Magandang araw.
Ginugol ko ang mga nakaraang taon sa pagsasaliksik at paglikha ng iba't ibang mga algorithm para sa spatial na pagpoproseso ng signal sa adaptive antenna arrays, at patuloy na ginagawa ito bilang bahagi ng aking kasalukuyang gawain. Dito ko nais ibahagi ang mga kaalaman at pakulo na aking natuklasan para sa aking sarili. Umaasa ako na ito ay magiging kapaki-pakinabang para sa mga taong nagsisimulang pag-aralan ang bahaging ito ng pagpoproseso ng signal o sa mga interesado lang.
Ano ang adaptive antenna array?
– ito ay isang hanay ng mga elemento ng antenna na inilagay sa espasyo sa ilang paraan. Ang isang pinasimple na istraktura ng adaptive antenna array, na aming isasaalang-alang, ay maaaring katawanin sa sumusunod na anyo:
Ang mga adaptive antenna array ay kadalasang tinatawag na "matalinong" antenna (). Ang ginagawang "matalino" ng array ng antenna ay ang spatial signal processing unit at ang mga algorithm na ipinapatupad dito. Sinusuri ng mga algorithm na ito ang natanggap na signal at bumubuo ng isang set ng weighting coefficients $inline$w_1…w_N$inline$, na tumutukoy sa amplitude at paunang yugto ng signal para sa bawat elemento. Tinutukoy ng ibinigay na pamamahagi ng amplitude-phase ang buong sala-sala sa kabuuan. Ang kakayahang mag-synthesize ng isang pattern ng radiation ng kinakailangang hugis at baguhin ito sa panahon ng pagproseso ng signal ay isa sa mga pangunahing tampok ng adaptive antenna arrays, na nagbibigay-daan sa paglutas ng isang malawak na hanay ng mga problema. . Ngunit una sa lahat.
Paano nabuo ang pattern ng radiation?
nailalarawan ang lakas ng signal na ibinubuga sa isang tiyak na direksyon. Para sa pagiging simple, ipinapalagay namin na ang mga elemento ng sala-sala ay isotropic, i.e. para sa bawat isa sa kanila, ang kapangyarihan ng ipinalabas na signal ay hindi nakasalalay sa direksyon. Ang amplification o attenuation ng kapangyarihan na ibinubuga ng grating sa isang tiyak na direksyon ay nakuha dahil sa Mga electromagnetic wave na ibinubuga ng iba't ibang elemento ng antenna array. Ang isang matatag na pattern ng interference para sa mga electromagnetic wave ay posible lamang kung sila , ibig sabihin. hindi dapat magbago ang phase difference ng mga signal sa paglipas ng panahon. Sa isip, ang bawat elemento ng hanay ng antenna ay dapat magningning sa parehong dalas ng carrier $inline$f_{0}$inline$. Gayunpaman, sa pagsasagawa, ang isang tao ay kailangang gumawa ng mga signal ng narrowband na may spectrum ng finite width $inline$Delta f << f_{0}$inline$.
Hayaang ang lahat ng elemento ng AR ay naglalabas ng parehong signal $inline$x_n(t)=u(t)$inline$. Pagkatapos ay sa sa receiver, ang signal na natanggap mula sa n-th elemento ay maaaring katawanin sa anyo:
$$display$$a_n(t) = u(t-tau_n)e^{i2pi f_0(t-tau_n)}$$display$$
kung saan ang $inline$tau_n$inline$ ay ang pagkaantala sa pagpapalaganap ng signal mula sa elemento ng antenna patungo sa receiving point.
Ang ganoong senyales ay "parang-harmonic", at upang matugunan ang kondisyon ng pagkakaugnay, kinakailangan na ang pinakamataas na pagkaantala sa pagpapalaganap ng mga electromagnetic wave sa pagitan ng alinmang dalawang elemento ay mas mababa kaysa sa katangian ng oras ng pagbabago sa signal envelope $inline$T$inline$, i.e. $inline$u(t-tau_n) ≈ u(t-tau_m)$inline$. Kaya, ang kondisyon para sa pagkakaugnay ng isang signal ng makitid na banda ay maaaring isulat bilang mga sumusunod:
$$display$$T≈frac{1}{Delta f}>>frac{D_{max}}{c}=max(tau_k-tau_m) $$display$$
kung saan ang $inline$D_{max}$inline$ ay ang maximum na distansya sa pagitan ng mga elemento ng AR, at ang $inline$с$inline$ ay ang bilis ng liwanag.
Kapag natanggap ang isang signal, ang magkakaugnay na pagbubuod ay isinasagawa nang digital sa spatial processing unit. Sa kasong ito, ang kumplikadong halaga ng digital na signal sa output ng bloke na ito ay tinutukoy ng expression:
$$display$$y=sum_{n=1}^Nw_n^*x_n$$display$$
Ito ay mas maginhawa upang kumatawan sa huling expression sa form N-dimensional complex vectors sa matrix form:
$$display$$y=(textbf{w},textbf{x})=textbf{w}^Htextbf{x}$$display$$
saan w и x ay mga column vector, at $inline$(.)^H$inline$ ang operasyon .
Ang representasyon ng vector ng mga signal ay isa sa mga pangunahing kapag nagtatrabaho sa mga array ng antenna, dahil madalas na nagbibigay-daan sa iyo upang maiwasan ang masalimuot na mga kalkulasyon sa matematika. Bilang karagdagan, ang pagkilala sa isang signal na natanggap sa isang tiyak na sandali sa oras gamit ang isang vector ay kadalasang nagbibigay-daan sa isa na mag-abstract mula sa tunay na pisikal na sistema at maunawaan kung ano ang eksaktong nangyayari mula sa punto ng view ng geometry.
Upang kalkulahin ang pattern ng radiation ng isang array ng antenna, kailangan mong itak at sunud-sunod na "ilunsad" ang isang set ng mula sa lahat ng posibleng direksyon. Sa kasong ito, ang mga halaga ng mga elemento ng vector x ay maaaring katawanin sa sumusunod na anyo:
$$display$$x_n=s_n=exp{-i(textbf{k}(phi,theta),textbf{r}_n)}$$display$$
saan k - , $inline$phi$inline$ at $inline$theta$inline$ – и , na nagpapakilala sa direksyon ng pagdating ng isang plane wave, ang $inline$textbf{r}_n$inline$ ay ang coordinate ng elemento ng antenna, ang $inline$s_n$inline$ ay ang elemento ng phasing vector s wave wave na may wave vector k (sa panitikang Ingles ang phasing vector ay tinatawag na steerage vector). Depende sa squared amplitude ng dami y mula sa $inline$phi$inline$ at $inline$theta$inline$ ay tinutukoy ang radiation pattern ng antenna array para sa pagtanggap para sa isang naibigay na vector ng weighting coefficients w.
Mga tampok ng antenna array radiation pattern
Maginhawang pag-aralan ang mga pangkalahatang katangian ng radiation pattern ng antenna arrays sa isang linear na equidistant antenna array sa horizontal plane (ibig sabihin, ang pattern ay nakasalalay lamang sa azimuthal angle $inline$phi$inline$). Maginhawa mula sa dalawang punto ng view: analytical kalkulasyon at visual na pagtatanghal.
Kalkulahin natin ang DN para sa isang unit weight vector ($inline$w_n=1, n = 1 ... N$inline$), kasunod ng inilarawan lapitan.
Math dito
Projection ng wave vector papunta sa vertical axis: $inline$k_v=-frac{2pi}{lambda}sinphi$inline$
Vertical coordinate ng antenna element na may index n: $inline$r_{nv}=(n-1)d$inline$
Dito d – panahon ng hanay ng antenna (distansya sa pagitan ng mga katabing elemento), λ — haba ng daluyong. Lahat ng iba pang elemento ng vector r ay katumbas ng zero.
Ang signal na natanggap ng antenna array ay naitala sa sumusunod na anyo:
$$display$$y=sum_{n=1}^{N}1 ⋅exp{i2pi nfrac{d}{lambda}sinphi}$$display$$
Ilapat natin ang formula para sa 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}$$display$$
Bilang resulta, nakukuha namin ang:
$$display$$F(phi)=|y|^2=frac{sin^2(pi frac{Nd}{lambda}sinphi)}{sin^2(pi frac{d}{lambda}sinphi)} $ $display$$
Dalas ng pattern ng radiation
Ang resultang antenna array radiation pattern ay isang panaka-nakang pag-andar ng sine ng anggulo. Nangangahulugan ito na sa ilang mga halaga ng ratio d/λ mayroon itong diffraction (karagdagang) maxima.
Hindi-standardized na pattern ng radiation ng antenna array para sa N = 5
Normalized radiation pattern ng antenna array para sa N = 5 sa polar coordinate system
Ang posisyon ng "diffraction detector" ay maaaring matingnan nang direkta mula sa para sa DN. Gayunpaman, susubukan naming maunawaan kung saan sila nanggaling sa pisikal at geometrically (sa N-dimensional space).
elemento vector s ay mga kumplikadong exponents na $inline$e^{iPsi n}$inline$, ang mga value nito ay tinutukoy ng value ng generalized na angle $inline$Psi = 2pi frac{d}{lambda}sinphi$inline$. Kung mayroong dalawang pangkalahatang anggulo na tumutugma sa magkakaibang direksyon ng pagdating ng isang alon ng eroplano, kung saan $inline$Psi_1 = Psi_2 + 2pi m$inline$, nangangahulugan ito ng dalawang bagay:
- Pisikal: ang mga harap ng alon ng eroplano na nagmumula sa mga direksyong ito ay nagbubunsod ng magkaparehong amplitude-phase na mga pamamahagi ng mga electromagnetic oscillations sa mga elemento ng antenna array.
- Geometrically: para sa dalawang direksyon na ito ay nag-tutugma.
Ang mga direksyon ng pagdating ng alon na nauugnay sa paraang ito ay katumbas mula sa punto ng view ng hanay ng antenna at hindi nakikilala sa bawat isa.
Paano matukoy ang rehiyon ng mga anggulo kung saan ang isang pangunahing maximum ng DP ay palaging namamalagi? Gawin natin ito sa paligid ng zero azimuth mula sa mga sumusunod na pagsasaalang-alang: ang magnitude ng phase shift sa pagitan ng dalawang magkatabing elemento ay dapat nasa hanay mula $inline$-pi$inline$ hanggang $inline$pi$inline$.
$$display$$-pi<2pifrac{d}{lambda}sinphi<pi$$display$$
Sa paglutas ng hindi pagkakapantay-pantay na ito, nakukuha namin ang kundisyon para sa rehiyon ng pagiging natatangi sa paligid ng zero:
$$display$$|sinphi|<frac{lambda}{2d}$$display$$
Ito ay makikita na ang laki ng rehiyon ng uniqueness sa anggulo ay depende sa kaugnayan d/λ. Kung d = 0.5λ, kung gayon ang bawat direksyon ng pagdating ng signal ay "indibidwal", at ang rehiyon ng pagiging natatangi ay sumasaklaw sa buong hanay ng mga anggulo. Kung d = 2.0λ, pagkatapos ay ang mga direksyon 0, ±30, ±90 ay katumbas. Lumilitaw ang diffraction lobes sa pattern ng radiation.
Karaniwan, ang mga diffraction lobe ay hinahangad na pigilan gamit ang mga elemento ng directional antenna. Sa kasong ito, ang kumpletong pattern ng radiation ng array ng antenna ay ang produkto ng pattern ng isang elemento at isang hanay ng mga isotropic na elemento. Ang mga parameter ng pattern ng isang elemento ay kadalasang pinipili batay sa kondisyon para sa rehiyon na walang malabo ng array ng antenna.
Lapad ng pangunahing lobe
formula ng engineering para sa pagtatantya ng lapad ng pangunahing lobe ng isang antenna system: $inline$Delta phi ≈ frac{lambda}{D}$inline$, kung saan ang D ay ang katangiang laki ng antenna. Ang formula ay ginagamit para sa iba't ibang uri ng mga antenna, kabilang ang mga salamin. Ipakita natin na valid din ito para sa mga arrays ng antenna.
Tukuyin natin ang lapad ng pangunahing lobe sa pamamagitan ng mga unang zero ng pattern sa paligid ng pangunahing maximum. Numerator para sa $inline$F(phi)$inline$ ay naglalaho kapag $inline$sinphi=mfrac{lambda}{dN}$inline$. Ang unang mga zero ay tumutugma sa m = ±1. $inline$frac{lambda}{dN}<<1$inline$ nakukuha namin ang $inline$Delta phi = 2frac{lambda}{dN}$inline$.
Karaniwan, ang lapad ng pattern ng directivity ng antenna ay tinutukoy ng antas ng kalahating kapangyarihan (-3 dB). Sa kasong ito, gamitin ang expression:
$$display$$Delta phi≈0.88frac{lambda}{dN}$$display$$
Halimbawa
Ang lapad ng pangunahing umbok ay maaaring kontrolin sa pamamagitan ng pagtatakda ng iba't ibang mga halaga ng amplitude para sa mga antenna array weighting coefficients. Isaalang-alang natin ang tatlong pamamahagi:
- Uniform amplitude distribution (weights 1): $inline$w_n=1$inline$.
- Bumababa ang mga halaga ng amplitude patungo sa mga gilid ng grating (mga timbang 2): $inline$w_n=0.5+0.3cos(2pifrac{n-1}{N}-pifrac{N-1}{N})$inline$
- Ang mga halaga ng amplitude ay tumataas patungo sa mga gilid ng grating (mga timbang 3): $inline$w_n=0.5-0.3cos(2pifrac{n-1}{N}-pifrac{N-1}{N})$inline$
Ipinapakita ng figure ang nagresultang normalized na mga pattern ng radiation sa isang logarithmic scale:
Ang mga sumusunod na uso ay maaaring masubaybayan mula sa figure: ang pamamahagi ng mga amplitude ng koepisyent ng timbang na bumababa patungo sa mga gilid ng array ay humahantong sa isang pagpapalawak ng pangunahing umbok ng pattern, ngunit isang pagbaba sa antas ng mga lobe sa gilid. Ang mga halaga ng amplitude ay tumataas patungo sa mga gilid ng hanay ng antenna, sa kabaligtaran, ay humantong sa isang pagpapaliit ng pangunahing umbok at isang pagtaas sa antas ng mga lobe sa gilid. Maginhawang isaalang-alang ang paglimita sa mga kaso dito:
- Ang mga amplitude ng mga weighting coefficient ng lahat ng mga elemento maliban sa mga extreme ay katumbas ng zero. Ang mga timbang para sa mga pinakalabas na elemento ay katumbas ng isa. Sa kasong ito, ang sala-sala ay magiging katumbas ng dalawang elementong AR na may tuldok D = (N-1)d. Hindi mahirap tantiyahin ang lapad ng pangunahing talulot gamit ang formula na ipinakita sa itaas. Sa kasong ito, ang mga sidewall ay magiging diffraction maxima at ihanay sa pangunahing maximum.
- Ang bigat ng gitnang elemento ay katumbas ng isa, at lahat ng iba ay katumbas ng zero. Sa kasong ito, mahalagang nakatanggap kami ng isang antenna na may pattern ng isotropic radiation.
Direksyon ng pangunahing maximum
Kaya, tiningnan namin kung paano mo maisasaayos ang lapad ng pangunahing lobe ng AP AP. Ngayon tingnan natin kung paano patnubayan ang direksyon. Tandaan natin para sa natanggap na signal. Nais nating tumingin ang maximum ng pattern ng radiation sa isang tiyak na direksyon $inline$phi_0$inline$. Nangangahulugan ito na ang pinakamataas na kapangyarihan ay dapat matanggap mula sa direksyong ito. Ang direksyong ito ay tumutugma sa phasing vector na $inline$textbf{s}(phi_0)$inline$ in N-dimensional vector space, at ang natanggap na kapangyarihan ay tinukoy bilang parisukat ng scalar product ng phasing vector na ito at ang vector ng weighting coefficients w. Ang scalar product ng dalawang vectors ay maximum kapag sila , ibig sabihin. $inline$textbf{w}=beta textbf{s}(phi_0)$inline$, kung saan β – ilang normalizing factor. Kaya, kung pipiliin natin ang vector ng timbang na katumbas ng phasing vector para sa kinakailangang direksyon, iikot natin ang maximum ng pattern ng radiation.
Isaalang-alang ang sumusunod na mga salik sa pagtimbang bilang isang halimbawa: $inline$textbf{w}=textbf{s}(10°)$inline$
$$display$$w_n=exp{i2pifrac{d}{lambda}(n-1)sin(10pi/180)}$$display$$
Bilang resulta, nakakakuha kami ng pattern ng radiation na may pangunahing maximum sa direksyon na 10°.
Ngayon inilalapat namin ang parehong mga koepisyent ng timbang, ngunit hindi para sa pagtanggap ng signal, ngunit para sa paghahatid. Ito ay nagkakahalaga ng pagsasaalang-alang dito na kapag nagpapadala ng isang senyas, ang direksyon ng wave vector ay nagbabago sa kabaligtaran. Nangangahulugan ito na ang mga elemento para sa pagtanggap at paghahatid ay naiiba sila sa tanda ng exponent, i.e. ay magkakaugnay sa pamamagitan ng kumplikadong banghay. Bilang resulta, nakukuha namin ang maximum na pattern ng radiation para sa paghahatid sa direksyon na -10°, na hindi tumutugma sa maximum na pattern ng radiation para sa pagtanggap na may parehong mga koepisyent ng timbang. Upang itama ang sitwasyon, kinakailangan na ilapat din ang kumplikadong conjugation sa mga weight coefficient.
Ang inilarawan na tampok ng pagbuo ng mga pattern para sa pagtanggap at paghahatid ay dapat palaging isaisip kapag nagtatrabaho sa mga array ng antenna.
Maglaro tayo sa pattern ng radiation
Ilang mataas
Itakda natin ang gawain ng pagbuo ng dalawang pangunahing maxima ng pattern ng radiation sa direksyon: -5° at 10°. Upang gawin ito, pipiliin namin bilang weight vector ang weighted sum ng phasing vectors para sa mga kaukulang direksyon.
$$display$$textbf{w} = betatextbf{s}(10°)+(1-beta)textbf{s}(-5°)$$display$$
Pagsasaayos ng ratio β Maaari mong ayusin ang ratio sa pagitan ng mga pangunahing petals. Narito muli ito ay maginhawa upang tingnan kung ano ang nangyayari sa vector space. Kung β ay mas malaki sa 0.5, kung gayon ang vector ng weighting coefficients ay mas malapit sa s(10°), kung hindi sa s(-5°). Kung mas malapit ang vector ng timbang sa isa sa mga phasor, mas malaki ang katumbas na produkto ng scalar, at samakatuwid ang halaga ng katumbas na maximum na DP.
Gayunpaman, ito ay nagkakahalaga ng pagsasaalang-alang na ang parehong mga pangunahing petals ay may isang may hangganan na lapad, at kung gusto nating mag-tune sa dalawang malapit na direksyon, ang mga talulot na ito ay magsasama sa isa, na nakatuon sa ilang gitnang direksyon.
Isang maximum at zero
Ngayon subukan nating i-adjust ang maximum ng pattern ng radiation sa direksyon na $inline$phi_1=10°$inline$ at sabay na pigilan ang signal na nagmumula sa direksyon na $inline$phi_2=-5°$inline$. Upang gawin ito, kailangan mong itakda ang DN zero para sa kaukulang anggulo. Magagawa mo ito tulad ng sumusunod:
$$display$$textbf{w}=textbf{s}_1-frac{textbf{s}_2^Htextbf{s}_1}{N}textbf{s}_2$$display$$
kung saan ang $inline$textbf{s}_1 = textbf{s}(10°)$inline$, at $inline$textbf{s}_2 = textbf{s}(-5°)$inline$.
Ang geometric na kahulugan ng pagpili ng weight vector ay ang mga sumusunod. Gusto namin itong vector w nagkaroon ng maximum na projection sa $inline$textbf{s}_1$inline$ at sa parehong oras ay orthogonal sa vector na $inline$textbf{s}_2$inline$. Ang vector na $inline$textbf{s}_1$inline$ ay maaaring katawanin bilang dalawang termino: isang collinear vector na $inline$textbf{s}_2$inline$ at isang orthogonal vector na $inline$textbf{s}_2$inline$. Upang masiyahan ang pahayag ng problema, kinakailangang piliin ang pangalawang bahagi bilang isang vector ng mga koepisyent ng timbang w. Maaaring kalkulahin ang collinear component sa pamamagitan ng pag-project ng vector na $inline$textbf{s}_1$inline$ sa normalized vector na $inline$frac{textbf{s}_2}{sqrt{N}}$inline$ gamit ang scalar product.
$$display$$textbf{s}_{1||}=frac{textbf{s}_2}{sqrt{N}}frac{textbf{s}_2^Htextbf{s}_1}{sqrt{N}} $$display$$
Alinsunod dito, ang pagbabawas ng collinear na bahagi nito mula sa orihinal na phasing vector na $inline$textbf{s}_1$inline$, makuha namin ang kinakailangang weight vector.
Ilang karagdagang tala
- Kahit saan sa itaas, tinanggal ko ang isyu ng pag-normalize ng weight vector, i.e. ang haba nito. Kaya, ang normalisasyon ng weight vector ay hindi nakakaapekto sa mga katangian ng antenna array radiation pattern: ang direksyon ng pangunahing maximum, ang lapad ng pangunahing lobe, atbp. Maaari ding ipakita na ang normalisasyong ito ay hindi nakakaapekto sa SNR sa output ng spatial processing unit. Sa pagsasaalang-alang na ito, kapag isinasaalang-alang ang spatial signal processing algorithm, karaniwan naming tinatanggap ang isang unit normalization ng weight vector, i.e. $inline$textbf{w}^Htextbf{w}=1$inline$
- Ang mga posibilidad para sa pagbuo ng isang pattern ng isang array ng antenna ay tinutukoy ng bilang ng mga elemento N. Kung mas maraming elemento, mas malawak ang mga posibilidad. Ang mas maraming antas ng kalayaan kapag nagpapatupad ng spatial na pagpoproseso ng timbang, mas maraming opsyon para sa kung paano "i-twist" ang weight vector sa N-dimensional na espasyo.
- Kapag tumatanggap ng mga pattern ng radiation, ang hanay ng antenna ay hindi pisikal na umiiral, at ang lahat ng ito ay umiiral lamang sa "imahinasyon" ng yunit ng computing na nagpoproseso ng signal. Nangangahulugan ito na sa parehong oras posible na mag-synthesize ng ilang mga pattern at independiyenteng magproseso ng mga signal na nagmumula sa iba't ibang direksyon. Sa kaso ng paghahatid, ang lahat ay medyo mas kumplikado, ngunit posible ring mag-synthesize ng ilang mga DN upang magpadala ng iba't ibang mga stream ng data. Ang teknolohiyang ito sa mga sistema ng komunikasyon ay tinatawag .
- Gamit ang ipinakitang matlab code, maaari mong paglaruan ang DN mismo
Kodigo% 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]);
Anong mga problema ang maaaring malutas gamit ang adaptive antenna array?
Pinakamainam na pagtanggap ng isang hindi kilalang signalKung ang direksyon ng pagdating ng signal ay hindi alam (at kung ang channel ng komunikasyon ay multipath, sa pangkalahatan ay may ilang mga direksyon), pagkatapos ay sa pamamagitan ng pagsusuri sa signal na natanggap ng antenna array, posible na bumuo ng isang pinakamainam na vector ng timbang. w upang ang SNR sa output ng spatial processing unit ay magiging maximum.
Pinakamainam na pagtanggap ng signal laban sa ingay sa backgroundNarito ang problema ay ibinabanta tulad ng sumusunod: ang mga spatial na parameter ng inaasahang kapaki-pakinabang na signal ay kilala, ngunit may mga pinagmumulan ng panghihimasok sa panlabas na kapaligiran. Kinakailangang i-maximize ang SINR sa output ng AP, na pinapaliit ang impluwensya ng interference sa pagtanggap ng signal hangga't maaari.
Pinakamainam na paghahatid ng signal sa gumagamitAng problemang ito ay nalutas sa mga mobile na sistema ng komunikasyon (4G, 5G), pati na rin sa Wi-Fi. Ang kahulugan ay simple: sa tulong ng mga espesyal na signal ng pilot sa channel ng feedback ng gumagamit, ang mga spatial na katangian ng channel ng komunikasyon ay tinasa, at sa batayan nito, napili ang vector ng weighting coefficients na pinakamainam para sa paghahatid.
Spatial multiplexing ng mga stream ng dataAng mga adaptive antenna arrays ay nagbibigay-daan sa paghahatid ng data sa ilang user nang sabay-sabay sa parehong frequency, na bumubuo ng indibidwal na pattern para sa bawat isa sa kanila. Ang teknolohiyang ito ay tinatawag na MU-MIMO at kasalukuyang aktibong ipinapatupad (at sa isang lugar na) sa mga sistema ng komunikasyon. Ang posibilidad ng spatial multiplexing ay ibinibigay, halimbawa, sa 4G LTE mobile communication standard, IEEE802.11ay Wi-Fi standard, at 5G mobile communication standards.
Virtual antenna arrays para sa mga radarGinagawang posible ng mga digital antenna array, gamit ang ilang nagpapadalang elemento ng antenna, na bumuo ng virtual antenna array na may mas malalaking sukat para sa pagpoproseso ng signal. Ang isang virtual na grid ay may lahat ng mga katangian ng isang tunay, ngunit nangangailangan ng mas kaunting hardware upang ipatupad.
Pagtatantya ng mga parameter ng mga pinagmumulan ng radiationAng mga adaptive antenna arrays ay nagbibigay-daan sa paglutas ng problema sa pagtantya ng numero, kapangyarihan, pinagmumulan ng paglabas ng radyo, magtatag ng istatistikal na koneksyon sa pagitan ng mga signal mula sa iba't ibang pinagmumulan. Ang pangunahing bentahe ng adaptive antenna arrays sa bagay na ito ay ang kakayahang mag-super-resolve ng mga malapit na mapagkukunan ng radiation. Mga Pinagmumulan, ang angular na distansya sa pagitan ng kung saan ay mas mababa kaysa sa lapad ng pangunahing lobe ng antenna array radiation pattern (). Pangunahing posible ito dahil sa representasyon ng vector ng signal, ang kilalang modelo ng signal, pati na rin ang apparatus ng linear mathematics.
Salamat sa iyong pansin.
Pinagmulan: www.habr.com