无线通信中的空间滤波(波束赋形)是什么?


波束赋形也称为空间滤波。它是一种信号处理方法,用于以定向信号发送或接收无线电波或声波。波束赋形的应用构建在雷达和声纳系统、无线连接以及声学和生物医学用品中。

波束赋形和波束扫描通常由术语每个阵列组件的馈送所熟练掌握,以便从所有组件接收或传输的信号将在特定方向上同相。

在发射时,波束赋形器控制每个发射机的信号的相位和相对幅度,从而在波前产生有效和破坏性干扰的设计。

波束赋形是一个定义的相位,通过在获取终端的方向上完全构建处理后的信号并取消干扰信号的发射,来设计天线的辐射波束。

这可以使用有限脉冲响应 (FIR) 滤波器来创建。FIR 滤波器很有用,因为它们的权重可以灵活地混合并用于获得最佳波束赋形。

波束赋形的优点

波束赋形的优点如下:

  • 波束赋形天线用于向预期客户端发送信号的功率需求降低,并且成本降低导致大规模 MIMO 框架的功耗和放大器值降低。

  • 上行链路和下行链路信号的功率控制、训练序列信息的利用以及波束赋形天线组件对信号质量的改进,可以提高容量。

  • 通过使用时分双工 (TDD) 过程将传统的全向天线阵列恢复为动态小区扇区结构和波束转向天线阵列,无线系统结构中的流量实现得到了有效提高。

  • 仿真显示,通过使用波束赋形方法而不是基站 (BS) 的全向天线,可以执行动态小区扇区的有效性。

  • 波束赋形是控制发射信号朝向预期客户端;因此,接收器将是唯一能够从覆盖信号中恢复所需信号的元素。

  • 波束赋形的优势在于它可以用于毫米波频段。由于适用于密集城市蜂窝连接(例如,低于 5 GHz)的大部分频谱已被许可,因此在频域中提高数据速率的唯一方法是利用毫米波范围附近(例如,60 GHz)的未使用的频段。

更新于: 2021-11-17

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