Адаптивный формирователь луча
Адаптивный формирователь луча — это система, которая выполняет адаптивную пространственную обработку сигнала с массивом передатчиков или приемников. Сигналы объединяются таким образом, что увеличивают мощность сигнала в/из выбранного направления. Сигналы в/из других направлений объединяются благоприятным или разрушительным образом, что приводит к ухудшению сигнала в/из нежелательного направления. Эта технология используется как в радиочастотных, так и в акустических массивах 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 приложений сонаров и радаров. [1] Существует несколько современных приложений для формирования луча, одним из наиболее заметных приложений являются коммерческие беспроводные сети, такие как LTE . Первоначальные приложения адаптивного формирования луча были в основном сосредоточены на радарах и электронных контрмерах для смягчения эффекта глушения сигнала в военной области. [2]
- Использование радаров можно увидеть здесь Фазированная антенная решетка радара . Хотя эти радарные приложения не являются строго адаптивными, они используют либо статическое, либо динамическое (сканирующее) формирование луча.
- Коммерческие стандарты беспроводной связи, такие как 3GPP Long Term Evolution ( LTE (телекоммуникации) ) и IEEE 802.16 WiMax, используют адаптивное формирование луча для обеспечения основных услуг в рамках каждого стандарта. [3]
Основные понятия
Система адаптивного формирования луча основана на принципах распространения волн и фазовых соотношениях. См. Конструктивная интерференция и Формирование луча . Используя принципы наложения волн, создается волна с большей или меньшей амплитудой (например, путем задержки и взвешивания полученного сигнала). Система адаптивного формирования луча динамически адаптируется для максимизации или минимизации желаемого параметра, например, отношения сигнал-помеха-плюс-шум .
Адаптивные схемы формирования луча
Существует несколько способов подхода к проектированию формирования луча, первый подход был реализован путем максимизации отношения сигнал/шум ( SNR ) Эпплбаумом в 1965 году. [1] Этот метод адаптирует параметры системы для максимизации мощности принимаемого сигнала, одновременно минимизируя шум (такой как помехи или глушение). Другой подход - метод наименьших средних квадратов (LMS), реализованный Уидроу, и метод максимального правдоподобия (MLM), разработанный в 1969 году Кейпоном. [1] Оба алгоритма Эпплбаума и Уидроу очень похожи и сходятся к оптимальному решению. [4] Однако эти методы имеют недостатки реализации. В 1974 году Рид продемонстрировал метод, известный как инверсия матрицы выборки (SMI). SMI определяет веса адаптивной антенной решетки напрямую, в отличие от алгоритмов Эпплбаума и Уидроу. [1]
Подробное объяснение представленных выше адаптивных методов можно найти здесь:
- Алгоритм наименьших средних квадратов
- Пример алгоритма инверсии матрицы
- Рекурсивный алгоритм наименьших квадратов
- Метод сопряженных градиентов
- Алгоритм постоянного модуля
Смотрите также
- Формирование луча — это пространственная обработка сигнала, которая фокусирует пространственный луч на целевом направлении и устраняет помехи в пространственном луче.
- Умные антенны — это многоантенные системы, 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.
Ссылки
- ^ abcd Блог, Дж. С.; Ханзо, Лайош (2002). Системы третьего поколения и интеллектуальные беспроводные сети: интеллектуальные антенны и адаптивная модуляция . Wiley-IEEE Press.
- ^ Монзинго, Роберт А. Миллер, Томас В. (2004). Введение в адаптивные массивы . SciTech Publishing.
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Цинхуа Ли; Гуанцзе Ли; Вукбонг Ли; Мун-ил Ли; Маццаре, Д.; Клерк, Б.; Цзэсиан Ли (май 2010 г.). «Методы MIMO в WiMAX и LTE: обзор функций». Журнал коммуникаций IEEE . 48 (5): 86, 92. doi :10.1109/mcom.2010.5458368.
- ^ Монзинго, Роберт А. Миллер, Томас В. (2004). Введение в адаптивные массивы . SciTech Publishing.
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
