Un formador de haz adaptativo es un sistema que realiza el procesamiento de señales espaciales adaptativas con una serie de transmisores o receptores. Las señales se combinan de una manera que aumenta la intensidad de la señal hacia / desde una dirección elegida. Las señales hacia / desde otras direcciones se combinan de manera benigna o destructiva, lo que resulta en la degradación de la señal hacia / desde la dirección no deseada. Esta técnica se utiliza tanto en matrices de radiofrecuencia como acústicas, y proporciona sensibilidad direccional sin mover físicamente una matriz de receptores o transmisores.
Motivación / Aplicaciones
La formación de haces adaptativa se desarrolló inicialmente en la década de 1960 para las aplicaciones militares de sonar y radar. [1] Existen varias aplicaciones modernas para la formación de haces, siendo una de las aplicaciones más visibles las redes inalámbricas comerciales como LTE . Las aplicaciones iniciales de la formación de haces adaptativa se centraron en gran medida en contramedidas electrónicas y de radar para mitigar el efecto de la interferencia de señales en el ámbito militar. [2]
- Los usos del radar se pueden ver aquí Radar de matriz en fase . Aunque no son estrictamente adaptativas, estas aplicaciones de radar utilizan la formación de haces estática o dinámica (exploración).
- Los estándares inalámbricos comerciales como 3GPP Long Term Evolution ( LTE (telecomunicaciones) ) e IEEE 802.16 WiMax se basan en la formación de haces adaptativa para habilitar servicios esenciales dentro de cada estándar. [3]
Conceptos básicos
Un sistema de formación de haces adaptativo se basa en principios de propagación de ondas y relaciones de fase. Consulte Interferencia constructiva y Formación de haces . Utilizando los principios de superposición de ondas, se crea una onda de mayor o menor amplitud (por ejemplo, retrasando y ponderando la señal recibida). El sistema de formación de haz adaptativo se adapta dinámicamente para maximizar o minimizar un parámetro deseado, como la relación señal-interferencia-más-ruido .
Esquemas adaptativos de formación de haces
Hay varias formas de abordar el diseño de formación de haces, el primer enfoque se implementó maximizando la relación señal / ruido ( SNR ) por Applebaum 1965. [4] Esta técnica adapta los parámetros del sistema para maximizar la potencia de la señal de recepción, mientras minimiza el ruido. (como interferencias o atascos). Otro enfoque es el método de error de mínimos cuadrados medios (LMS) implementado por Widrow, y el método de máxima verosimilitud (MLM), desarrollado en 1969 por Capon. [5] Tanto el algoritmo de Applebaum como el de Widrow son muy similares y convergen hacia una solución óptima. [6] Sin embargo, estas técnicas tienen inconvenientes de implementación. En 1974, Reed demostró una técnica conocida como Inversión de matriz de muestra (SMI). SMI determina directamente los pesos de la matriz de antenas adaptativas, a diferencia de los algoritmos de Applebaum y Widrow. [7]
Aquí se puede encontrar una explicación detallada de las técnicas adaptativas presentadas anteriormente:
- Algoritmo de mínimos cuadrados medios
- Ejemplo de algoritmo de inversión de matriz
- Algoritmo recursivo de mínimos cuadrados
- Método de gradiente conjugado
- Algoritmo de módulo constante
Ver también
- La formación de haces es un procesamiento de señales espaciales que hace que el haz espacial se enfoque en la dirección del objetivo y la señal de interferencia anulada por haz espacial.
- Smart Antennas son sistemas de antenas múltiples que tienen una de tres estructuras que son de entrada única y salida múltiple (SIMO), entrada múltiple y salida única (MISO) y estructuras de entrada múltiple y salida múltiple (MIMO).
- MIMO es un sistema de antena inteligente avanzado que tiene múltiples antenas de transmisión en el transmisor y múltiples antenas de recepción en el receptor.
Referencias
- ^ Blogh, J.; Hanzo, L. (2002). Sistemas de tercera generación y redes inalámbricas inteligentes: antenas inteligentes y modulación adaptativa . Prensa de Wiley-IEEE.
- ^ Monzingo, Robert A. Miller, Thomas W. (2004). Introducción a las matrices adaptables . Publicaciones SciTech.
- ^ Qinghua Li; Guangjie Li; Wookbong Lee; Moon-il Lee; Mazzarese, D .; Clerckx, B .; Zexian Li (mayo de 2010). "Técnicas MIMO en WiMAX y LTE: una descripción general de las características". Revista de comunicaciones IEEE . 48 (5): 86, 92. doi : 10.1109 / mcom.2010.5458368 .
- ^ Blogh, J.; Hanzo, L. (2002). Sistemas de tercera generación y redes inalámbricas inteligentes: antenas inteligentes y modulación adaptativa . Prensa de Wiley-IEEE.
- ^ Blogh, J.; Hanzo, L. (2002). Sistemas de tercera generación y redes inalámbricas inteligentes: antenas inteligentes y modulación adaptativa . Prensa de Wiley-IEEE.
- ^ Monzingo, Robert A. Miller, Thomas W. (2004). Introducción a las matrices adaptables . Publicaciones SciTech.
- ^ Blogh, J.; Hanzo, L. (2002). Sistemas de tercera generación y redes inalámbricas inteligentes: antenas inteligentes y modulación adaptativa . Prensa de Wiley-IEEE.