תקשורת אלחוטית יוצרת את עמוד השדרה של קישוריות מודרנית, תמיכה בכל דבר מטלפונים ניידים למכשירים דיגיטליים ומערכות אוטונומיות.למרות ההתקדמות במודולציה וקידוד, קישורים אלחוטיים נשארים פגיעים לקידוד שנגרם על ידי ריבוי דרכים, צללים והתערבות. תוכניות שונות של אנטנה מציעות פתרון חזק, מונע חומרה כדי להפחית את ליקויים אלה, שיפור האמינות ללא צורך בספקטרום או כוח נוסף על ידי פריסת אותות חכמים ומשלבים אלה, כדי לשמור על מנת למזגים באופן חכם, כדי לשמור על מנת למזגים את המשתנים באופן חכם, כדי למזגים את המשתנים באופן מושכלים את המשתנים, כדי למזגים את המשתנים אלה.

מימון של אנטנה גיוון

מגווןאנטנה מקטין את עצמאותה הסטטיסטית של ערוצי הקידוד במקומות אנטנה שונים.כאשר אנטנות מעומקות מספיק בנפרד (בדרך כלל חצי אורכי גל או יותר), ההסתברות שכל האנטנה חווה בו זמנית דוהמה עמוקה מופחתת באופן דרמטי.המושג הליבה הוא לקבל - או לשדר - עותקים מרובים של אותו אות דרך נתיבים מתפתלים באופן עצמאי ולאחר מכן לשלב אותם כדי לייצר פלט חזק ויציב יותר.

מפתחי גיוון מכניזם

  • (ב) ⁇ :0) ⁇ (בלטינית:0) ⁇ (ב) ⁇ (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ (בלטינית:0) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]
  • (ב) ,0) ,Time diversity:veFLT:1 , Transmiting אותו אות בזמנים שונים (למשל, באמצעות החלפה) אבל זה דורש משאבים זמן.

בין אלה, מגוון מרחבי הוא הנפוץ ביותר במערכות אלחוטיות מודרניות, ויצר את הבסיס לטכניקות מרובות-input מרובות- ⁇ (MIMO).

סוגים של מקבל מגוון שילוב של שמס

קבל מגוון טכניקות שילוב לקבוע כיצד אותות מאנטנות מרובות מעובדים כדי למקסם את איכות הקישור.הבחירה של התוכנית משפיעה על המורכבות, הביצועים, צריכת החשמל.

בחירת מגוון

(הגיוון הוא הצורה הפשוטה ביותר: המקלט עוקב באופן רציף אחר עוצמת האות (או יחס אות לרעש, SNR) על כל ענף אנטנה ובוחר את האחד עם האיכות המיידית הטובה ביותר.אותו של ענף זה מועבר לדמוסטר בעוד שרווח המגוון הוא פרופורציה קלה יותר למספר האנאנטנות; עם LTNLTFalphir 1, ההסתברות כי כל אלה הם רק כדי לפסולת של 4.

Switch

גרסה של מגוון בחירה, גיוון מתג (לעתים קרובות נקרא מגוון) נמנעים מהצורך ניטור רציף. המקלט נשאר על אנטנה ברירת מחדל עד שהאות המתקבל נופל מתחת לסף; ואז הוא עובר לאנטנה אחרת.זה מקטין מורכבות אבל יכול להציג מעבר טראנסים ולא תמיד לבחור את הענף האופטימלי.

שילוב מקסימאלי (MRC)

[RC] הוא הטכניקה הלינארית האופטימלית המשלבת כאשר רעש הוא לבן ולא קשור בין ענפים.כל אות אנטנה מועלת על ידי גורם מורכב פרופורציה לרווח הערוץ המיידי שלה ובשלב, ואז מסומנת את המשקלים הממקסימים את ה-SNR המשולב, שהוא סכום ה-SNRs מכל הענפים האישיים שלו.

שילוב שווה (EGC)

EGC הוא פשרה בין פשטות וביצועים.כל אותות האנטנה עולים בקנה מידה שווה (רווח ענישה), ורק השלבים שלהם מותאם להשגת סיכום קוהרנטי.ה-SNR המשולב הוא בדרך כלל פחות מ- MRC אבל עדיין מספק רווח משמעותי. EGC הוא לעתים קרובות נבחר עבור מערכות שבו ampude estimation הוא בלתי אמין או שבו מגבר קבוע מפשט את הביצועים בין EGC לבין ממוצע של אנטנות SGC הוא ממוצע כאשר יש מספר נמוך של אנטנות SGC הוא ממוצע של אנטים של אנטנות SGC הוא לא אמין או אנטנות SGC הוא לא אמין.

שילובים ומשתנים אחרים

בחלק מהפריסות המעשיות, אנאנטנות סקטוריות עם כיסוי חפיפה משמשים.המקבל בוחר את המגזר עם האות החזק ביותר, בדומה לבחירת מגוון, אך בקנה מידה גדול יותר של גישות היברידיות, כגון MRC עם הפעלת סניף סלקטיבית, יכול להפחית את צריכת החשמל על ידי הפעלת סניפים עם SNR נמוך מאוד תוך שמירה על היתרון המשולב של אלה פעילים.

« « רנסנס גיוון שיימס

גיוון חשוב באותה מידה במדר, במיוחד על הקישור שבו המקלט עשוי להיות בגודל מוגבל וכוח.מגוון Transmit מאפשר תחנת בסיס או נקודת גישה לשלוח אותות באמצעות אנטנה מרובות מבלי לדרוש אנטנה מרובים במכשיר המשתמש.

Alamouti Space-Time Block Coding

תוכנית המגוון המפורסם ביותר היא קוד אלמוטי (STBC עבור שתי אנטנה) היא משדרת שני סמלים על פני שני חריצים זמן ושני אנאנטנות באמצעות עיצוב אורטוקוניאלי (אפילו עם אנטנה אחת), את הסמלים ניתן להפריד על ידי עיבוד ליניארי פשוט, השגת רווח מרחבי מלא. Alamouti coding מספק את אותו סדר כמו שני מוחות MRC אבל דורש מקלט מרובים (MO) הוא תקן LTE.

Cyclic Delay Diversity

מגוון עיכוב Cyclic (CDD) מציג שינוי מחזורי של אותו סמל DM על פני אנאנטנות שידור שונות, ביעילות להמיר שידור יחיד לתוך עותקים רבים עיכובים.העיכוב יוצר סלקטיביות תדירות בערוץ המשולב, אשר ניתן לנצל על ידי השגיאה של המקלט תיקון תיקון תיקון תיקון תיקון תיקון תיקון תיקון תיקון תיקון תיקון תיקון. CDD משמש נרחב LTE ו- Wi-Fi כמו שיטת שידור מסובכת שאינה דורשת ידע הערוץ.

המונחים: closed-Loop Transmit diversity

כאשר המשדר יש משוב על מצב הערוץ (למשל, באמצעות ערוץ משוב מוגבל), הוא יכול להתאים את המשקלים החלים על כל אנטנה כדי לנווט את האנרגיה המועברת לכיוון המקלט.זה ידוע בתור משדר גיוון סגור או beamforming.הרווח המגוון משולב עם רווח מערך, מתן גבוה יותר SNR ואמינות.

היתרונות של אנטנה גיוון

היתרונות העיקריים של מגוון אנטנה מבוססים היטב ומתורגמים ישירות לחוויה טובה יותר של משתמשים ויעילות רשת.

  • (ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) [17] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) גבוה יותר נתונים: 1.FLT ( 1) על ידי צמצום רנסנסליות הנגרמות על ידי שגיאות החבילה, מגוון מגביר ביעילות את דרך המחשב. MIMO מערכות להשתמש עוד יותר במימד מרחבי כדי לשלוח מספר זרמי נתונים בו זמנית - הרחבה ישירה של מושגים מגוונים.
  • (FLT:0) ,Extended Coverage:FLT1) ניתן להגדיל את טווח הקישור האלחוטי עד 40–50% עם שתי אנטנה במקלט, בהתאם לסביבה.
  • (FLT:0)חינוך הבין-ההתערבות: 1FLT מקבל מגוון מאפשר למקלט לבטל אותות מפרשים באמצעות שילוב מתקדם של טכניקות (למשל, טעות מרובעת מינימלית המשלבת, MMSE), אשר מדכאת בו זמנית את ההפרעות ולוכדת מגוון.

יישום שיקולים ואתגרים

למרות היתרונות ברורים, פריסת מגוון האנטנה כרוך בהתקפי מסחר כי מעצבי המערכת חייבים לנהל.

אנטנה ספיגה ושחיתות

כדי להשיג קידוד לא קשור, אנטנה חייבת להיות מנומקת מספיק בנפרד - בדרך כלל לפחות חצי אורכי גל. עבור תת- 6 GHz להקות (למשל, 2.4 GHz, 3.5 GHz), מתרגמים אלה ל 5-10 ס"מ, אשר יכול להיות מאתגר מכשירים קומפקטיים כמו סמארטפונים או חיישניים של Polarization יכול להפחית את ההפרדה הפיזית הנדרשת על ידי שימוש בקטליזציה של קוטבי, אבל מעט מאוד רגיש לבלוקים זעירים (אך) בגל זעירים זעירים (אך).

מורכבות חומרה ועלויות

כל אנטנה נוספת דורשת שרשרת תדר רדיו ייעודית (RF) – כולל מסננים, מערבלים, מגברים, וממירים אנלוגיים-לדיגיטליים.זה מגביר את עלויות החוק, צריכת החשמל, ושטח הדירקטוריון.במכשירים מסחריים רבים, מהנדסים מגבילים את מספר האנאנטנות ל-2 או 4 על גבי ציוד המשתמש.בסיס, עם פחות מגבלות על גודל וכוח, עשויים להשתמש ב-64, או אפילו ב- 128, אפילו בתצורה מסיבית של אנטנות.

ערוץ אסטנס Overhead

תוכניות שונות קבלן כמו MRC צריך הערכות מדויקות של הערוץ מכל ענף אנטנה.זה דורש סמלים טייסים כי לתפוס זמן ומשאבים תדירות.בערוצים מהירים, הערכות ערוצים חייב להיות מעודכנים לעתים קרובות, הגדלת תוכניות שונות מעל פני השטח כי להשתמש טכניקות פתיחות (אלמוטי, CDD) להימנע מהצורך משוב אבל לא יכול להתאים את תנאי הערוץ.

כוח

הפעלת רשתות RF מרובות בו זמנית צורכת יותר כוח מאשר מקלט חד-נטנה.עבור מכשירים המופעלים על ידי סוללות, מגוון בחירה (שם רק שרשרת אחת פעילה בזמן) יכול להיות יותר יעיל כוח מאשר MRC. אלגוריתמים מתקדמים כי באופן דינמי ניתוק סניפי מבוסס על תנאי ערוץ לעזור להפחית את הבעיה.

יישומים ברחבי מערכות אלחוטיות מודרניות

מגווןאנטנה אומץ כמעט בכל הסטנדרטים האלחוטיים העיקריים, לעתים קרובות כנדרש בסיס.

Wi-Fi (IEEE 802.11)

מוקדם 802.11a / B / g מכשירים לעתים קרובות השתמש שתי אנטנה עבור מגוון בחירה. מודרני 802.11n / אקר / ax (Wi-Fi 4/5/6) לשלב מספר רב של ⁇ (MIMO) עם עד 8 זרמים, שבו מגוון משולב עם סביבות מרובותxing.

רשתות סלולריות (4G LTE ו-5G NR)

ב LTE, מגוון מועבר הוא חובה על כל ערוצי בקרת קישורים באמצעות Space-Frequency Block Coding (SFBC, וריאציות של Alamouti) ה- Uplink משתמשת במספר אנטנות ב- enodeB עבור מגוון.5G NR הולך רחוק יותר עם ערוצי MIMO מסיביים, תוך שימוש מאות אנאנטנות כדי להשיג הן מגוון ורווחים.

תקשורת לווין

קישורים לווייניים חווים קידוד עקב השפעות אטמוספריות ורבפתות מבני מבנים סמוכים (במיוחד במסופים לווייניים ניידים) מקבלים מגוון באמצעות שתי אנאנטות חללות מעט אורכי גל בנפרד נפוץ על מסוף הספינה או המטוסים.חלק ממערכות לוויין משתמשות בגיוון האתר - שתי תחנות קרקע נפרדות גיאוגרפית להילחם בגשם - ביעילות תוכנית גיוון מאקרו בקנה מידה.

אינטרנט של דברים (IoT) ו- LPWAN

רשתות רחבות עוצמה נמוכה (LoRaWAN, NB-IoT) לעתים קרובות להשתמש בגיוון המקלט בשערים כדי לשפר את ההסתברות של קידוד שידורים חלשים של קישורים מחיישנים.מכיוון מכשירים רבים הם עלות ומוגבלים כוח, הם בדרך כלל יש אנטנה אחת; נטל המגוון ממוקם בצד התשתית. גישה זו יכולה להכפיל את הטווח ולצמצם באופן משמעותי את שיעור השגיאה.

רכב ו- V2X

תקשורת בין כלי רכב (V2X) כולל C-V2X ו- DSRC, פנים במהירות ערוצים משתנים עקב תנועת הרכב.אנטנות מרובות (למשל, שניים בחזית ושניים בחלק האחורי של מכונית) מספקים מגוון נגד הקידוד והחסימת.מ.ג'ו ומגוון הבחירה משמשים ביחידות כדי לשמור על אמינות לקשר עבור הודעות קריטיות בטיחות.

מגמות עתידיות באנטנה גיוון

האבולוציה האלחוטית ממשיכה לדחוף את גבולות המגוון והעיבוד המרחבי.

MIMO ו-Dimension MIMO

5G תחנות בסיס מסיבי MIMO עם 64-256 אלמנטים אנטנה למעשה לטשטש את הקו בין מגוון, beamforming, ואת מרחבי ריבוי מרובותxing. כל משתמש מוגש על ידי קרן צר המספק רווח מערך גבוה, בעוד מערך האנטנה הגדול מציע מגוון רחב של אלגוריתמים נגד קידוד מתקדם יכול לעבור בין מצבי אוריינטציה מוכווני מגוון ורב-מכווני מבוסס על תנאי ערוץ.

משטחים חכמים (IRS)

IRS הם מנגנונים פסיביים שניתן לשלוט בהם כדי לשקף אותות בכיוון רצוי, יצירת נתיבים נוספים ללא הוספת משדרים חדשים.מגוון אנטנה "וירטואלי" זה יכול להיות פרוס על חזיתות בנייה או בתוך מבנים כדי לעזור להילחם אזורי מת. בשילוב עם מגוון קונבנציונלי ב המקלט, IRS יכול לספק קישוריות חסרת תקדים.

AI-Driven Diversity

אלגוריתמי למידת מכונות יכולים לחזות דפוסים מהירים ובחירת דינמית או לשלב אנטנה עם ראש נמוך יותר מאשר הערכה מסורתית. Reinforcement למידה הוחלה על מנת לעבור מגוון ברשתות גלי מילימטר, שבו אירועים חוסמים מהירים להפוך את הבחירה קבועה suboptimal. AI יכול גם להתאים את הבחירה אנטנה עבור מגוון יעיל כוח במכשירים IoT.

GHz ו- mmWave Coקיום

מכשירים עתידיים עשויים להשתמש בגישה כפולה-פס: מגוון של תת-6 GHz עבור כיסוי, ו להיות ממין וייב עבור יכולת.שרשרת המגוון בתדרים נמוכים יכול לשמש כנפילה כאשר קישור מ"מWave חסם, מתן קישוריות חלקה.זה מגוון רב פס הוא כבר נושא ב 3GPP לשחרר 18 מחקרים.

מסקנה

תוכניות שונות שלאנטנה נשאר אבן הפינה של תקשורת אלחוטית אמינה.ממגוון בחירה פשוט בתחילת Wi-Fi ועד MIMO המתוחכמת ב 5G, העיקרון הבסיסי - באמצעות מספר מסלולי אות עצמאיות כדי להתגבר על הקידוד - הוכיח את הערך שלו מעל עשרות שנים של פריסה.כאשר רשתות מתפתחות לעבר תדרים גבוהים יותר, פריסות אלחוטיות יותר, דרישות אמינות מחמירות יותר, מגוון ימשיך להתאים, שילוב אלגוריתמים אינטליגנטיים וחד-חדשים למהנדסים של מערכות הפעלה, אך כיום, לא-לטרה-ל, אך לא-לשוניות, הוא חייב לאפשר קישוריות אלחוטית, אלא גם תכונות פשוטות יותר, אלא גם תכונות פשוטות יותר, אך לא-ל, אלא גם תכונות מורכבות, אך הן תכונות מורכבות, אך הן תכונות מורכבות, אך הן תכונות מורכבות, אך הן, אך הן, אך הן תכונות מורכבות, אך הן, אך הן, הן, אך הן יכולות אמינות אלחוטיות יותר, גמישות, אך הן יכולות אמינות אלחוטיות, אך הן יכולות אמינות אלחוטיות, אך הן, גמישות, אך הן, גמישות יותר, גמישות יותר, אך הן, אך הן, אך הן, הן, אך הן, אך הן, הן, הן, אך הן, גמישות, אך הן, הן, גמישות יותר, אך הן, אך הן