Adaptiv strålbildare

En adaptiv strålformare är ett system som utför adaptiv rumslig signalbehandling med en uppsättning sändare eller mottagare. Signalerna kombineras på ett sätt som ökar signalstyrkan till/från en vald riktning. Signaler till/från andra riktningar kombineras på ett godartat eller destruktivt sätt, vilket resulterar i försämring av signalen till/från den oönskade riktningen. Denna teknik används i både radiofrekvens- och akustiska arrayer, och ger riktningskänslighet utan att fysiskt flytta en array av mottagare eller sändare.

Motivation/Ansökningar

Adaptiv strålformning utvecklades ursprungligen på 1960-talet för militära tillämpningar av ekolod och radar. Det finns flera moderna applikationer för strålformning, en av de mest synliga applikationerna är kommersiella trådlösa nätverk som LTE . Initiala tillämpningar av adaptiv strålformning fokuserades till stor del på radar och elektroniska motåtgärder för att mildra effekten av signalstörning i den militära domänen.

Radaranvändning kan ses här Phased array radar . Även om de inte är strikt adaptiva, använder dessa radarapplikationer antingen statisk eller dynamisk (avsöknings-) strålformning.
Kommersiella trådlösa standarder som 3GPP Long Term Evolution ( LTE (telecommunication) ) och IEEE 802.16 WiMax förlitar sig på adaptiv strålformning för att möjliggöra viktiga tjänster inom varje standard.

Grundläggande koncept

Ett adaptivt strålformande system förlitar sig på principerna för vågutbredning och fasförhållanden. Se Konstruktiv störning och strålformning . Genom att använda principerna för överlagring av vågor skapas en våg med högre eller lägre amplitud (t.ex. genom att fördröja och vikta den mottagna signalen). Det adaptiva strålformningssystemet anpassar sig dynamiskt för att maximera eller minimera en önskad parameter, såsom Signal-till-interferens-plus-brusförhållande .

Ett antennförstärkningsmönster skapat genom att justera fasen och storleken på signalen som sänds av Tx1, Tx2 och Tx3. Dynamisk justering av fas och magnitud gör att antennförstärkningsmönstret ändras.

Adaptiva strålformningsscheman

Det finns flera sätt att närma sig strålformningsdesignen, det första tillvägagångssättet implementerades genom att maximera signal-brusförhållandet ( SNR ) av Applebaum 1965. Denna teknik anpassar systemparametrarna för att maximera mottagningssignalens effekt, samtidigt som bruset minimeras (t.ex. störningar eller störningar). Ett annat tillvägagångssätt är felmetoden Least Mean Squares (LMS) implementerad av Widrow och Maximum Likelihood Method (MLM), utvecklad 1969 av Capon. Både Applebaum- och Widrow-algoritmerna är väldigt lika och konvergerar mot en optimal lösning. Dessa tekniker har emellertid implementeringsnackdelar. 1974 demonstrerade Reed en teknik som kallas Sample-Matrix Inversion (SMI). SMI bestämmer de adaptiva antennernas vikter direkt, till skillnad från Applebaums och Widrows algoritmer.

En detaljerad förklaring av de adaptiva teknikerna som introducerades ovan finns här:

Se även

Beamforming är rumslig signalbehandling som gör att spatialstrålen fokuseras på målriktningen och den rumsliga strålens nollställda interferenssignal.
Smart Antennas är flera antennsystem som har en av tre strukturer som är strukturer med enkel ingång och multipel utgång (SIMO), multiple-input och single-output (MISO) och multiple-input och multiple-output (MIMO).
MIMO är ett avancerat smart antennsystem som har flera sändarantenner vid sändaren och flera mottagarantenner vid mottagaren.

En uppsättning sändare och mottagare som används för att illustrera de multipla signalvägarna från en sändare till en mottagare.