{w}^Htextbf{w}=1$inline$
  2. Antena-matrize baten eredua osatzeko aukerak N elementu kopuruaren arabera zehazten dira. Zenbat eta elementu gehiago, orduan eta aukera zabalagoak izango dira. Zenbat eta askatasun-gradu gehiago pisu-prozesamendu espaziala ezartzerakoan, orduan eta aukera gehiago pisu-bektorea N dimentsioko espazioan nola "bihurtu" izateko.
  3. Erradiazio-ereduak jasotzean, antena-matrizea ez da fisikoki existitzen, eta hori guztia seinalea prozesatzen duen unitate informatikoaren "irudimenean" baino ez da existitzen. Horrek esan nahi du aldi berean posible dela hainbat eredu sintetizatzea eta modu independentean norabide ezberdinetatik datozen seinaleak prozesatzea. Transmisioaren kasuan, dena zertxobait konplikatuagoa da, baina hainbat DN sintetizatzea ere posible da datu-korronte desberdinak transmititzeko. Komunikazio sistemetan teknologia honi deitzen zaio MIMO.
  4. Aurkeztutako matlab kodea erabiliz, zuk zeuk jolastu dezakezu DNarekin
    Code

    % antenna array settings
    N = 10;             % number of elements
    d = 0.5;            % period of antenna array
    wLength = 1;        % wavelength
    mode = 'receiver';  % receiver or transmitter
    
    % weights of antenna array
    w = ones(N,1);    
    % w = 0.5 + 0.3*cos(2*pi*((0:N-1)-0.5*(N-1))/N).';
    % w = 0.5 - 0.3*cos(2*pi*((0:N-1)-0.5*(N-1))/N).';
    % w = exp(2i*pi*d/wLength*sin(10/180*pi)*(0:N-1)).';
    % b = 0.5; w = b*exp(2i*pi*d/wLength*sin(+10/180*pi)*(0:N-1)).' + (1-b)*exp(2i*pi*d/wLength*sin(-5/180*pi)*(0:N-1)).';
    % b = 0.5; w = b*exp(2i*pi*d/wLength*sin(+3/180*pi)*(0:N-1)).' + (1-b)*exp(2i*pi*d/wLength*sin(-3/180*pi)*(0:N-1)).';
    
    % s1 = exp(2i*pi*d/wLength*sin(10/180*pi)*(0:N-1)).';
    % s2 = exp(2i*pi*d/wLength*sin(-5/180*pi)*(0:N-1)).';
    % w = s1 - (1/N)*s2*s2'*s1;
    % w = s1;
    
    % normalize weights
    w = w./sqrt(sum(abs(w).^2));
    
    % set of angle values to calculate pattern
    angGrid_deg = (-90:0.5:90);
    
    % convert degree to radian
    angGrid = angGrid_deg * pi / 180;
    % calculate set of steerage vectors for angle grid
    switch (mode)
        case 'receiver'
            s = exp(2i*pi*d/wLength*bsxfun(@times,(0:N-1)',sin(angGrid)));
        case 'transmitter'
            s = exp(-2i*pi*d/wLength*bsxfun(@times,(0:N-1)',sin(angGrid)));
    end
    
    % calculate pattern
    y = (abs(w'*s)).^2;
    
    %linear scale
    plot(angGrid_deg,y/max(y));
    grid on;
    xlim([-90 90]);
    
    % log scale
    % plot(angGrid_deg,10*log10(y/max(y)));
    % grid on;
    % xlim([-90 90]);

Zein arazo konpon daitezke antena moldagarri bat erabiliz?

Seinale ezezagun baten harrera optimoaSeinalearen iristeko noranzkoa ezezaguna bada (eta komunikazio-kanala bide anitzekoa bada, orokorrean hainbat noranzko daude), orduan antena-matrizeak jasotako seinalea aztertuta, posible da pisu-bektore optimoa osatzea. w beraz, prozesatzeko unitate espazialaren irteeran SNR maximoa izango da.

Seinalearen harrera optimoa hondoko zarataren aurkaHemen arazoa honela planteatzen da: espero den seinale erabilgarriaren parametro espazialak ezagutzen dira, baina kanpoko ingurunean interferentzia iturriak daude. Beharrezkoa da AP irteeran SINR maximizatzea, interferentziaren eragina seinalearen harreran ahalik eta gehien murriztuz.

Seinalearen transmisio optimoa erabiltzaileariArazo hau komunikazio mugikorren sistemetan (4G, 5G) konpontzen da, baita Wi-Fian ere. Esanahia sinplea da: erabiltzailearen feedback-kanalaren seinale pilotu berezien laguntzaz, komunikazio-kanalaren ezaugarri espazialak ebaluatzen dira, eta, horren arabera, transmisiorako optimoa den ponderazio-koefizienteen bektorea hautatzen da.

Datu-korronteen multiplexazio espazialaAntena-matrize moldagarriak hainbat erabiltzaileri aldi berean maiztasun berean datu-transmisioa ahalbidetzen die, horietako bakoitzaren eredu indibidual bat osatuz. Teknologia honi MU-MIMO deitzen zaio eta gaur egun modu aktiboan ezartzen ari da (eta nonbait dagoeneko) komunikazio sistemetan. Multiplexazio espaziala egiteko aukera eskaintzen da, adibidez, 4G LTE komunikazio mugikorreko estandarrean, IEEE802.11ay Wi-Fi estandarrean eta 5G mugikorreko komunikazio estandarrean.

Radarentzako antena birtualakAntena digitalak seinaleak prozesatzeko tamaina handiagoko antena birtual bat osatzea ahalbidetzen du, hainbat transmisore-elementu erabiliz. Sare birtual batek benetako baten ezaugarri guztiak ditu, baina ezartzeko hardware gutxiago behar du.

Erradiazio-iturrien parametroen estimazioaAntena moldagarriek kopurua, potentzia, zenbatesteko arazoa konpontzeko aukera ematen dute. koordenatu angeluarrak irrati-igorpen iturriak, iturri ezberdinetako seinaleen arteko lotura estatistikoa ezartzea. Gai honetan antena moldagarrien abantaila nagusia inguruko erradiazio-iturri super-ebaztearen gaitasuna da. Iturriak, horien arteko distantzia angeluarra antena-matrizearen erradiazio-ereduaren lobulu nagusiaren zabalera baino txikiagoa da (Rayleigh bereizmen muga). Hau posible da, batez ere, seinalearen irudikapen bektorialagatik, seinale eredu ezagunagatik, baita matematika linealaren aparatuagatik ere.

Eskerrik asko zure arretarengatik.

Iturria: www.habr.com

Gehitu iruzkin berria