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什么是波束成形? 自适应波束成型

2021-04-09知识5

波束成形的背景由来 早在上世纪60年代就有采用天线分集接收的阵列信号处理技术,在电子对抗、相控阵雷达、声纳等通信设备中得到了高度重视。基于数字波束形成(DBF)的自适应阵列干扰置零技术,能够提高雷达系统的抗干扰能力,是新一代军用雷达必用的关键技术。定位通信系统通过传声器阵列获取声场信息,使用波束成形和功率谱估计原理,对信号进行处理,确定信号来波方向,从而可对信源进行精确定向。只不过,由于早年半导体技术还处在微米级,所以它没有在民用通信中发挥到理想的状态。而发展到WLAN阶段,特别是应用在个人通信中,信号传输距离和信道质量以及无线通信的抗干扰问题便成为瓶颈。支持高吞吐是WLAN技术发展历程的关键。802.11n主要是结合物理层和MAC层的优化,来充分提高WLAN技术的吞吐。此时,波束成形又有了用武之地。

学习阵列天线或波束成形的推荐参考书籍资料 可以看看《自适应滤波-时域自适应滤波和智能天线》这本书

无线技术的工作原理 假设满足天线传输窄带条件,即某一入射信号在各天线单元的响应输出只有相位差异而没有幅度变化,这些相位差异由入射信号到达各天线所走路线的长度差决定。若入射信号为平面波(只有一个入射方向),则这些相位差由载波波长、入射角度、天线位置分布唯一确定。给定一组加权值、一定的入射信号强度,不同入射角度的信号由于在天线问的相位差不同,合并器后的输出信号强度也会不同。智能天线是一种伸缩性较好的技术。在移动通信发展的早期,运营商为节约投资,总是希望用尽可能少的基站覆盖尽可能大的区域,这就意味着用户的信号在到达BTS(基站收发信设备)前可能经历了较长的传播路径,有较大的路径损耗(path loss),为使接收到的有用信号不至于低于门限,要么增加移动台的发射功率、要么增加基站天线的接收增益,由于移动台(特别是手机〕的发射功率通常是有限的,真正可行的是增加天线增益,相对而言用智能无线实现较大增益比用单天线容易。在移动通信发展中为扩大系统容量、支持更多用户,需要收缩小区范围、降低频率复用系数提高频率利用率,通常采用的方法是小区分裂和扇区化,随之而来的是干扰增加,原来被距离(其实是借助路径损耗)有效降低的CCI和MAI较大比例地增加。

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