無線通訊中的空間濾波(波束賦形)是什麼?


波束賦形也稱為空間濾波。它是一種訊號處理方法,用於以定向訊號傳送或接收無線電波或聲波。波束賦形的應用構建在雷達和聲納系統、無線連線以及聲學和生物醫學用品中。

波束賦形和波束掃描通常由術語每個陣列元件的饋送所熟練掌握,以便從所有元件接收或傳輸的訊號將在特定方向上同相。

在發射時,波束賦形器控制每個發射機的訊號的相位和相對幅度,從而在波前產生有效和破壞性干擾的設計。

波束賦形是一個定義的相位,透過在獲取終端的方向上完全構建處理後的訊號並取消干擾訊號的發射,來設計天線的輻射波束。

這可以使用有限脈衝響應 (FIR) 濾波器來建立。FIR 濾波器很有用,因為它們的權重可以靈活地混合並用於獲得最佳波束賦形。

波束賦形的優點

波束賦形的優點如下:

  • 波束賦形天線用於向預期客戶端傳送訊號的功率需求降低,並且成本降低導致大規模 MIMO 框架的功耗和放大器值降低。

  • 上行鏈路和下行鏈路訊號的功率控制、訓練序列資訊的利用以及波束賦形天線元件對訊號質量的改進,可以提高容量。

  • 透過使用時分雙工 (TDD) 過程將傳統的全向天線陣列恢復為動態小區扇區結構和波束轉向天線陣列,無線系統結構中的流量實現得到了有效提高。

  • 模擬顯示,透過使用波束賦形方法而不是基站 (BS) 的全向天線,可以執行動態小區扇區的有效性。

  • 波束賦形是控制發射訊號朝向預期客戶端;因此,接收器將是唯一能夠從覆蓋訊號中恢復所需訊號的元素。

  • 波束賦形的優勢在於它可以用於毫米波頻段。由於適用於密集城市蜂窩連線(例如,低於 5 GHz)的大部分頻譜已被許可,因此在頻域中提高資料速率的唯一方法是利用毫米波範圍附近(例如,60 GHz)的未使用的頻段。

更新於: 2021-11-17

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