Адаптивный формирователь луча

Адаптивный формирователь луча — это система, которая выполняет адаптивную пространственную обработку сигналов с помощью массива передатчиков или приемников. Сигналы объединяются таким образом, чтобы увеличить мощность сигнала в/из выбранного направления. Сигналы в/из других направлений комбинируются благоприятным или деструктивным образом, что приводит к ухудшению качества сигнала в/из нежелательного направления. Этот метод используется как в радиочастотных, так и в акустических решетках и обеспечивает направленную чувствительность без физического перемещения решетки приемников или передатчиков.

Мотивация/Приложения

Адаптивное формирование луча было первоначально разработано в 1960-х годах для применения в военных целях гидролокаторов и радаров. ^[1] Существует несколько современных приложений для формирования луча, одним из наиболее заметных приложений являются коммерческие беспроводные сети, такие как LTE . Первоначальные применения адаптивного формирования луча были в основном сосредоточены на радиолокационном и электронном противодействии для смягчения эффекта помех сигнала в военной сфере. ^[2]

Использование радаров можно увидеть здесь . Радар с фазированной решеткой . Хотя эти радиолокационные 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, основаны на адаптивном формировании диаграммы направленности для обеспечения основных услуг в рамках каждого стандарта. ^[3]

Основные понятия

Адаптивная система формирования луча основана на принципах распространения волн и фазовых соотношениях. См. Конструктивное вмешательство и Формирование луча . Используя принципы наложения волн, создается волна с большей или меньшей амплитудой (например, путем задержки и взвешивания полученного сигнала). Адаптивная система формирования диаграммы направленности динамически адаптируется для максимизации или минимизации желаемого параметра, например отношения сигнала к помехам плюс шум .

Адаптивные схемы формирования луча

Существует несколько подходов к проектированию формирования диаграммы направленности. 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 при минимизации шума (например, помех или помех). Другой подход - это метод ошибок наименьших средних квадратов (LMS), реализованный Уидроу, и метод максимального правдоподобия (MLM), разработанный в 1969 году Кэпоном. ^[1] Алгоритмы 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 выборки-матрицы (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:

наименьших средних квадратов Алгоритм
обращения матрицы Пример алгоритма
Рекурсивный алгоритм наименьших квадратов
Метод сопряженных градиентов
постоянного модуля Алгоритм

См. также

Формирование луча — это пространственная обработка сигнала, которая фокусирует пространственный луч на целевом направлении и обнуляет интерференционный сигнал пространственного луча.
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.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д 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 . Научно-техническое издательство. {{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 . Научно-техническое издательство. {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[Blogh_&_Hanzo-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Блог, Дж. С.; Ханзо, Лайош (2002). Системы третьего поколения и интеллектуальные беспроводные сети: интеллектуальные антенны и адаптивная модуляция . Wiley-IEEE Press.

[2] Монзинго, Роберт А. Миллер, Томас В. (2004). Введение в адаптивные массивы . Научно-техническое издательство. {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[3] 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 .

[4] Монзинго, Роберт А. Миллер, Томас В. (2004). Введение в адаптивные массивы . Научно-техническое издательство. {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[1]

[2]

[3]

[4]