Ⅰ 什麼是波束賦形它的作用是什麼
波束賦形
就是通過調整陣列天線各陣元的激勵,來使天線波束方向圖形狀變為指定的波束形狀。
Ⅱ 什麼是波束賦形它的作用是什麼
波束賦形
就是通過調整陣列天線各陣元的激勵,來使天線波束方向圖形狀變為指定的波束形狀。
Ⅲ 波束賦形的波束賦形原理
在發射端,波束賦形器控制每一個發射裝置的相位和信號幅度,從而在發射出的信號波陣中獲得需要相長和相消干涉模式。在接收端,不同接收器接收到的信號被以一種恰當的方式組合起來,從而獲得期盼中的信號輻射模式。
以水下聲納發射為例,我們希望向遠處的船隻發送一束集中尖銳的聲納信號。如果聲納發射裝置的每個聲納發生器同時向一艘船發聲納信號,由於遠方船隻的方位角度,有的聲納發射器的信號先到達船隻,有的聲納發射器的信號後到達船隻,無法做到讓所有聲納信號發生器的信號同時到達這條船隻。有了波束賦形技術,就可以調整不同聲納發生器的信號發射時間(離船遠的先發信號,離船近的後發信號),這樣,所有的聲納信號就能同時擊中船隻,獲得一個強大的聲納脈沖信號擊中船隻的效果。
在被動式聲納系統或者主動式聲納的接收端,波束賦形技術為不同的水下聽音器收集到的信號加上不同的時延(離開目標最近的水下聽音器加上最長的時延),這樣就能同時聽到所有水下聽音器的聲音,就像聲音是來自同一個水下聽音器,從而獲得最佳的效果。
1. 系統模型
根據應用場合的不同,一般可以將波束賦形演算法分為上行鏈路應用以及下行鏈路應用。無論是哪種情況,總可以用一個時變矢量(MIMO)信道來描述用戶端與基站端的信號關系。對於上行鏈路,多個發射信號實質上是K個用戶設備同時發送的信號,基站則使用多個天線單元接收信號,對其進行處理和檢測,這時發送端的信號分配僅在各個支路分別進行;對於下行鏈路,基站仍可能使用多個天線單元向特定用戶發射信號,但用戶設備使用單天線檢測與其有關的信號,這時接收部分降為一維,信號組合也僅對於單路信號進行。
根據系統模型,就可以描述發送端的原始信號與接收端實際接收信號之間的關系,通常根據研究重點的不同,對於原始信號以及實際接收信號的位置會有不同的定義。對於波束賦形技術,一般其研究的范圍從發送端擴譜與調制單元的輸出端,到接收端解擴與解調單元的輸入端,而研究過程中又常將信號分配單元輸出端到信號組合單元輸入端之間的部分合並,統稱為無線移動信道,由於無線移動通信環境的極度復雜,無法得到其輸入輸出關系的確切描述,一般採用大量測量和理論研究相結合的方法,使用有限的參數描述該信道。採用這種方法後,就可以得到受干擾有噪信號與原始信號的關系,並據此在一定程度上恢復信號。因此,波束賦形的一般過程為:
⑴根據系統性能指標(如誤碼率、誤幀率)的要求確定優化准則(代價函數),一般這是權重矢量與一些參數的函數;
⑵採用一定的方法獲得需要的參數;
⑶選用一定的演算法求解該優化准則下的最佳解,得到權重矢量的值。
可以發現,由於通信環境復雜,上述過程的每一階段都可有不同的實現方案,因此產生了大量的波束賦形演算法,如何衡量和比較其性能也成為波束賦形技術研究的一個重要方面。
Ⅳ 波束賦形的介紹
波束賦形是一種基於天線陣列的信號預處理技術,波束賦形通過調整天線陣列中每個陣元的加權系數產生具有指向性的波束,從而能夠獲得明顯的陣列增益。因此,波束賦形技術在擴大覆蓋范圍、改善邊緣吞吐量以及干擾抑止等方面都有很大的優勢。由於波束賦形帶來的空間選擇性,使得波束賦形與SDMA之間具有緊密的聯系。實際系統中應用的波束賦形技術可能具有不同的目標,如側重鏈路質量改善(覆蓋范圍擴展、用戶吞吐量提高)或者針對多用戶問題(如小區吞吐量與干擾消除/避免)。
Ⅳ lte波束賦形怎麼實現
波束賦形beamforming是應用感測器陣列實現定向信號發送或接收的信號處理技術。波束賦形技術能夠在某個特定角度(目標用戶)增強信號,在另一個特定角度(非目標用戶,或者障礙物)減弱信號。波束賦形能夠同時在發送端和接收端實現空間的選擇性。相比具有全向接收/發送天線的改善被稱為接收/發射增益(或損失)。
Beamforming利用了物理學上的干涉( interference)原理
干涉是兩列或兩列以上的波在空間中重疊時發生疊加從而形成新波形的現象。例如採用光學分束器將一束來自單色點光源的光分成兩束後,再讓它們在空間中的某個區域內重疊,將會發現在重疊區域內的光強並不是均勻分布的:其明暗程度隨其在空間中位置的不同而變化,最亮的地方超過了原先兩束光的光強之和,而最暗的地方光強有可能為零,這種光強的重新分布被稱作「干涉條紋」。
兩列波在同一介質中傳播發生重疊時,重疊范圍內介質的質點同時受到兩個波的作用。若波的振幅不大,此時重疊范圍內介質質點的振動位移等於各別波動所造成位移的矢量和,這稱為波的疊加原理。若兩波的波峰(或波谷)同時抵達同一地點,稱兩波在該點同相,干涉波會產生最大的振幅,稱為相長干涉(constructive interference 建設性干涉);若兩波之一的波峰與另一波的波谷同時抵達同一地點,稱兩波在該點反相,干涉波會產生最小的振幅,稱為相消干涉(destructive interference摧毀性干涉)。
Ⅵ 波束賦形的技術背景
波束賦形的目標是根據系統性能指標,形成對基帶(中頻)信號的最佳組合或者分配。具體地說,其主要任務是補償無線傳播過程中由空間損耗、多徑效應等因素引入的信號衰落與失真,同時降低同信道用戶間的干擾。因此,首先需要建立系統模型,描述系統中各處的信號,而後才可能根據系統性能要求,將信號的組合或分配表述為一個數學問題,尋求其最優解。
關於波束賦形的基本原理,可以首先考慮自由空間中電磁波的遠場輻射情況。
(1)當只存在單個天線振子時,以同極化方向從各個角度對電場振幅進行觀測時,信號是各向同性衰減的,即不存在方向選擇性。
(2)如果增加一個同極化方向的振子,且兩個振子處於同一位置時,即使兩個天線發射信號可能存在一定的相差,但從任何角度觀測,兩列波的相差並不隨觀測角度的變化而發生變化,因此信號仍然不存在方向選擇性。
(3)如果增加一個同極化方向的振子,且兩個振子保持一定間隔,則兩列波之間會發生干涉現象,即某些方向振幅增強,某些方向振幅減弱(振幅增強部分的能量來自於振幅減弱部分)。出現上述現象的原因可由圖3-23解釋,假設觀測點距離天線振子很遠,可以認為兩列波到達觀測點的角度是相同的。此時兩列波的相位差將隨觀測角度的變化而變化,在某些角度兩列波同相疊加導致振幅增強,而在某些方向反相疊加導致振幅減小。
因此,如果能夠根據信道條件,適當地控制每個陣元的加權系數,就有可能在增強期望方向信號強度的同時,盡可能降低對非期望方向的干擾。
對於TDD系統,可以方便地利用信道的互易性,通過上行信號估計信道傳播向量或DoA(Direction-of-Arrival)並用其計算波束賦形向量。對於FDD系統,也可以通過上行信號估計DoA等長期統計信息並進行下行賦形。
傳統意義上的波束賦形或智能天線特指基於小間距(如陣元間距為波長/2)的單數據流空域預處理過程,而預編碼則更多地偏重於基於大間距天線陣的多數據流空間復用預處理過程。實際上,從廣義角度考慮,波束賦形和預編碼都屬於陣列信號的預處理技術,它們所使用的演算法可以是完全相同的,而波束賦形技術在無線接入網中也不再僅限於單流傳輸。在TD-LTE R8和R9中,一般習慣於將基於專用導頻進行業務信道解調的傳輸方式稱為波束賦形(如傳輸模式7和8),而將基於公共導頻和下行控制信息中的Precoding Information域進行業務信道解調的傳輸方式稱為預編碼。
波束賦形技術已經在TD-SCDMA系統中得到了成功的應用,在TD-LTE R8中也採用了波束賦形技術。在TD-LTE R8的PDSCH傳輸模式7中定義了基於單埠專用導頻的波束賦形傳輸方案。TD-LTE R9中則將波束賦形技術擴展到了雙流傳輸方案中,通過新定義的傳輸模式8引入了雙流波束賦形技術,並定義了新的雙埠專用導頻與相應的控制、反饋機制。
Ⅶ 什麼是賦形波束
波束賦形是一種基於天線陣列的信號預處理技術,波束賦形通過調整天線陣列中每個陣元的加權系數產生具有指向性的波束,從而能夠獲得明顯的陣列增益。
因此,波束賦形技術在擴大覆蓋范圍、改善邊緣吞吐量以及干擾抑止等方面都有很大的優勢。由於波束賦形帶來的空間選擇性,使得波束賦形與SDMA之間具有緊密的聯系。實際系統中應用的波束賦形技術可能具有不同的目標,如側重鏈路質量改善(覆蓋范圍擴展、用戶吞吐量提高)或者針對多用戶問題(如小區吞吐量與干擾消除/避免)。
Ⅷ 什麼是自適應波束賦形,請舉例說明
自適應波束賦形
就是系統通過調整陣列天線各陣元的激勵,來使天線波束方向圖形狀變為指定的波束形狀,並能根據外界條件的變化,自動適應新的情況
Ⅸ 小米公司對波束賦形技術情有獨鍾,你對這項技術了解多少
波束賦形技術是一種利用感測器陣列定向發送和接收信號的信號處理技術。這項技術在目前來說還沒有在手機上得到廣泛的應用,小米公司近期對他們的小米手機做了一波宣傳,宣傳的就是隔空充電技術,
隔空充電的原理就運用到了波束賦形技術。
波束賦形技術不會帶來一般的技術中帶來的問題,比如我們需要做一些比較大規模的硬體升級的時候。就可以發射多個天線的優勢來提高整個數據流的總體增益,咱們可以把這個技術簡單的看成是在已知信道上的一種分級發射的形式。