Книга: Баланис К. А., Иоанидес П. И. «Введение в смарт-антенны»

По мере увеличения спроса на системы подвижной связи возникает необходимость в увеличении зоны обслуживания, пропускной способности и более высокого качества передачи данных. Интеллектуальные (смарт) антенные системы предлагают эффективное решение проблем, имеющихся у сегодняшних систем беспроводной связи.
Цель данной книги — дать читателю максимально развернутое представление по системным аспектам смарт-антенн: приведен обзор принципов смарт-систем с включением ряда областей, имеющих большое влияние на них, исследуется вопрос, как взаимодействие и интеграция последних может влиять на специализированные сети мобильной связи MANET (Mobile Ad - hoc Network), приводятся общие принципы и главные преимущества использования пространственно-временной обработки, особенно систем с несколькими входами и выходами MIMO (Multi-Input-Multi-Output). Издание станет ценным справочником для студентов и аспирантов, инженеров, IT-директоров и руководителей соответствующих подразделений, а также всех специалистов, работающих в области беспроводной связи.

Содержание:

Содержание...... 5 Краткое содержание...... 8 Ключевые слова...... 8 Предисловие редакторов перевода...... 9 Глава 1. Вступление...... 11 Глава 2. Обзор мобильной связи...... 14 2. 1. Общее описание...... 14 2. 2. Обзор сотовой связи...... 15 2. 3. Эволюция систем мобильной телефонной связи...... 16 2. 4. Структура...... 18 2. 5. Радиосистемы сотовой связи: концепции и эволюция...... 20 2. 5. 1. Всенаправленные системы и многократное использование канала...... 20 2. 5. 2. Секционирование сот...... 22 2. 5. 3. Секционированные системы...... 22 2. 6. Регулирование мощности...... 24 2. 6. 1. Эффективность использования выделенного частотного спектра...... 25 2. 7. Схемы коллективного доступа...... 27 2. 7. 1. Множественный доступ с разделением частот FDMA...... 27 2. 7. 2. Множественный доступ с временным разделением каналов TDMA...... 28 2. 7. 3. Множественный доступ с кодовым разделением каналов CDMA...... 29 2. 7. 4. Ортогональное частотное разделение каналов OFDM с мультиплексированием...... 31 Глава 3. Антенные решетки и способы разнесенного приема...... 33 3. 1. Антенные решетки...... 33 3. 2. Классификация антенн...... 34 3. 2. 1. Изотропные излучатели...... 34 3. 2. 2. Всенаправленные антенны...... 34 3. 2. 3. Направленные антенны...... 35 3. 2. 4. Фазированные антенные решетки...... 36 3. 2. 5. Адаптивные антенные решетки АР...... 36 3. 3. Методы разнесенного приема...... 38 Глава 4. Смарт-антенны...... 46 4. 1. Вступление...... 46 4. 2. Необходимость в смарт-антеннах...... 46 4. 3. Обзор...... 48 4. 4. Конфигурации адаптивных антенн...... 50 4. 4. 1. Антенны с коммутацией луча...... 53 4. 4. 2. Адаптивные антенные системы...... 56 4. 5. Множественный доступ с пространственным разделением каналов SDMA...... 60 4. 6. Архитектура смарт-антенной системы...... 63 4. 6. 1. Приемная часть...... 63 4. 6. 2. Передающая часть...... 66 4. 7. Преимущества и недостатки...... 68 4. 8. Основные принципы...... 71 4. 9. Эффекты взаимной связи...... 80 Глава 5. Определение направления на источник сигнала. Основные положения...... 84 5. 1. Введение...... 85 5. 2. Вектор отклика антенной решетки...... 86 5. 3. Модель принятого сигнала...... 88 5. 4. Подпространственная модель данных...... 91 5. 5. Автоковариационные матрицы сигнала...... 93 5. 6. Традиционные методы определения направления прихода сигнала...... 95 5. 6. 1. Стандартный метод формирования ДН...... 95 5. 6. 2. Метод наименьшей вариации Кейпона...... 96 5. 7. Подпространственный подход оценки угла прихода сигнала...... 97 5. 7. 1. Алгоритм MUSIC...... 97 5. 7. 2. Алгоритм ESPRIT...... 100 5. 8. Однозначность оценки углов прихода...... 103 Глава 6. Принципы формирования ДН...... 105 6. 1. Классическое формирование ДН...... 107 6. 2. Статистически оптимальные весовые вектора формирования ДН...... 108 6. 2. 1. Формирователь луча с максимальным SNR...... 109 6. 2. 2. Устройство подавления боковых лепестков и формирователь ДН с максимальным SINR...... 110 6. 2. 3. Минимальная среднеквадратическая ошибка MMSE...... 111 6. 2. 4. Прямое обращение матрицы DMI...... 113 6. 2. 5. Минимальная вариация с линейным ограничением LCMV...... 114 6. 3. Адаптивные алгоритмы формирования ДН...... 116 6. 3. 1. Алгоритм наименьшего среднеквадратичного отклонения LMS...... 117 6. 3. 2. Рекурсивный алгоритм наименьших квадратов RLS (Recursive Least-Squares)...... 119 6. 3. 3. Алгоритм для сигналов с постоянной амплитудой CM (Constant-Modulus)...... 121 6. 3. 4. Алгоритм аффинной проекции АР (Alline Projection)...... 123 6. 3. 5. Квазиньютоновский алгоритм QN (Quasi Newton)...... 124 Глава 7. Интеграция и моделирование смарт-антенн...... 126 7. 1. Обзор...... 126 7. 2. Разработка антенны...... 127 7. 3. Взаимная связь...... 129 7. 4. Адаптивные алгоритмы обработки сигнала...... 130 7. 4. 1. Направление прихода...... 130 7. 4. 2. Адаптивное формирование ДН...... 132 7. 4. 3. Формирование ДН и сложение разнесенных сигналов в каналах с релеевским замиранием...... 133 7. 5. Решетчатое кодирование для адаптивных решеток TCM (trellis-coded modulation)...... 135 7. 6. Смарт-антенные системы для MANET-сетей...... 137 7. 6. 1. Протокол...... 138 7. 6. 2. Моделирование...... 139 7. 7. Пояснения...... 143 Глава 8. Пространственно-временная обработка...... 145 8. 1. Вступление...... 145 8. 2. Модели сигнала и дискретного пространственно-временного канала...... 151 8. 3. Пространственно-временное формирование луча...... 155 8. 4. Подавление межсимвольных и внутриканальных помех...... 157 8. 4. 1. Подавление межсимвольных помех ISI...... 158 8. 4. 2. Подавление внутриканальных помех CCI...... 159 8. 4. 3. Одновременное подавление межсимвольной и внутриканальной помехи...... 159 8. 5. Пространственно-временная обработка для DS-CDMA...... 160 8. 6. Пропускная способность и скорость передачи данных в MIMO-системах...... 161 8. 6. 1. Ограничения скорости передачи для одного пользователя...... 163 8. 6. 2. Предел скорости передачи при коллективном использовании канала...... 163 8. 6. 3. Ограничения скорости передачи данных в сотовой системе...... 166 8. 6. 4. MIMO-система в сетях WLAN...... 168 8. 7. Заключение...... 172 Глава 9. Коммерческая доступность смарт-антенн...... 173 Глава 10. Заключение...... 180 Благодарности...... 181 Литература...... 182 Предметный указатель...... 196

Издательство: "РИЦ "Техносфера"" (2012)

ISBN: 9785948363127