Өдрийн төрөл.
Би сүүлийн хэдэн жил дасан зохицох антенны массив дахь орон зайн дохиог боловсруулах янз бүрийн алгоритмуудыг судалж, бүтээхэд зарцуулсан бөгөөд одоогийн ажлынхаа нэг хэсэг болгон үргэлжлүүлэн хийсээр байна. Энд би өөрийнхөө олж мэдсэн мэдлэг, арга заль мэхээ хуваалцахыг хүсч байна. Энэ нь дохио боловсруулах энэ чиглэлийг судалж эхэлж буй хүмүүст эсвэл зүгээр л сонирхож буй хүмүүст хэрэг болно гэж найдаж байна.
Дасан зохицох антенны массив гэж юу вэ?
– энэ бол ямар нэгэн байдлаар сансарт байрлуулсан антенны элементүүдийн багц юм. Бидний авч үзэх дасан зохицох антенны массивын хялбаршуулсан бүтцийг дараах хэлбэрээр илэрхийлж болно.
Дасан зохицох антенны массивыг ихэвчлэн "ухаалаг" антен гэж нэрлэдэг (). Антенны массивыг "ухаалаг" болгодог зүйл бол орон зайн дохио боловсруулах нэгж ба түүнд хэрэгжсэн алгоритмууд юм. Эдгээр алгоритмууд нь хүлээн авсан дохиог шинжилж, элемент бүрийн дохионы далайц ба эхний үе шатыг тодорхойлдог $inline$w_1...w_N$inline$ жингийн коэффициентүүдийн багцыг үүсгэдэг. Өгөгдсөн далайц-фазын тархалтыг тодорхойлно бүхэл бүтэн торыг бүхэлд нь. Шаардлагатай хэлбэрийн цацрагийн хэв маягийг нэгтгэх, дохио боловсруулах явцад өөрчлөх чадвар нь дасан зохицох антенны массивын гол шинж чанаруудын нэг бөгөөд энэ нь өргөн хүрээний асуудлыг шийдвэрлэх боломжийг олгодог. . Гэхдээ хамгийн түрүүнд хийх зүйл.
Цацрагийн хэв маяг хэрхэн үүсдэг вэ?
тодорхой чиглэлд ялгарах дохионы хүчийг тодорхойлдог. Энгийн байхын тулд бид торны элементүүдийг изотроп гэж үздэг, i.e. тус бүрийн хувьд ялгарах дохионы хүч нь чиглэлээс хамаардаггүй. Тодорхой чиглэлд сараалжнаас ялгарах хүчийг олшруулж эсвэл бууруулснаар олж авдаг. Антенны массивын янз бүрийн элементүүдээс ялгардаг цахилгаан соронзон долгион. Цахилгаан соронзон долгионы хувьд тогтвортой интерференцийн загвар нь зөвхөн тэдгээр нь байж болно , өөрөөр хэлбэл дохионы фазын зөрүү нь цаг хугацааны явцад өөрчлөгдөх ёсгүй. Хамгийн тохиромжтой нь антенны массивын элемент бүр цацраг туяарах ёстой ижил операторын давтамж дээр $inline$f_{0}$inline$. Гэвч бодит байдал дээр $inline$Delta f << f_{0}$inline$ хязгаарлагдмал өргөнтэй спектртэй нарийн зурвасын дохиотой ажиллах шаардлагатай болдог.
Бүх AR элементүүд ижил дохиог ялгаруулна $inline$x_n(t)=u(t)$inline$. Дараа нь хүлээн авагч дээр n-р элементээс хүлээн авсан дохиог дүрсэлж болно хэлбэр:
$$дэлгэц$$a_n(t) = u(t-tau_n)e^{i2pi f_0(t-tau_n)}$$дисплей$$
Энд $inline$tau_n$inline$ нь антенны элементээс хүлээн авах цэг хүртэлх дохионы тархалтын саатал юм.
Ийм дохио байна "квази гармоник", мөн уялдаа холбоотой нөхцөлийг хангахын тулд дурын хоёр элементийн хоорондох цахилгаан соронзон долгионы тархалтын хамгийн их саатал нь дохионы дугтуйны өөрчлөлтийн онцлог хугацаанаас хамаагүй бага байх шаардлагатай $inline$T$inline$, өөрөөр хэлбэл. $inline$u(t-tau_n) ≈ u(t-tau_m)$inline$. Ийнхүү нарийн зурвасын дохионы уялдаа холбоотой байх нөхцлийг дараах байдлаар бичиж болно.
$$display$$T≈frac{1}{Delta f}>>frac{D_{max}}{c}=max(tau_k-tau_m) $$display$$
Энд $inline$D_{max}$inline$ нь AR элементүүдийн хоорондох хамгийн их зай, $inline$с$inline$ нь гэрлийн хурд юм.
Сигнал хүлээн авах үед орон зайн боловсруулалтын нэгжид уялдаа холбоотой нийлбэрийг тоон хэлбэрээр гүйцэтгэдэг. Энэ тохиолдолд энэ блокийн гаралтын тоон дохионы цогц утгыг дараах илэрхийллээр тодорхойлно.
$$дэлгэц$$y=нийлбэр_{n=1}^Nw_n^*x_n$$дэлгэц$$
Сүүлчийн илэрхийлэлийг хэлбэрээр илэрхийлэх нь илүү тохиромжтой Матриц хэлбэрийн N хэмжээст комплекс векторууд:
$$display$$y=(textbf{w},textbf{x})=textbf{w}^Htextbf{x}$$display$$
хаана w и x баганын векторууд бөгөөд $inline$(.)^H$inline$ нь үйлдэл юм .
Сигналын вектор дүрслэл нь антенны массивтай ажиллахад хамгийн чухал зүйлүүдийн нэг юм, учир нь Энэ нь ихэвчлэн төвөгтэй математик тооцооллоос зайлсхийх боломжийг олгодог. Нэмж дурдахад, тодорхой агшинд хүлээн авсан дохиог вектороор тодорхойлох нь ихэвчлэн бодит физик системээс хийсвэрлэх, геометрийн үүднээс яг юу болж байгааг ойлгох боломжийг олгодог.
Антенны массивын цацрагийн хэв маягийг тооцоолохын тулд та хэд хэдэн багцыг оюун ухаан, дарааллаар "хөлөгдөх" хэрэгтэй. боломжтой бүх чиглэлээс. Энэ тохиолдолд вектор элементүүдийн утгууд x дараах хэлбэрээр төлөөлж болно.
$$display$$x_n=s_n=exp{-i(textbf{k}(phi,theta),textbf{r}_n)}$$display$$
хаана k - , $inline$phi$inline$ болон $inline$theta$inline$ – и , хавтгай долгионы ирэх чиглэлийг тодорхойлдог $inline$textbf{r}_n$inline$ нь антенны элементийн координат, $inline$s_n$inline$ нь фазын векторын элемент юм. s долгионы вектор бүхий хавтгай долгион k (Англи уран зохиолд үе шаттай векторыг жолоодлогын вектор гэж нэрлэдэг). Хэмжигдэхүүний квадрат далайцын хамаарал y $inline$phi$inline$ болон $inline$theta$inline$-аас жингийн коэффициентийн өгөгдсөн векторыг хүлээн авах антенны массивын цацрагийн загварыг тодорхойлдог. w.
Антенны массивын цацрагийн хэв маягийн онцлог
Хэвтээ хавтгайд шугаман ижил зайтай антенны массив дээрх антенны массивын цацрагийн хэв маягийн ерөнхий шинж чанарыг судлах нь тохиромжтой (өөрөөр хэлбэл загвар нь зөвхөн $inline$phi$inline$ азимутын өнцгөөс хамаарна). Хоёр талаас нь харахад тохиромжтой: аналитик тооцоолол, харааны танилцуулга.
Тодорхойлсоны дараа нэгж жингийн векторын DN-ийг ($inline$w_n=1, n = 1 ... N$inline$) тооцоолъё. хандлага.
Энд математик
Босоо тэнхлэг дээрх долгионы векторын проекц: $inline$k_v=-frac{2pi}{lambda}sinphi$inline$
n индекстэй антенны элементийн босоо координат: $inline$r_{nv}=(n-1)d$inline$
энд d - антенны массивын хугацаа (зэргэлдээх элементүүдийн хоорондох зай), λ - долгионы урт. Бусад бүх вектор элементүүд r тэгтэй тэнцүү байна.
Антенны массиваар хүлээн авсан дохиог дараах хэлбэрээр бүртгэнэ.
$$display$$y=sum_{n=1}^{N}1 ⋅exp{i2pi nfrac{d}{lambda}sinphi}$$display$$
Томьёог хэрэглээд үзье 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}$$display$$
Үүний үр дүнд бид:
$$display$$F(phi)=|y|^2=frac{sin^2(pi frac{Nd}{lambda}sinphi)}{sin^2(pi frac{d}{lambda}sinphi)} $ $дэлгэц$$
Цацрагийн хэв маягийн давтамж
Үүссэн антенны массивын цацрагийн загвар нь өнцгийн синусын үечилсэн функц юм. Энэ нь харьцааны тодорхой утгууд дээр гэсэн үг юм d/λ Энэ нь дифракцийн (нэмэлт) максимумтай.
N = 5-ийн хувьд антенны массивын стандарт бус цацрагийн загвар
Туйлын координатын систем дэх N = 5-ын хувьд антенны массивын хэвийн цацрагийн загвар
Дифракцийн детекторуудын байрлалыг шууд харах боломжтой DN-ийн хувьд. Гэсэн хэдий ч бид физик болон геометрийн хувьд (N хэмжээст орон зайд) хаанаас ирснийг ойлгохыг хичээх болно.
Эд зүйлс вектор s Эдгээр нь $inline$e^{iPsi n}$inline$ цогц илтгэгчид бөгөөд тэдгээрийн утгууд нь $inline$Psi = 2pi frac{d}{lambda}sinphi$inline$ ерөнхий өнцгийн утгаар тодорхойлогддог. Хэрэв хавтгай долгион ирэх өөр өөр чиглэлд тохирох хоёр ерөнхий өнцөг байгаа бол $inline$Psi_1 = Psi_2 + 2pi m$inline$ байвал энэ нь хоёр зүйлийг илэрхийлнэ.
- Бие махбодийн хувьд: Эдгээр чиглэлээс ирж буй хавтгай долгионы фронтууд нь антенны массивын элементүүд дээр цахилгаан соронзон хэлбэлзлийн далайц-фазын ижил хуваарилалтыг өдөөдөг.
- Геометрийн хувьд: Учир нь эдгээр хоёр чиглэл давхцаж байна.
Үүнтэй холбоотой долгион ирэх чиглэлүүд нь антенны массивын үүднээс ижил төстэй бөгөөд бие биенээсээ ялгагдахгүй.
АН-ын ганц гол максимум үргэлж оршдог өнцгийн мужийг хэрхэн тодорхойлох вэ? Дараахь үндэслэлээр үүнийг тэг азимутын ойролцоо хийцгээе: хоёр зэргэлдээ элементийн хоорондох фазын шилжилтийн хэмжээ нь $inline$-pi$inline$-аас $inline$pi$inline$ хүртэлх мужид байх ёстой.
$$display$$-pi<2pifrac{d}{lambda}sinphi
Энэхүү тэгш бус байдлыг шийдвэрлэснээр бид тэгийн ойролцоох өвөрмөц байдлын бүсийн нөхцөлийг олж авна.
$$дэлгэц$$|sinphi|
Эндээс харахад өнцгийн өвөрмөц байдлын бүсийн хэмжээ нь хамаарлаас хамаардаг d/λБайна. Хэрэв d = 0.5λ, дараа нь дохионы ирэх чиглэл бүр нь "хувь хүн" бөгөөд өвөрмөц байдлын бүс нь бүх өнцгийг хамардаг. Хэрэв d = 2.0λ, тэгвэл 0, ±30, ±90 чиглэлүүд тэнцүү байна. Цацрагийн загвар дээр дифракцийн дэлбэн гарч ирдэг.
Ихэвчлэн чиглэлтэй антенны элементүүдийг ашиглан дифракцийн дэлбээг дарахыг эрэлхийлдэг. Энэ тохиолдолд антенны массивын цацрагийн бүрэн загвар нь нэг элементийн загвар ба изотроп элементийн массивын бүтээгдэхүүн юм. Нэг элементийн хэв маягийн параметрүүдийг ихэвчлэн антенны массивын хоёрдмол утгагүй бүсийн нөхцөл дээр үндэслэн сонгодог.
Гол дэлбэнгийн өргөн
антенны системийн үндсэн дэлбэнгийн өргөнийг тооцоолох инженерийн томьёо: $inline$Delta phi ≈ frac{lambda}{D}$inline$, энд D нь антенны онцлог хэмжээ. Энэ томъёог янз бүрийн төрлийн антен, түүний дотор толин тусгал антенуудад ашигладаг. Энэ нь антенны массивын хувьд ч хүчинтэй гэдгийг харуулъя.
Үндсэн дэлбэнгийн өргөнийг үндсэн максимумын ойролцоох хэв маягийн эхний тэгээр тодорхойлъё. Тоологч for $inline$F(phi)$inline$ нь $inline$sinphi=mfrac{lambda}{dN}$inline$ үед алга болно. Эхний тэг нь m = ±1-тэй тохирч байна. $inline$frac{lambda}{dN}<<1$inline$ бид $inline$Delta phi = 2frac{lambda}{dN}$inline$ авна.
Ихэвчлэн антенны чиглэлийн өргөнийг хагас чадлын түвшингээр (-3 дБ) тодорхойлно. Энэ тохиолдолд дараах илэрхийллийг ашиглана.
$$дэлгэц$$Дельта phi≈0.88фрак{lambda}{dN}$$дисплей$$
Жишээ нь:
Антенны массивын жингийн коэффициентийн өөр өөр далайцын утгыг тохируулах замаар үндсэн дэлбэнгийн өргөнийг хянах боломжтой. Гурван хуваарилалтыг авч үзье:
- Далайцын жигд тархалт (жин 1): $inline$w_n=1$inline$.
- Торны ирмэг хүртэл буурч буй далайцын утга (жин 2): $inline$w_n=0.5+0.3cos(2pifrac{n-1}{N}-pifrac{N-1}{N})$inline$
- Торны ирмэг хүртэл нэмэгдэж буй далайцын утга (жин 3): $inline$w_n=0.5-0.3cos(2pifrac{n-1}{N}-pifrac{N-1}{N})$inline$
Зураг дээр логарифмын масштабаар үүссэн хэвийн цацрагийн хэв маягийг харуулав.
Дараах чиг хандлагыг зурагнаас харж болно: массивын ирмэг хүртэл буурч буй жингийн коэффициентийн далайцын тархалт нь хэв маягийн гол дэлбэн өргөсгөх боловч хажуугийн дэлбэнгийн түвшин буурахад хүргэдэг. Антенны массивын ирмэг рүү нэмэгдэж буй далайцын утга нь эсрэгээр гол дэлбэн нарийсч, хажуугийн дэлбэнгийн түвшин нэмэгдэхэд хүргэдэг. Хэргийг хязгаарлахыг энд авч үзэх нь тохиромжтой:
- Хэт их элементүүдээс бусад бүх элементүүдийн жингийн коэффициентүүдийн далайц нь тэгтэй тэнцүү байна. Хамгийн гадна талын элементүүдийн жин нь нэгтэй тэнцүү байна. Энэ тохиолдолд тор нь цэг бүхий хоёр элементийн AR-тай тэнцүү болно D = (N-1)d. Дээр дурдсан томъёог ашиглан үндсэн дэлбээний өргөнийг тооцоолоход хэцүү биш юм. Энэ тохиолдолд хажуугийн хана нь дифракцийн максимум болж хувирч, үндсэн максимумтай нийлнэ.
- Төв элементийн жин нэгтэй тэнцүү, бусад нь тэгтэй тэнцүү байна. Энэ тохиолдолд бид үндсэндээ изотроп цацрагийн загвартай нэг антен хүлээн авсан.
Үндсэн максимумын чиглэл
Тиймээс бид AP AP-ийн гол дэлбэнгийн өргөнийг хэрхэн тохируулах талаар авч үзсэн. Одоо чиглэлээ хэрхэн удирдахыг харцгаая. Санаж үзье хүлээн авсан дохионы хувьд. Цацрагийн хэв маягийн дээд хэмжээг тодорхой чиглэлд $inline$phi_0$inline$ руу харахыг хүсье. Энэ нь энэ чиглэлээс хамгийн их хүчийг авах ёстой гэсэн үг юм. Энэ чиглэл нь фазын вектор $inline$textbf{s}(phi_0)$inline$-тай тохирч байна. N-хэмжээт векторын орон зай бөгөөд хүлээн авсан хүчийг энэ фазын векторын скаляр үржвэрийн квадрат ба жингийн коэффициентийн вектороор тодорхойлно. w. Хоёр векторын скаляр үржвэр нь тэдгээр нь хамгийн их байна , өөрөөр хэлбэл $inline$textbf{w}=beta textbf{s}(phi_0)$inline$, хаана β - зарим хэвийн болгох хүчин зүйл. Тиймээс, хэрэв бид шаардлагатай чиглэлд фазын вектортой тэнцүү жингийн векторыг сонговол цацрагийн хэв маягийн хамгийн их хэсгийг эргүүлнэ.
Дараах жингийн хүчин зүйлсийг жишээ болгон авч үзье: $inline$textbf{w}=textbf{s}(10°)$inline$
$$display$$w_n=exp{i2pifrac{d}{lambda}(n-1)sin(10pi/180)}$$display$$
Үүний үр дүнд бид 10 ° -ын чиглэлд гол максимум бүхий цацрагийн хэв маягийг олж авдаг.
Одоо бид ижил жингийн коэффициентийг ашигладаг, гэхдээ дохио хүлээн авахын тулд биш, харин дамжуулах. Дохио дамжуулах үед долгионы векторын чиглэл эсрэгээрээ өөрчлөгддөг гэдгийг энд анхаарч үзэх нь зүйтэй. Энэ нь элементүүд гэсэн үг юм хүлээн авах, дамжуулахын тулд тэдгээр нь экспонентийн тэмдгээр ялгаатай, өөрөөр хэлбэл. нийлмэл холболтоор хоорондоо холбогддог. Үүний үр дүнд бид -10 ° -ын чиглэлд дамжуулах цацрагийн хамгийн их загварыг олж авдаг бөгөөд энэ нь ижил жингийн коэффициент бүхий хүлээн авах цацрагийн загварын хамгийн их хэмжээтэй давхцдаггүй.Нөхцөл байдлыг засахын тулд үүнийг засах шаардлагатай. жингийн коэффициентүүдэд нарийн төвөгтэй коньюгацийг мөн хэрэглэнэ.
Антенны массивтай ажиллахдаа хүлээн авах, дамжуулах хэв маягийг бий болгох тайлбарласан шинж чанарыг үргэлж санаж байх ёстой.
Цацрагийн хэв маягаар тоглоцгооё
Хэд хэдэн өндөр
Цацрагийн хэв маягийн хоёр үндсэн максимумыг -5 ° ба 10 ° гэсэн чиглэлд бүрдүүлэх зорилтыг тавьцгаая. Үүнийг хийхийн тулд бид жингийн вектор болгон харгалзах чиглэлүүдийн фазын векторуудын жигнэсэн нийлбэрийг сонгоно.
$$дэлгэц$$textbf{w} = betatextbf{s}(10°)+(1-бета)textbf{s}(-5°)$$дисплей$$
Харьцааг тохируулах β Та гол дэлбээ хоорондын харьцааг тохируулж болно. Энд дахин вектор орон зайд юу болж байгааг харахад тохиромжтой. Хэрэв β 0.5-аас их бол жингийн коэффициентийн вектор нь ойролцоо байна s(10°), өөрөөр хэлбэл s(-5°). Жингийн вектор нь фазын аль нэгэнд ойртох тусам харгалзах скаляр үржвэр их байх тул харгалзах хамгийн их DP-ийн утга болно.
Гэсэн хэдий ч үндсэн дэлбээ хоёулаа хязгаарлагдмал өргөнтэй байдаг бөгөөд хэрэв бид хоёр ойрын чиглэлд тааруулахыг хүсвэл эдгээр дэлбээнүүд нэг болж, дунд чиглэл рүү чиглэнэ.
Нэг дээд ба тэг
Одоо цацрагийн хэв маягийн дээд хэмжээг $inline$phi_1=10°$inline$ чиглэлд тохируулахын зэрэгцээ $inline$phi_2=-5°$inline$ чиглэлээс ирж буй дохиог дарахыг оролдъё. Үүнийг хийхийн тулд та тохирох өнцгийн хувьд DN тэгийг тохируулах хэрэгтэй. Та үүнийг дараах байдлаар хийж болно.
$$display$$textbf{w}=textbf{s}_1-frac{textbf{s}_2^Htextbf{s}_1}{N}textbf{s}_2$$display$$
$inline$textbf{s}_1 = textbf{s}(10°)$inline$, болон $inline$textbf{s}_2 = textbf{s}(-5°)$inline$.
Жингийн векторыг сонгох геометрийн утга нь дараах байдалтай байна. Бид энэ векторыг хүсч байна w $inline$textbf{s}_1$inline$ дээр хамгийн их проекцтэй байсан ба нэгэн зэрэг $inline$textbf{s}_2$inline$ векторт ортогональ байсан. $inline$textbf{s}_1$inline$ векторыг хоёр гишүүнээр илэрхийлж болно: коллинеар вектор $inline$textbf{s}_2$inline$ ба ортогональ вектор $inline$textbf{s}_2$inline$. Асуудлын мэдэгдлийг хангахын тулд жингийн коэффициентийн вектор болгон хоёр дахь бүрэлдэхүүн хэсгийг сонгох шаардлагатай w. Скаляр үржвэрийг ашиглан $inline$textbf{s}_1$inline$ векторыг нормчлогдсон $inline$frac{textbf{s}_2}{sqrt{N}}$inline$ вектор дээр проекцлох замаар коллинеар бүрэлдэхүүнийг тооцоолж болно.
$$display$$textbf{s}_{1||}=frac{textbf{s}_2}{sqrt{N}}frac{textbf{s}_2^Htextbf{s}_1}{sqrt{N}} $$дэлгэц$$
Үүний дагуу анхны фазын вектор $inline$textbf{s}_1$inline$-аас түүний коллинеар бүрэлдэхүүнийг хасаад бид шаардлагатай жингийн векторыг олж авна.
Зарим нэмэлт тэмдэглэл
- Дээр дурдсан бүх газарт би жингийн векторыг хэвийн болгох асуудлыг орхигдуулсан, өөрөөр хэлбэл. түүний урт. Тиймээс жингийн векторыг хэвийн болгох нь антенны массивын цацрагийн хэв маягийн шинж чанарт нөлөөлөхгүй: үндсэн максимумын чиглэл, гол дэлбэнгийн өргөн гэх мэт. Энэ хэвийн байдал нь орон зайн боловсруулалтын нэгжийн гаралтын үед SNR-д нөлөөлөхгүй гэдгийг мөн харуулж болно. Үүнтэй холбогдуулан орон зайн дохио боловсруулах алгоритмыг авч үзэхдээ бид жингийн векторын нэгжийн хэвийн байдлыг ихэвчлэн хүлээн зөвшөөрдөг, i.e. $inline$textbf{w}^Htextbf{w}=1$inline$
- Антенны массивын хэв маягийг бүрдүүлэх боломжийг N элементийн тоогоор тодорхойлно. Илүү олон элемент байх тусам боломжууд улам өргөн болно. Орон зайн жингийн боловсруулалтыг хэрэгжүүлэхэд илүү их эрх чөлөөний зэрэгтэй байх тусам жингийн векторыг N хэмжээст орон зайд хэрхэн "мушгих" сонголтууд нэмэгддэг.
- Цацрагийн хэв маягийг хүлээн авах үед антенны массив нь физик байдлаар байдаггүй бөгөөд энэ бүхэн зөвхөн дохиог боловсруулдаг тооцоолох нэгжийн "төсөөлөлд" л байдаг. Энэ нь нэгэн зэрэг хэд хэдэн хэв маягийг нэгтгэж, өөр өөр чиглэлээс ирж буй дохиог бие даан боловсруулах боломжтой гэсэн үг юм. Дамжуулалтын хувьд бүх зүйл арай илүү төвөгтэй боловч өөр өөр мэдээллийн урсгалыг дамжуулахын тулд хэд хэдэн DN-г нэгтгэх боломжтой. Харилцаа холбооны систем дэх энэ технологийг гэж нэрлэдэг .
- Үзүүлсэн matlab кодыг ашигласнаар та DN-тэй өөрөө тоглож болно
Хууль% 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]);
Дасан зохицох антенны массив ашиглан ямар асуудлыг шийдэж болох вэ?
Үл мэдэгдэх дохиог оновчтой хүлээн авахХэрэв дохио ирэх чиглэл тодорхойгүй бол (хэрэв харилцаа холбооны суваг нь олон замтай бол ерөнхийдөө хэд хэдэн чиглэлүүд байдаг) антенны массиваар хүлээн авсан дохиог шинжилснээр жингийн оновчтой векторыг үүсгэх боломжтой. w ингэснээр орон зайн боловсруулалтын нэгжийн гаралтын SNR хамгийн их байх болно.
Арын дуу чимээний эсрэг хамгийн оновчтой дохио хүлээн авахЭнд асуудал дараах байдлаар тавигдаж байна: хүлээгдэж буй ашигтай дохионы орон зайн параметрүүд мэдэгдэж байгаа боловч гадаад орчинд хөндлөнгийн эх үүсвэрүүд байдаг. Дохио хүлээн авахад саад болох нөлөөллийг аль болох багасгахын тулд AP гаралтын SINR-ийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай.
Хэрэглэгчдэд хамгийн оновчтой дохио дамжуулахЭнэ асуудлыг гар утасны холбооны систем (4G, 5G), мөн Wi-Fi-д шийддэг. Үүний утга нь энгийн: хэрэглэгчийн санал хүсэлтийн суваг дахь тусгай туршилтын дохионы тусламжтайгаар холбооны сувгийн орон зайн шинж чанарыг үнэлж, түүний үндсэн дээр дамжуулахад оновчтой жингийн коэффициентийн векторыг сонгоно.
Өгөгдлийн урсгалын орон зайн олон талтДасан зохицох антенны массив нь хэд хэдэн хэрэглэгчдэд ижил давтамжтайгаар өгөгдөл дамжуулах боломжийг олгодог бөгөөд тэдгээр нь тус бүрийн хувьд тусдаа хэв маягийг бүрдүүлдэг. Энэ технологийг MU-MIMO гэж нэрлэдэг бөгөөд одоогоор харилцаа холбооны системд идэвхтэй хэрэгжиж байна (мөн хаа нэгтээ). Орон зайн мультиплекс хийх боломжийг жишээ нь 4G LTE гар утасны холбооны стандарт, IEEE802.11ay Wi-Fi стандарт, 5G гар утасны холбооны стандартад тусгасан болно.
Радаруудад зориулсан виртуал антенны массивДижитал антенны массив нь хэд хэдэн дамжуулагч антенны элементүүдийг ашиглан дохио боловсруулахад илүү том хэмжээтэй виртуал антенны массив үүсгэх боломжийг олгодог. Виртуал сүлжээ нь бодит сүлжээний бүх шинж чанартай байдаг ч хэрэгжүүлэхэд бага техник хангамж шаарддаг.
Цацрагийн эх үүсвэрийн параметрийн тооцооДасан зохицох антенны массив нь тоо, хүч, хүчийг тооцоолох асуудлыг шийдвэрлэх боломжийг олгодог. радио цацрагийн эх үүсвэр, янз бүрийн эх үүсвэрээс ирж буй дохионы хооронд статистик холболт тогтоох. Энэ асуудалд дасан зохицох антенны массивуудын гол давуу тал нь ойролцоох цацрагийн эх үүсвэрийг маш сайн шийдвэрлэх чадвар юм. Эх сурвалжууд, тэдгээрийн хоорондох өнцгийн зай нь антенны массивын цацрагийн хэв маягийн үндсэн дэлбэнгийн өргөнөөс бага байна (). Энэ нь голчлон дохионы вектор дүрслэл, сайн мэддэг дохионы загвар, түүнчлэн шугаман математикийн аппаратын ачаар боломжтой юм.
Анхаарал тавьсанд баярлалаа
Эх сурвалж: www.habr.com