Адаптивный формирователь луча - Adaptive beamformer

Адаптивный формирователь луча представляет собой систему , которая выполняет адаптивной пространственной обработки сигнала с множеством передатчиков или приемников. Сигналы комбинируются таким образом, чтобы усилить сигнал в выбранном направлении или наоборот. Сигналы в / из других направлений комбинируются мягким или деструктивным образом, что приводит к ухудшению сигнала в / из нежелательного направления. Этот метод используется как в радиочастотных, так и в акустических решетках и обеспечивает направленную чувствительность без физического перемещения массива приемников или передатчиков.

Мотивация / Приложения

Адаптивное формирование луча было первоначально разработано в 1960-х годах для военных применений гидролокаторов и радаров. Существует несколько современных приложений для формирования диаграммы направленности, одним из наиболее заметных приложений являются коммерческие беспроводные сети, такие как LTE . Первоначальные применения адаптивного формирования луча были в основном сосредоточены на радиолокационных и электронных средствах противодействия, чтобы смягчить эффект подавления сигнала в военной области.

  • Радар использует можно увидеть здесь фазированной РЛС массива . Хотя эти радарные приложения не являются строго адаптивными, они используют статическое или динамическое (сканирующее) формирование луча.
  • Коммерческие стандарты беспроводной связи, такие как 3GPP Long Term Evolution ( LTE (телекоммуникация) ) и IEEE 802.16 WiMax, полагаются на адаптивное формирование диаграммы направленности для обеспечения основных услуг в рамках каждого стандарта.

Базовые концепции

Система адаптивного формирования луча основана на принципах распространения волн и фазовых соотношений. См. Разделы « Конструктивная интерференция» и « Формирование луча» . Используя принципы наложения волн, создается волна с большей или меньшей амплитудой (например, путем задержки и взвешивания принятого сигнала). Система адаптивного формирования диаграммы направленности динамически адаптируется, чтобы максимизировать или минимизировать требуемый параметр, такой как отношение сигнал-помеха плюс шум .

Диаграмма усиления антенны, созданная путем регулировки фазы и амплитуды сигнала, передаваемого Tx1, Tx2 и Tx3. Динамическая регулировка фазы и амплитуды приведет к изменению диаграммы усиления антенны.

Адаптивные схемы формирования луча

Есть несколько способов приблизиться к дизайну формирования луча, первый подход был реализован путем максимизации отношения сигнал / шум ( SNR ) Applebaum 1965. Этот метод адаптирует параметры системы, чтобы максимизировать мощность принимаемого сигнала при минимизации шума (например, помехи или глушение). Другой подход - метод наименьших средних квадратов (LMS) ошибок, реализованный Widrow, и метод максимального правдоподобия (MLM), разработанный в 1969 году Capon. И алгоритмы Applebaum, и Widrow очень похожи и сходятся к оптимальному решению. Однако у этих методов есть недостатки в реализации. В 1974 году Рид продемонстрировал технику, известную как инверсия матрицы выборки (SMI). SMI определяет веса адаптивной антенной решетки напрямую, в отличие от алгоритмов Эпплбаума и Уидроу.

Подробное объяснение представленных выше адаптивных методов можно найти здесь:

Смотрите также

  • Формирование луча - это пространственная обработка сигнала, которая делает пространственный луч сфокусированным на целевом направлении и пространственный нейтральный сигнал помехи.
  • Интеллектуальные антенны - это системы с несколькими антеннами, имеющие одну из трех структур: с одним входом и несколькими выходами (SIMO), с несколькими входами и одним выходом (MISO) и с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO).
  • MIMO - это усовершенствованная интеллектуальная антенная система, которая имеет несколько передающих антенн на передатчике и несколько приемных антенн на приемнике.
Набор передатчиков и приемников, используемых для иллюстрации нескольких путей прохождения сигнала от передатчика к приемнику.

Ссылки