어댑티브 빔포스터

Adaptive beamformer

적응형 빔포머(adaptive beamfor)는 일련의 송신기나 수신기로 적응형 공간 신호 처리를 수행하는 시스템이다. 신호는 선택된 방향으로 신호 강도를 증가시키는 방식으로 결합된다. 다른 방향에서/다른 방향으로의 신호는 양성 또는 파괴적인 방식으로 결합되어 원하지 않는 방향에서/방향으로 신호가 저하된다. 이 기법은 무선 주파수와 음향 어레이 모두에 사용되며, 일련의 수신기나 송신기를 물리적으로 이동시키지 않고 방향 감도를 제공한다.

동기부여/응용

적응형 빔포밍은 1960년대에 음파 탐지기와 레이더의 군사적 응용을 위해 처음 개발되었다.[1] 빔포밍에는 여러 가지 현대적인 어플리케이션이 있는데, 가장 눈에 띄는 어플리케이션 중 하나는 LTE와 같은 상용 무선 네트워크다. 적응형 빔포밍의 초기 적용은 주로 군사 영역에서 신호 교란 효과를 완화하기 위한 레이더와 전자적 대응책에 집중되었다.[2]

  • 레이더 사용은 여기에서 단계적 배열 레이더로 볼 수 있다. 이러한 레이더 애플리케이션은 엄격히 적응하지는 못하지만 정적 또는 동적(스캐닝) 빔포밍을 사용한다.
  • 3GPP 롱텀에볼루션(LTE)과 IEEE 802.16 WiMax와 같은 상용 무선 표준은 적응형 빔포밍에 의존하여 각 표준 내에서 필수적인 서비스를 가능하게 한다.[3]

기본 개념

적응형 빔포밍 시스템은 파동 전파 및 위상 관계의 원리에 의존한다. 자세한 내용은 건설적 간섭 및 빔포밍을 참조하십시오. 겹치는 파형의 원리를 이용하여 더 높은 진폭 또는 더 낮은 진폭 파형이 생성된다(예: 수신된 신호를 지연 및 가중치 부여). 적응형 빔포밍 시스템은 신호 대 상호접속 플러스 잡음 비와 같이 원하는 파라미터를 최대화하거나 최소화하기 위해 동적으로 적응한다.

Tx1, Tx2, Tx3에 의해 전송되는 신호의 위상 및 크기를 조정하여 생성된 안테나 이득 패턴. 위상과 크기를 동적으로 조정하면 안테나 이득 패턴이 변경된다.

적응형 빔포밍 방식

빔포밍 설계에 접근하는 방법에는 여러 가지가 있는데, 첫 번째 접근법은 1965년 애플바움(Applebaum)의 신호 대 잡음비(SNR)를 최대화함으로써 구현되었다.[4] 이 기법은 노이즈(간섭이나 방해 등)를 최소화하면서 수신 신호 출력을 최대화하기 위해 시스템 파라미터를 조정한다. 또 다른 접근법은 위드로우가 시행한 최소 평균 제곱법(LMS) 오류법과 1969년 카폰이 개발한 최대우도법(MLM)이다.[5] 애플바움 알고리즘과 위드로 알고리즘 모두 매우 유사하며, 최적의 솔루션으로 수렴한다.[6] 그러나 이러한 기법에는 구현의 단점이 있다. 1974년에 Reed는 Sample-Matrix Inversion(SMI)이라는 기술을 시연했다. SMI는 Applebaum과 Widrow의 알고리즘과 달리 적응형 안테나 배열의 무게를 직접 결정한다.[7]

위에서 소개한 적응 기술에 대한 자세한 설명은 여기에서 확인할 수 있다.

참고 항목

  • 빔포밍은 대상 방향에 초점을 맞춘 공간빔과 공간빔 Nulled 간섭신호를 만드는 공간 신호 처리다.
  • 스마트 안테나는 단일 입력·다중 출력(SIMO), 다중 입력·단일 출력(MISO), 다중 입력·다중 출력(MIMO) 구조 3개 구조 중 하나를 가진 다중 안테나 시스템이다.
  • MIMO는 송신기에 송신 안테나가 여러 개 있고 수신기에 수신 안테나가 여러 개 있는 첨단 스마트 안테나 시스템이다.
송신기에서 수신기로 가는 다중 신호 경로를 설명하는 데 사용되는 송신기와 수신기의 배열.

참조

  1. ^ Blogh, J. ; Hanzo, L. (2002). Third-Generation Systems and Intelligent Wireless Networking:Smart Antennas and Adaptive Modulation. Wiley-IEEE Press.
  2. ^ Monzingo, Robert A. Miller, Thomas W. (2004). Introduction to Adaptive Arrays. SciTech Publishing.
  3. ^ Qinghua Li; Guangjie Li; Wookbong Lee; Moon-il Lee; Mazzarese, D.; Clerckx, B.; Zexian Li (May 2010). "MIMO techniques in WiMAX and LTE: A Feature Overview". IEEE Communications Magazine. 48 (5): 86, 92. doi:10.1109/mcom.2010.5458368.
  4. ^ Blogh, J. ; Hanzo, L. (2002). Third-Generation Systems and Intelligent Wireless Networking:Smart Antennas and Adaptive Modulation. Wiley-IEEE Press.
  5. ^ Blogh, J. ; Hanzo, L. (2002). Third-Generation Systems and Intelligent Wireless Networking:Smart Antennas and Adaptive Modulation. Wiley-IEEE Press.
  6. ^ Monzingo, Robert A. Miller, Thomas W. (2004). Introduction to Adaptive Arrays. SciTech Publishing.
  7. ^ Blogh, J. ; Hanzo, L. (2002). Third-Generation Systems and Intelligent Wireless Networking:Smart Antennas and Adaptive Modulation. Wiley-IEEE Press.