Käerz Zäit.
Ech hunn déi lescht Jore verbruecht fir verschidde Algorithmen fir raimlech Signalveraarbechtung an adaptiven Antennenarrays ze fuerschen an ze kreéieren, a maachen dat weider als Deel vu menger aktueller Aarbecht. Hei wëll ech d'Wëssen an d'Tricken deelen, déi ech selwer entdeckt hunn. Ech hoffen, datt dëst nëtzlech ass fir Leit, déi ufänken dëst Gebitt vun der Signalveraarbechtung ze studéieren oder déi, déi einfach interesséiert sinn.
Wat ass en adaptiven Antennenarray?
- dëst ass eng Rei vun Antenneelementer, déi op iergendeng Manéier am Weltall plazéiert sinn. Eng vereinfacht Struktur vun der adaptiven Antennenarray, déi mir betruechten, kann an der folgender Form vertruede sinn:
Adaptive Antennearrays ginn dacks "Smart" Antennen genannt (). Wat eng Antenne-Array "schlau" mécht ass déi raimlech Signalveraarbechtungseenheet an d'Algorithmen, déi dra implementéiert sinn. Dës Algorithmen analyséieren dat empfaangen Signal a bilden eng Rei vu Gewiichtskoeffizienten $inline$w_1…w_N$inline$, déi d'Amplitude an d'initial Phase vum Signal fir all Element bestëmmen. Déi gegebene Amplitude-Phas Verdeelung bestëmmt de ganze Gitter als Ganzt. D'Kapazitéit fir e Stralungsmuster vun der erfuerderter Form ze synthetiséieren an et während der Signalveraarbechtung z'änneren ass eng vun den Haaptmerkmale vun adaptiven Antennearrays, wat et erlaabt eng breet Palette vu Probleemer ze léisen. . Awer éischt Saachen éischt.
Wéi entsteet d'Stralungsmuster?
charakteriséiert d'Signalkraaft, déi an enger bestëmmter Richtung ausgestraalt gëtt. Fir Simplicitéit, mir huelen un datt d'Gitter Elementer isotrop sinn, d.h. fir jidderee vun hinnen hänkt d'Kraaft vum emittéierte Signal net vun der Richtung of. D'Verstäerkung oder Dämpfung vun der Kraaft, déi vum Gitter an enger bestëmmter Richtung emittéiert gëtt, gëtt duerch Elektromagnetesch Wellen, déi duerch verschidden Elementer vun der Antennearray emittéiert ginn. E stabile Interferenzmuster fir elektromagnetesch Wellen ass nëmme méiglech wann se , d.h. d'Phasenënnerscheed vun de Signaler soll net iwwer Zäit änneren. Idealerweis soll all Element vun der Antenne-Array ausstrahlen op der selwechter Carrier Frequenz $inline$f_{0}$inline$. Wéi och ëmmer, an der Praxis muss ee mat Schmuelbandsignaler schaffen, déi e Spektrum vun der endlecher Breet $inline$Delta f << f_{0}$inline$ hunn.
Loosst all AR Elementer déi selwecht Signal Emissioun mat $inline$x_n(t)=u(t)$inline$. Dann weider um Empfänger kann d'Signal, déi vum n-ten Element kritt gëtt, vertruede sinn Form:
$$display$$a_n(t) = u(t-tau_n)e^{i2pi f_0(t-tau_n)}$$display$$
wou $inline$tau_n$inline$ d'Verspéidung vun der Signalverbreedung vum Antenneelement op den Empfangspunkt ass.
Esou e Signal ass "quasi-harmonesch", a fir d'Kohärenzkonditioun ze erfëllen, ass et néideg datt de maximale Verspéidung vun der Verbreedung vun elektromagnetesche Wellen tëscht all zwee Elementer vill manner ass wéi d'charakteristesch Zäit vun der Verännerung vun der Signalenveloppe $inline$T$inline$, d.h. $inline$u(t-tau_n) ≈ u(t-tau_m)$inline$. Also kann d'Konditioun fir d'Kohärenz vun engem Schmuelbandsignal wéi follegt geschriwwe ginn:
$$display$$T≈frac{1}{Delta f}>>frac{D_{max}}{c}=max(tau_k-tau_m) $$display$$
wou $inline$D_{max}$inline$ déi maximal Distanz tëscht AR Elementer ass, an $inline$с$inline$ d'Liichtgeschwindegkeet ass.
Wann e Signal kritt gëtt, gëtt kohärent Summatioun digital an der raimlecher Veraarbechtungseenheet duerchgefouert. An dësem Fall gëtt de komplexe Wäert vum digitale Signal um Ausgang vun dësem Block duerch den Ausdrock bestëmmt:
$$display$$y=sum_{n=1}^Nw_n^*x_n$$display$$
Et ass méi bequem fir de leschten Ausdrock an der Form ze representéieren N-dimensional komplex Vektoren a Matrixform:
$$display$$y=(textbf{w},textbf{x})=textbf{w}^Htextbf{x}$$display$$
wou w и x sinn Kolonnevektoren, an $inline$(.)^H$inline$ ass d'Operatioun .
Vector Representatioun vu Signaler ass ee vun de Grondsteier wann Dir mat Antennearrays schafft, well oft erlaabt Iech ëmständlech mathematesch Berechnungen ze vermeiden. Ausserdeem, d'Identifikatioun vun engem Signal, deen zu engem bestëmmte Moment an der Zäit mat engem Vecteur kritt gëtt, erlaabt Iech dacks aus dem realen physikalesche System ze abstrakt a verstoen wat genau aus der Geometrie Siicht geschitt.
Fir d'Strahlungsmuster vun enger Antennearray ze berechnen, musst Dir mental a sequentiell e Set vu aus all méiglech Richtungen. An dësem Fall sinn d'Wäerter vun de Vektorelementer x kann an der folgender Form vertruede ginn:
$$display$$x_n=s_n=exp{-i(textbf{k}(phi,theta),textbf{r}_n)}$$display$$
wou k - , $inline$phi$inline$ an $inline$theta$inline$ - и , charakteriséiert d'Richtung vun der Arrivée vun enger Fligerwelle, $inline$textbf{r}_n$inline$ ass d'Koordinat vum Antenneelement, $inline$s_n$inline$ ass d'Element vum Phasingvektor s Fligerwelle mat Wellenvektor k (an englesch Literatur gëtt de Phasingvektor Steerage Vector genannt). Ofhängegkeet vun der quadratesch Amplitude vun der Quantitéit y aus $inline$phi$inline$ an $inline$theta$inline$ bestëmmt d'Strahlungsmuster vun der Antennearray fir Empfang fir e bestëmmte Vektor vu Gewiichtskoeffizienten w.
Fonctiounen vun der Antenne Array Stralung Muster
Et ass bequem d'allgemeng Eegeschafte vum Stralungsmuster vun Antennearrays op enger linearer equidistant Antennenarray am horizontalen Plang ze studéieren (dh d'Muster hänkt nëmmen vum azimuthale Wénkel $inline$phi$inline$ of). Praktesch aus zwee Siicht: analytesch Berechnungen a visuell Presentatioun.
Loosst eis den DN fir en Eenheetsgewichtsvektor berechnen ($inline$w_n=1, n = 1 ... N$inline$), no der beschriwwener Approche.
Mathematik hei
Projektioun vum Wellevektor op déi vertikal Achs: $inline$k_v=-frac{2pi}{lambda}sinphi$inline$
Vertikal Koordinat vum Antenneelement mam Index n: $inline$r_{nv}=(n-1)d$inline$
et ass d - Antenne Array Period (Distanz tëscht benachbaren Elementer), λ - Wellelängt. All aner Vektorelementer r sinn gläich null.
D'Signal, déi vun der Antennearray kritt gëtt, gëtt an der folgender Form opgeholl:
$$display$$y=sum_{n=1}^{N}1 ⋅exp{i2pi nfrac{d}{lambda}sinphi}$$display$$
Loosst eis d'Formel uwenden fir и :
$$display$$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}$$display$$
Als Resultat kréien mir:
$$display$$F(phi)=|y|^2=frac{sin^2(pi frac{Nd}{lambda}sinphi)}{sin^2(pi frac{d}{lambda}sinphi)} $ $display$$
Frequenz vun Stralung Muster
Dat resultéierend Antennearraystralungsmuster ass eng periodesch Funktioun vum Sinus vum Wénkel. Dëst bedeit datt op bestëmmte Wäerter vum Verhältnis d/λ et huet Diffraktioun (zousätzlech) Maxima.
Net-standardiséierte Stralungsmuster vun der Antennearray fir N = 5
Normaliséiert Stralungsmuster vun der Antennearray fir N = 5 am polare Koordinatesystem
D'Positioun vun den "Diffraktiounsdetektoren" kann direkt gekuckt ginn fir dn. Mir probéieren awer ze verstoen wou se physesch a geometresch hierkommen (am N-dimensionalen Raum).
Artikelen vektor s sinn komplex Exponenten $inline$e^{iPsi n}$inline$, déi Wäerter vun deenen duerch de Wäert vum generaliséierte Wénkel $inline$Psi = 2pi frac{d}{lambda}sinphi$inline$ bestëmmt ginn. Wann et zwee generaliséiert Wénkel entspriechend verschiddene Richtungen vun Arrivée vun enger Fliger Welle sinn, fir déi $inline$Psi_1 = Psi_2 + 2pi m$inline$, dann heescht dat zwou Saachen:
- Kierperlech: Fligerwellefronten, déi aus dëse Richtungen kommen, induzéieren identesch Amplitude-Phase Verdeelunge vun elektromagnetesche Schwéngungen op d'Elementer vun der Antennearray.
- Geometresch: fir dës zwou Richtungen zoufälleg.
D'Richtunge vun der Wellenankunft, déi op dës Manéier verbonne sinn, sinn gläichwäerteg aus der Siicht vun der Antennearray a sinn net vuneneen z'ënnerscheeden.
Wéi bestëmmen d'Regioun vun de Wénkel an där nëmmen een Haaptmaximal vun der DP ëmmer läit? Loosst eis dat an der Géigend vun null Azimut aus de folgende Considératiounen maachen: D'Gréisst vun der Phaseverrécklung tëscht zwee ugrenzend Elementer muss am Beräich vun $inline$-pi$inline$ bis $inline$pi$inline$ leien.
$$display$$-pi<2pifrac{d}{lambda}sinphi
Dës Ongläichheet ze léisen, kréien mir d'Konditioun fir d'Regioun vun der Eenzegaartegkeet an der Géigend vun Null:
$$display$$|sinphi|
Et kann gesi ginn, datt d'Gréisst vun der Regioun vun Eenzegaartegkeet am Wénkel hänkt op der Relatioun d/λ. Wann d = 0.5λ, dann ass all Richtung vun Signal Arrivée "individuell", an der Regioun vun Eenzegaartegkeet deckt déi ganz Palette vun Engelen. Wann d = 2.0λ, dann sinn d'Richtungen 0, ± 30, ± 90 gläichwäerteg. Diffraktiounsloben erschéngen am Stralungsmuster.
Typesch ginn Diffraktiounslobe gesicht fir ënnerdréckt ze ginn andeems Dir Direktiounsantenneelementer benotzt. An dësem Fall ass de komplette Stralungsmuster vun der Antennearray d'Produkt vum Muster vun engem Element an enger Array vun isotropen Elementer. D'Parameter vum Muster vun engem Element ginn normalerweis ausgewielt op Basis vun der Bedingung fir d'Regioun vun der Eendeitegheet vun der Antennearray.
Haaptlobe Breet
Ingenieursformel fir d'Breet vun der Haaptlobe vun engem Antennesystem ze schätzen: $inline$Delta phi ≈ frac{lambda}{D}$inline$, wou D déi charakteristesch Gréisst vun der Antenne ass. D'Formel gëtt fir verschidden Aarte vun Antennen benotzt, dorënner Spigelen. Loosst eis weisen datt et och gëlteg ass fir Antennearrays.
Loosst eis d'Breet vun der Haaptlobe bestëmmen duerch déi éischt Nullen vum Muster an der Géigend vum Haaptmaximum. Teller fir $inline$F(phi)$inline$ verschwënnt wann $inline$sinphi=mfrac{lambda}{dN}$inline$. Déi éischt Nullen entspriechen m = ±1. $inline$frac{lambda}{dN}<<1$inline$ mir kréien $inline$Delta phi = 2frac{lambda}{dN}$inline$.
Typesch gëtt d'Breet vum Antennedirektivitéitsmuster vum Hallefkraaftniveau (-3 dB) bestëmmt. An dësem Fall benotzt den Ausdrock:
$$display$$Delta phi≈0.88frac{lambda}{dN}$$display$$
Beispill:
D'Breet vun der Haaptlobe kann kontrolléiert ginn andeems se verschidde Amplitudewäerter fir d'Antenne-Array-Gewichtskoeffizienten setzen. Loosst eis dräi Verdeelungen betruechten:
- Uniform Amplitude Verdeelung (Gewiicht 1): $inline$w_n=1$inline$.
- Amplitudewäerter erofgoen Richtung Kante vum Gitter (Gewiicht 2): $inline$w_n=0.5+0.3cos(2pifrac{n-1}{N}-pifrac{N-1}{N})$inline$
- Amplitudewäerter eropgoen Richtung Kante vum Gitter (Gewiicht 3): $inline$w_n=0.5-0.3cos(2pifrac{n-1}{N}-pifrac{N-1}{N})$inline$
D'Figur weist déi resultéierend normaliséiert Stralungsmuster op enger logarithmescher Skala:
Déi folgend Trends kënnen aus der Figur verfollegt ginn: d'Verdeelung vu Gewiichtskoeffizienten Amplituden, déi op d'Kante vun der Array erofgoen, féiert zu enger Verbreedung vun der Haaptlobe vum Muster, awer eng Ofsenkung vum Niveau vun de Säiteloben. Amplitudewäerter eropgoen Richtung Kante vun der Antennenarray, am Géigendeel, féieren zu enger Verengung vun der Haaptlobe an enger Erhéijung vum Niveau vun de Säiteloben. Et ass bequem fir Fäll ze limitéieren hei:
- D'Amplituden vun de Gewiichtskoeffizienten vun allen Elementer ausser den Extremen sinn gläich null. D'Gewiichter fir déi äusserst Elementer sinn gläich wéi een. An dësem Fall gëtt d'Gitter gläichwäerteg zu engem zwee-Element AR mat enger Period D = (N-1)d. Et ass net schwéier d'Breet vum Haaptbléieblieder ze schätzen mat der Formel hei uewen. An dësem Fall wäerten d'Säitwänn an Diffraktiounsmaxima verwandelen a sech mam Haaptmaximum ausriichten.
- D'Gewiicht vum zentrale Element ass gläich wéi een, an all déi aner sinn gläich null. An dësem Fall hu mir am Fong eng Antenne mat engem isotropesche Stralungsmuster kritt.
Richtung vun der Haaptrei maximal
Also hu mir gekuckt wéi Dir d'Breet vun der Haaptlobe vun der AP AP upassen kann. Loosst eis elo kucken wéi Dir d'Richtung leet. Loosst eis erënneren fir de kritt Signal. Loosst eis de Maximum vum Stralungsmuster an enger bestëmmter Richtung kucken $inline$phi_0$inline$. Dëst bedeit datt maximal Kraaft aus dëser Richtung kritt soll ginn. Dës Richtung entsprécht dem Phasungsvektor $inline$textbf{s}(phi_0)$inline$ an N-dimensionalen Vektorraum, an déi kritt Kraaft ass definéiert als de Quadrat vum scalare Produkt vun dësem Phasingvektor an de Vektor vu Gewiichtskoeffizienten w. D'Skalarprodukt vun zwee Vecteure ass maximal wann se , d.h. $inline$textbf{w}=beta textbf{s}(phi_0)$inline$, wou β - e puer normaliséierend Faktor. Also, wa mir de Gewiichtvektor gläich wéi de Phasingvektor fir déi erfuerderlech Richtung wielen, wäerte mir de Maximum vum Stralungsmuster rotéieren.
Betruecht déi folgend Gewiichtsfaktoren als Beispill: $inline$textbf{w}=textbf{s}(10°)$inline$
$$display$$w_n=exp{i2pifrac{d}{lambda}(n-1)sin(10pi/180)}$$display$$
Als Resultat kréie mir e Stralungsmuster mam Haaptmaximum a Richtung 10°.
Elo gëlle mir déiselwecht Gewiichtskoeffizienten, awer net fir Signalempfang, mee fir Iwwerdroung. Et ass derwäert ze bedenken datt wann Dir e Signal iwwerdroe, d'Richtung vum Wellevektor op de Géigendeel ännert. Dat heescht, datt d'Elementer fir Empfang an Iwwerdroung ënnerscheede se sech am Zeeche vum Exponent, d.h. sinn duerch komplex Konjugatioun matenee verbonnen. Als Resultat kréie mir de Maximum vum Stralungsmuster fir d'Iwwerdroung an d'Richtung vun -10°, wat net mam Maximum vum Stralungsmuster fir den Empfang mat de selwechte Gewiichtskoeffizienten entsprécht.Fir d'Situatioun ze korrigéieren, ass et néideg komplex Konjugatioun och op d'Gewiichtskoeffizienten applizéieren.
Déi beschriwwe Feature vun der Bildung vu Mustere fir Empfang an Iwwerdroung sollt ëmmer am Kapp behalen ginn wann Dir mat Antennearrays schafft.
Loosst eis mam Stralungsmuster spillen
Verschidde Héichten
Loosst eis d'Aufgab setzen zwee Haaptmaxima vum Stralungsmuster an d'Richtung ze bilden: -5° an 10°. Fir dëst ze maachen, wiele mir als Gewiichtvektor déi gewiicht Zomm vu Phasevektore fir déi entspriechend Richtungen.
$$display$$textbf{w} = betatextbf{s}(10°)+(1-beta)textbf{s}(-5°)$$display$$
Upassung vum Verhältnis β Dir kënnt de Verhältnis tëscht den Haaptbléieblieder upassen. Hei ass et erëm bequem ze kucken wat am Vektorraum geschitt. Wann β méi wéi 0.5 ass, da läit de Vektor vun de Gewiichtskoeffizienten méi no s(10°), soss zu s(-5°). Wat de Gewiichtvektor méi no bei engem vun de Phaser ass, dest méi grouss ass de entspriechende scalare Produkt, an dofir de Wäert vun der entspriechender maximaler DP.
Wéi och ëmmer, et ass derwäert ze bedenken datt béid Haaptbléieblieder eng endlech Breet hunn, a wa mir op zwou enk Richtunge wëllen ofstëmmen, da fusionéieren dës Bléieblieder an eng, orientéiert an eng Mëttelrichtung.
Ee Maximum an null
Loosst eis elo probéieren de Maximum vum Stralungsmuster an d'Richtung $inline$phi_1=10°$inline$ unzepassen a gläichzäiteg d'Signal aus der Richtung $inline$phi_2=-5°$inline$ z'ënnerdrécken. Fir dëst ze maachen, musst Dir den DN Null fir den entspriechende Wénkel setzen. Dir kënnt dat maachen wéi follegt:
$$display$$textbf{w}=textbf{s}_1-frac{textbf{s}_2^Htextbf{s}_1}{N}textbf{s}_2$$display$$
wou $inline$textbf{s}_1 = textbf{s}(10°)$inline$, an $inline$textbf{s}_2 = textbf{s}(-5°)$inline$.
Déi geometresch Bedeitung fir e Gewiichtvektor ze wielen ass wéi follegt. Mir wëllen dëse Vektor w hat eng maximal Projektioun op $inline$textbf{s}_1$inline$ a war gläichzäiteg orthogonal zum Vektor $inline$textbf{s}_2$inline$. De Vektor $inline$textbf{s}_1$inline$ kann als zwee Begrëffer duergestallt ginn: e collinear Vektor $inline$textbf{s}_2$inline$ an en orthogonale Vektor $inline$textbf{s}_2$inline$. Fir d'Problem Ausso zefridden ze stellen, ass et néideg déi zweet Komponent als Vektor vu Gewiichtskoeffizienten ze wielen w. De collinear Komponent kann berechent ginn andeems de Vektor $inline$textbf{s}_1$inline$ op den normaliséierte Vektor $inline$frac{textbf{s}_2}{sqrt{N}}$inline$ mam scalar Produkt projizéiert.
$$display$$textbf{s}_{1||}=frac{textbf{s}_2}{sqrt{N}}frac{textbf{s}_2^Htextbf{s}_1}{sqrt{N}} $$display$$
Deementspriechend, subtrahéiert seng collinear Komponent vum urspréngleche Phasingvektor $inline$textbf{s}_1$inline$, kréie mir den erfuerderleche Gewiichtsvektor.
E puer zousätzlech Notizen
- Iwwerall uewendriwwer hunn ech d'Fro vun der Normaliséierung vum Gewiichtsvektor ewechgelooss, d.h. seng Längt. Also, d'Normaliséierung vum Gewiichtsvektor beaflosst net d'Charakteristiken vum Antenne-Array-Stralungsmuster: d'Richtung vum Haaptmaximum, d'Breet vun der Haaptlobe, asw. Et kann och gewise ginn datt dës Normaliséierung net den SNR bei der Ausgang vun der raimlecher Veraarbechtungseenheet beaflosst. An dëser Hisiicht, wann Dir raimlech Signalveraarbechtung Algorithmen berécksiichtegt, akzeptéiere mir normalerweis eng Eenheetsnormaliséierung vum Gewiichtsvektor, d.h. $inline$textbf{w}^Htextbf{w}=1$inline$
- D'Méiglechkeete fir e Muster vun enger Antennearray ze bilden ginn duerch d'Zuel vun den Elementer N bestëmmt. Wat méi Elementer, wat d'Méiglechkeeten méi breet sinn. Wat méi Fräiheetsgrade beim Ëmsetzung vun der raimlecher Gewiichtveraarbechtung ëmgesat ginn, wat méi Méiglechkeeten fir de Gewiichtsvektor am N-dimensionalen Raum ze "verdréinen".
- Wann Dir Stralungsmuster kritt, existéiert d'Antenne-Array net kierperlech, an dat alles existéiert nëmmen an der "Imaginatioun" vun der Recheneenheet déi d'Signal veraarbecht. Dëst bedeit datt et gläichzäiteg méiglech ass verschidde Musteren ze synthetiséieren an onofhängeg Signaler aus verschiddene Richtungen ze veraarbechten. Am Fall vun der Iwwerdroung ass alles e bësse méi komplizéiert, awer et ass och méiglech verschidde DNs ze synthetiséieren fir verschidde Datenstroum ze vermëttelen. Dës Technologie a Kommunikatiounssystemer gëtt genannt .
- Benotzt de presentéiert Matlab Code, Dir kënnt mat der DN selwer spillen ronderëm
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]);
Wéi eng Problemer kënne mat engem adaptiven Antennearray geléist ginn?
Optimal Empfang vun engem onbekannte SignalWann d'Richtung vun der Arrivée vum Signal onbekannt ass (a wann de Kommunikatiounskanal Multipath ass, ginn et allgemeng verschidde Richtungen), dann ass et duerch d'Analyse vum Signal, deen vun der Antennearray kritt gëtt, méiglech en optimalen Gewiichtvektor ze bilden w sou datt de SNR bei der Ausgang vun der raimlecher Veraarbechtungseenheet maximal ass.
Optimal Signalempfang géint HannergrondgeräischerHei ass de Problem wéi follegt: d'raimlech Parameteren vum erwaarten nëtzlechen Signal si bekannt, awer et gi Quelle vun Interferenz am externen Ëmfeld. Et ass néideg de SINR um AP Output ze maximéieren, sou vill wéi méiglech den Afloss vun der Interferenz op d'Signalempfang ze minimiséieren.
Optimal Signaliwwerdroung un de BenotzerDëse Problem ass an mobil Kommunikatioun Systemer (4G, 5G), wéi och am Wi-Fi geléist. D'Bedeitung ass einfach: mat der Hëllef vun spezielle Pilot Signaler am Benotzer Feedback Kanal bewäerten raimlech Charakteristiken vun der Kommunikatioun Kanal, an op seng Basis ass de Vecteure vun Gewiicht Koeffizienten déi optimal ass fir Transmissioun ausgewielt.
Raimlech Multiplexing vun DatestroumAdaptive Antennenarrays erlaben Dateniwwerdroung u verschidde Benotzer zur selwechter Zäit op der selwechter Frequenz, a bilden en individuellt Muster fir jidderee vun hinnen. Dës Technologie gëtt MU-MIMO genannt a gëtt am Moment aktiv (an iergendwou schonn) a Kommunikatiounssystemer ëmgesat. D'Méiglechkeet vu raimleche Multiplexing gëtt zum Beispill am 4G LTE Mobilkommunikatiounsstandard, IEEE802.11ay Wi-Fi Standard a 5G Mobil Kommunikatiounsnormen zur Verfügung gestallt.
Virtuell Antennearrays fir RadarenDigital Antennearrays maachen et méiglech, mat e puer Sendantennenelementer, eng virtuell Antennearray vu wesentlech méi grousser Gréisste fir d'Signalveraarbechtung ze bilden. E virtuellt Gitter huet all d'Charakteristike vun engem richtegen, awer erfuerdert manner Hardware fir ëmzesetzen.
Estimatioun vun Parameteren vun Stralung QuellenAdaptive Antennearrays erlaben de Problem vun der Schätzung vun der Zuel, der Kraaft, Quelle vu Radio Emissioun, eng statistesch Verbindung tëscht Signaler aus verschiddene Quellen etabléiert. Den Haaptvirdeel vun adaptiven Antenne-Arrays an dëser Matière ass d'Fäegkeet fir no Stralungsquellen ze super-opléisen. Quellen, de Wénkeldistanz tëscht deenen ass manner wéi d'Breet vun der Haaptlobe vum Antenne-Array Stralungsmuster (). Dëst ass haaptsächlech méiglech wéinst der Vektorvertriedung vum Signal, dem bekannte Signalmodell, souwéi dem Apparat vun der linearer Mathematik.
Merci fir är Opmierksamkeet
Source: will.com