ການຮັບສາຍອາກາດ ແລະການຈັດຮູບແບບຂອງສາຍອາກາດ

1. ເສົາອາກາດເພີ່ມຂຶ້ນ

ຮັບສາຍອາກາດແມ່ນຕົວກໍານົດການວັດແທກທິດທາງຂອງຮູບແບບລັງສີເສົາອາກາດ. ເສົາອາກາດທີ່ໄດ້ຮັບຄວາມນິຍົມສູງຈະສົ່ງສັນຍານຕາມທິດທາງສະເພາະ. ການໄດ້ຮັບຂອງເສົາອາກາດແມ່ນປະກົດການຕົວຕັ້ງຕົວຕີທີ່ເສົາອາກາດບໍ່ໄດ້ເພີ່ມພະລັງງານ, ແຕ່ຖືກແຈກຢາຍຄືນໃຫມ່ເພື່ອໃຫ້ພະລັງງານ radiated ຫຼາຍໃນທິດທາງດຽວກ່ວາສາຍອາກາດ isotropic ອື່ນໆທີ່ປ່ອຍອອກມາ. ລາຍໄດ້ແມ່ນວັດແທກເປັນ dBi ແລະ dBd:

1) dBi: ການຮັບສາຍອາກາດ isotropic ກະສານອ້າງອີງ;

2) dBd: ຫມາຍເຖິງການໄດ້ຮັບຂອງເສົາອາກາດ dipole.

ໃນວິສະວະກໍາພາກປະຕິບັດ, dipole ເຄິ່ງຄື້ນແມ່ນໃຊ້ແທນ radiator isotropic ເປັນການອ້າງອິງ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ການໄດ້ຮັບ (dB ໃນ dipole) ແມ່ນໄດ້ຮັບໃນ dBd. ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງ dBd ແລະ dBi ແມ່ນໃຫ້ຢູ່ລຸ່ມນີ້:

dBi = dBd + 2.15

ຜູ້ອອກແບບເສົາອາກາດຕ້ອງພິຈາລະນາຄຸນລັກສະນະສະເພາະຂອງເສົາອາກາດເມື່ອກໍານົດຜົນປະໂຫຍດ:

1) ເສົາອາກາດທີ່ມີກໍາໄລສູງມີຂໍ້ດີຂອງໄລຍະທີ່ຍາວກວ່າແລະຄຸນນະພາບສັນຍານທີ່ດີກວ່າ, ແຕ່ຕ້ອງຖືກຈັດໃສ່ໃນທິດທາງສະເພາະ;

2) ຊ່ວງໄລຍະຂອງເສົາອາກາດທີ່ມີລາຍໄດ້ຕ່ໍາແມ່ນສັ້ນ, ແຕ່ທິດທາງຂອງເສົາອາກາດແມ່ນຂ້ອນຂ້າງໃຫຍ່.

2. Beamforming

2.1 ຫຼັກການ ແລະ ການນຳໃຊ້

Beamforming (ຊຶ່ງເອີ້ນກັນວ່າ beamforming ຫຼື spatial filtering) ແມ່ນເຕັກນິກການປະມວນຜົນສັນຍານທີ່ໃຊ້ arrays sensor ເພື່ອສົ່ງແລະຮັບສັນຍານໃນລັກສະນະທິດທາງ. ໂດຍການປັບຕົວກໍານົດການຂອງອົງປະກອບພື້ນຖານຂອງອາເລໄລຍະ, ເຕັກນິກການ beamforming ເຮັດໃຫ້ສັນຍານຂອງບາງມຸມໄດ້ຮັບການແຊກແຊງຂອງໄລຍະ, ແລະສັນຍານຂອງມຸມອື່ນໆໄດ້ຮັບການແຊກແຊງຂອງການລົບລ້າງ. Beamforming ສາມາດນໍາໃຊ້ໄດ້ທັງໃນຕອນທ້າຍຂອງການສົ່ງແລະໃນຕອນທ້າຍຂອງການຮັບສັນຍານ. ຄວາມເຂົ້າໃຈງ່າຍໆສາມາດເປັນຈຸດສູງສຸດເຖິງຈຸດສູງສຸດ, ສູງສຸດເຖິງ trough, ເຊິ່ງຈະເພີ່ມການໄດ້ຮັບຂອງຈຸດສູງສຸດໄປສູ່ທິດທາງສູງສຸດ.

Beamforming ໃນປັດຈຸບັນຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນ array ເສົາອາກາດ 5G, ເສົາອາກາດແມ່ນອຸປະກອນ passive, ແລະ 5G active antennas ຫມາຍເຖິງ beamforming ທີ່ມີກໍາໄລສູງ. ການໄດ້ຮັບຂອງສອງແຫຼ່ງຈຸດໃນ equiphase ປົກກະຕິແມ່ນ 3dB, ແລະພອດເສົາອາກາດຂອງ 5G ແມ່ນໃຫຍ່ກວ່າ 64, ດັ່ງນັ້ນການຮັບໂດຍກົງຂອງ 5G ແມ່ນເທົ່າໃດ. ຄຸນນະສົມບັດທີ່ຍິ່ງໃຫຍ່ຂອງ beamforming ແມ່ນວ່າທິດທາງຂອງ beamforming ມີການປ່ຽນແປງເປັນໄລຍະການປ່ຽນແປງ, ສະນັ້ນມັນສາມາດປັບຕາມຄວາມຕ້ອງການ.

ດັ່ງທີ່ເຫັນໄດ້ຈາກຮູບທຳອິດ, ເມື່ອມີແສກແສກຫຼັກຖືກສ້າງຂື້ນ, ຕາໜ່າງຕາຂ່າຍທີ່ມີຫຼາຍຈຸດທີ່ຊ້ອນກັນຈະຖືກສ້າງຂຶ້ນ. ຄວາມກວ້າງຂວາງຂອງ lobe ຕາຂ່າຍໄຟຟ້າແມ່ນເທົ່າກັບຂອງ lobe ຕົ້ນຕໍ, ເຊິ່ງຈະຫຼຸດຜ່ອນການໄດ້ຮັບຂອງ lobe ຕົ້ນຕໍ, ເຊິ່ງບໍ່ເອື້ອອໍານວຍກັບລະບົບເສົາອາກາດ. ດັ່ງນັ້ນວິທີການເອົາ lobe grating, ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ພວກເຮົາຮູ້ສາເຫດຂອງ beamforming ---- ໄລຍະ. ຕາບໃດທີ່ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງ feeders ແມ່ນຫນ້ອຍກ່ວາຫນຶ່ງ wavelength, ແລະ feeders ຢູ່ໃນຄວາມກວ້າງຂອງຂວາງຄົງທີ່ແລະໃນໄລຍະການ, lobe ປະຕູຈະບໍ່ປາກົດ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ໃນເວລາທີ່ feeders ຢູ່ໃນໄລຍະທີ່ແຕກຕ່າງກັນແລະໄລຍະຫ່າງຂອງອາຫານແມ່ນຫນ້ອຍກ່ວາຫນຶ່ງ wavelength ແລະຫຼາຍກ່ວາເຄິ່ງຫນຶ່ງຂອງ wavelength, ບໍ່ວ່າຈະເປັນ lobe ປະຕູໄດ້ຖືກສ້າງຂຶ້ນແມ່ນຖືກກໍານົດໂດຍລະດັບ deviation ໄລຍະ. ເມື່ອໄລຍະຫ່າງຂອງອາຫານແມ່ນຫນ້ອຍກວ່າເຄິ່ງຫນຶ່ງຂອງຄວາມຍາວຄື່ນ, ບໍ່ມີທໍ່ປະຕູຖືກສ້າງ. ມັນສາມາດເຂົ້າໃຈໄດ້ຈາກແຜນວາດຂ້າງລຸ່ມນີ້.

2.2 ຂໍ້ໄດ້ປຽບຂອງ beamforming

ປຽບທຽບສອງລະບົບເສົາອາກາດ ແລະສົມມຸດວ່າພະລັງງານທັງໝົດທີ່ປ່ອຍອອກມາຈາກເສົາອາກາດທັງສອງແມ່ນຄືກັນແທ້.

ໃນກໍລະນີທີ່ 1, ລະບົບສາຍອາກາດ radiates ເກືອບປະລິມານດຽວກັນຂອງພະລັງງານໃນທຸກທິດທາງ. ສາມ UeS (ອຸປະກອນຜູ້ໃຊ້) ຮອບເສົາອາກາດຈະໄດ້ຮັບພະລັງງານເກືອບເທົ່າກັນ, ແຕ່ເສຍພະລັງງານສ່ວນໃຫຍ່ທີ່ບໍ່ໄດ້ມຸ້ງໄປຫາ UEs ເຫຼົ່ານັ້ນ.

ໃນກໍລະນີ 2, ຄວາມແຮງຂອງສັນຍານຂອງຮູບແບບ radiation ("beam") ໂດຍສະເພາະ "ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ" ດັ່ງນັ້ນພະລັງງານ radiated ມຸ້ງໄປສູ່ UE ແມ່ນເຂັ້ມແຂງກ່ວາມັນບໍ່ໄດ້ມຸ້ງໄປສູ່ສ່ວນທີ່ເຫຼືອຂອງ UE ໄດ້.

ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ໃນການສື່ສານ 5G, ດ້ວຍການປັບຂະຫນາດແລະໄລຍະ (ນ້ໍາຫນັກ) ຂອງສັນຍານທີ່ສົ່ງໂດຍຫນ່ວຍເສົາອາກາດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເຖິງແມ່ນວ່າເສັ້ນທາງການຂະຫຍາຍພັນຂອງພວກມັນຈະແຕກຕ່າງກັນ, ຕາບໃດທີ່ໄລຍະດຽວກັນເມື່ອເຖິງໂທລະສັບມືຖື, ຜົນໄດ້ຮັບຂອງການປັບປຸງສັນຍານ superposition ສາມາດບັນລຸໄດ້, ເຊິ່ງເທົ່າກັບ array ເສົາອາກາດທີ່ແນໃສ່ສັນຍານໂທລະສັບມືຖື. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້:

2.3 Beam "ການ​ສ້າງ​ຕັ້ງ​"

ວິທີທີ່ງ່າຍທີ່ສຸດທີ່ຈະປະກອບເປັນ beam ແມ່ນການຈັດວາງເສົາອາກາດຫຼາຍອັນເຂົ້າໄປໃນອາເຣ. ມີຫຼາຍວິທີທີ່ຈະຈັດວາງອົງປະກອບເສົາອາກາດເຫຼົ່ານີ້, ແຕ່ຫນຶ່ງໃນທີ່ງ່າຍທີ່ສຸດແມ່ນການຈັດວາງເສົາອາກາດຕາມເສັ້ນ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຕົວຢ່າງຕໍ່ໄປນີ້.

ຫມາຍເຫດ: ແຜນວາດຕົວຢ່າງນີ້ຖືກສ້າງຂຶ້ນໂດຍກ່ອງເຄື່ອງມື Matlab PhaseArrayAntenna.

ອີກວິທີໜຶ່ງໃນການຈັດອົງປະກອບໃນອາເຣແມ່ນການຈັດລຽງອົງປະກອບເປັນສີ່ຫຼ່ຽມສີ່ຫຼ່ຽມມົນ, ດັ່ງທີ່ສະແດງໃນຕົວຢ່າງຕໍ່ໄປນີ້.

ຕອນນີ້ພິຈາລະນາອາເຣສອງມິຕິອື່ນທີ່ຮູບຮ່າງຂອງອາເຣບໍ່ແມ່ນສີ່ຫຼ່ຽມ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ຂ້າງລຸ່ມ. intuition ທີ່ທ່ານສາມາດໄດ້ຮັບແມ່ນວ່າ beam compresses ຫຼາຍຕາມແກນຂອງອົງປະກອບຫຼາຍ.

2.4 ເທກໂນໂລຍີ Beamforming

ມີຫຼາຍວິທີທີ່ແຕກຕ່າງກັນເພື່ອບັນລຸ beamforming:

1) ການປ່ຽນເສົາອາກາດອາເຣ: ນີ້ແມ່ນເຕັກນິກການປ່ຽນຮູບແບບຂອງສາຍອາກາດ (ຮູບແບບຂອງລັງສີ) ໂດຍການເລືອກເປີດ/ປິດເສົາອາກາດຈາກ array ຂອງລະບົບເສົາອາກາດ.

2) ການປະມວນຜົນໄລຍະທີ່ອີງໃສ່ DSP: ນີ້ແມ່ນເຕັກນິກການປ່ຽນຮູບແບບທິດທາງ beam (ຮູບແບບຂອງ radiation) ໂດຍການປ່ຽນແປງໄລຍະຂອງສັນຍານທີ່ຜ່ານແຕ່ລະເສົາອາກາດ. ດ້ວຍ DSP, ທ່ານສາມາດປ່ຽນໄລຍະສັນຍານຂອງແຕ່ລະພອດເສົາອາກາດເພື່ອສ້າງເປັນຮູບແບບການວາງ beam ສະເພາະທີ່ເຮັດວຽກທີ່ດີທີ່ສຸດສໍາລັບຫນຶ່ງຫຼືຫຼາຍກວ່ານັ້ນ UEs.

3) Beamforming ໂດຍ precoding: ນີ້ແມ່ນເຕັກນິກການປ່ຽນຮູບແບບ beam orientation (ຮູບແບບ radiation) ໂດຍການນໍາໃຊ້ precoding matrix ສະເພາະ.