Kako deluje pametna antena?

Pametna antena, znana tudi kot prilagodljiva antena ali inteligentna antena, uporablja tehnike obdelave signalov za izboljšanje kakovosti in zanesljivosti brezžične komunikacije. Za razliko od tradicionalnih anten, ki enakomerno prenašajo in sprejemajo signale v vse smeri, pametne antene dinamično prilagajajo svoj vzorec sevanja, da optimizirajo moč signala v želeni smeri in zavirajo motnje iz drugih virov. To dosežemo z več ključnimi komponentami in tehnikami:

Ključne komponente:

* Več antenskih elementov: Sistem pametne antene je sestavljen iz niza več antenskih elementov, ki so običajno razporejeni v specifični geometriji (linearna, krožna, ravninska). Vsak element prejme ali prenaša nekoliko drugačno različico signala.

* Enota za obdelavo signalov: To so "možgani" sistema. Združuje signale, ki jih prejmejo posamezni antenski elementi z uporabo prefinjenih algoritmov za izvajanje oblikovanja žarkov in motenj.

* Ocena kanala: Enota za obdelavo signalov nenehno spremlja radijsko okolje, ki ocenjuje značilnosti brezžičnega kanala - vključno z močjo signala, večplastnimi učinki in viri motenj.

Ključne tehnike:

* Oblikovanje snopa: To je temeljna funkcija pametne antene. S prilagajanjem faze in amplitude signalov, ki jih vsak antenski element prenaša ali prejme, lahko sistem ustvari osredotočen žarek energije, usmerjen proti želenemu sprejemniku ali oddajniku. To izboljša razmerje med signalom in šumom (SNR) in zmanjšuje motnje.

* Prilagodljivo oblikovanje snopa: To presega preprosto oblikovanje žarka z dinamično prilagajanjem žarka na podlagi spreminjajočih se pogojev kanala. Nenehno sledi želenemu signalu in prilagodi žarek, da ohrani optimalne zmogljivosti, kompenzira bledenje, motnje in gibanje oddajnika ali sprejemnika.

* Obdelava prostora in časa: To združuje oblikovanje snopa s tehnikami, ki izkoriščajo prostorsko in časovno raznolikost, ki jo zagotavlja več antene za izboljšanje zanesljivosti in pretoka podatkov. To je še posebej koristno v zbledelih okoljih.

* Prekinitev motenj/NULL krmiljenje: Sistem lahko prepozna vire motenj in aktivno usmerja nulle (območja nizkega dobička) v vzorcu antene do teh virov, kar učinkovito zavira motnje.

Kako deluje v praksi:

1. Sprejem signala (ali prenosa): Posamezni antenski elementi prejmejo (ali prenašajo) signal. Vsak element prejme nekoliko drugačno različico zaradi faznih premikov in večplastnega širjenja.

2. Ocena kanala: Enota za obdelavo signalov analizira signale, prejete iz vseh elementov antene, da oceni značilnosti brezžičnega kanala, vključno s smerjo prihoda (DOA) signalov in lokacijo motečih virov.

3. Oblikovanje snopa/NULL krmiljenje: Na podlagi ocene kanala enota za obdelavo signalov prilagodi fazo in amplitudo signalov iz vsakega antenskega elementa, da ustvari žarek v smeri želenega signala in NULL -jev v smeri motečih signalov.

4. kombinacija signala/prenos: Kombinirani signali se obdelujejo (na sprejemu) ali prenašajo (v prenosu). Nastali signal ima povečano moč in zmanjšane motnje.

Aplikacije:

Pametne antene se uporabljajo v različnih aplikacijah, vključno z:

* Celične osnovne postaje: Izboljšanje pokritosti in zmogljivosti.

* Brezžični LAN (Wi-Fi): Izboljšanje pretoka in dometa.

* Satelitska komunikacija: Povečanje stopnje podatkov in zmanjšanje motenj.

* Radarski sistemi: Izboljšanje odkrivanja in sledenja ciljev.

* Vojaška komunikacija: Izboljšanje varnosti in zanesljivosti.

V bistvu pametna antena deluje kot prefinjena, elektronsko krmilna radarska jed za brezžično komunikacijo, ki maksimira želeni signal, hkrati pa zmanjšuje neželene motnje, kar ima za posledico boljše delovanje in učinkovitost.