อ่าน 3 นาที
เสาอากาศอัจฉริยะ
เสาอากาศอัจฉริยะ (หรือที่รู้จักกันในชื่อ เสาอากาศแบบปรับได้เสาอากาศดิจิทัลเสาอากาศหลายตัว และล่าสุดคือMIMO ) คือชุดเสาอากาศ ที่มีอั ลกอริธึมการประมวลผลสัญญาณ...
เสาอากาศอัจฉริยะ
เสาอากาศอัจฉริยะ (หรือที่รู้จักกันในชื่อ เสาอากาศแบบปรับได้เสาอากาศดิจิทัลเสาอากาศหลายตัว และล่าสุดคือMIMO ) คือชุดเสาอากาศ ที่มีอั ลกอริธึมการประมวลผลสัญญาณ อัจฉริยะซึ่งใช้ในการระบุลักษณะเฉพาะของสัญญาณในเชิงพื้นที่ เช่นทิศทางการมาถึง (DOA) ของสัญญาณ และใช้ลักษณะเฉพาะเหล่านั้นในการคำนวณ เวกเตอร์ การสร้างลำแสงซึ่งใช้ในการติดตามและระบุตำแหน่งลำแสงของเสาอากาศบนอุปกรณ์เคลื่อนที่/เป้าหมาย เสาอากาศอัจฉริยะไม่ควรสับสนกับเสาอากาศที่ปรับเปลี่ยนได้ซึ่งมีคุณสมบัติคล้ายกัน แต่เป็นเสาอากาศแบบองค์ประกอบเดี่ยว ไม่ใช่ชุดเสาอากาศ
เทคนิคเสาอากาศอัจฉริยะถูกนำมาใช้อย่างเด่นชัดในการประมวลผลสัญญาณเสียงเรดาร์ ติดตามและสแกน ดาราศาสตร์วิทยุและกล้องโทรทรรศน์วิทยุและส่วนใหญ่ในระบบเซลลูลาร์เช่นW-CDMA , UMTSและLTEและ 5G-NR [ 1 ]
เสาอากาศอัจฉริยะมีฟังก์ชันมากมาย เช่น การประมาณทิศทางของแหล่งกำเนิดสัญญาณ (DOA estimation), การสร้างลำแสง (beamforming) , การลดสัญญาณรบกวน (nulling) และการรักษาระดับความเข้มของสัญญาณให้คงที่ (constant modulus preservation)
การประมาณทิศทางการมาถึง (DOA)
ระบบเสาอากาศอัจฉริยะจะประมาณทิศทางการมาถึงของสัญญาณโดยใช้เทคนิคต่างๆ เช่นMUSIC (MUltiple SIgnal Classification), การประมาณค่าพารามิเตอร์ของสัญญาณผ่านเทคนิคการไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การหมุน (ESPRIT), วิธี Matrix Pencilหรือวิธีการที่พัฒนาต่อยอดจากวิธีเหล่านั้น โดยเกี่ยวข้องกับการค้นหาสเปกตรัมเชิงพื้นที่ของอาร์เรย์เสาอากาศ/ เซ็นเซอร์และคำนวณทิศทางการมาถึง (DOA) จากจุดสูงสุดของสเปกตรัมนี้ การคำนวณเหล่านี้ต้องใช้พลังการประมวลผลสูง
Matrix Pencil มีประสิทธิภาพสูงในกรณีของระบบเรียลไทม์ และภายใต้แหล่งข้อมูลที่มีความสัมพันธ์กัน
การสร้างลำแสง
การสร้างลำแสง (Beamforming)คือวิธีการที่ใช้สร้างรูปแบบการแผ่รังสีของอาร์เรย์เสาอากาศ โดยการบวกเฟสของสัญญาณในทิศทางของเป้าหมาย/อุปกรณ์เคลื่อนที่ที่ต้องการอย่างสร้างสรรค์ และหักล้างรูปแบบของเป้าหมาย/อุปกรณ์เคลื่อนที่ที่ไม่ต้องการ/ก่อกวน สามารถทำได้โดยใช้ตัวกรองหน่วงเวลาแบบFinite Impulse Response (FIR)น้ำหนักของตัวกรอง FIR อาจเปลี่ยนแปลงได้แบบปรับได้ และใช้เพื่อให้ได้การสร้างลำแสงที่ดีที่สุด ในแง่ที่ว่ามันช่วยลดค่าความคลาดเคลื่อนกำลังสองเฉลี่ยต่ำสุดระหว่างรูปแบบลำแสงที่ต้องการและรูปแบบลำแสงที่เกิดขึ้นจริง อัลกอริทึมทั่วไปคือ อัลกอริทึม แบบ steepest descentและLeast Mean Squares ในอาร์เรย์เสาอากาศดิจิทัลที่มีหลายช่องสัญญาณ จะใช้การสร้างลำแสงแบบดิจิทัล ซึ่งโดยทั่วไปใช้ DFT หรือFFT
ประเภทของเสาอากาศอัจฉริยะ
เสาอากาศอัจฉริยะหลักสองประเภท ได้แก่ เสาอากาศอัจฉริยะแบบสลับลำแสงและเสาอากาศอัจฉริยะแบบอาร์เรย์ปรับได้ ระบบแบบสลับลำแสงมีรูปแบบลำแสงคงที่หลายแบบให้เลือกใช้ การตัดสินใจว่าจะเข้าถึงลำแสงใด ณ จุดใดจุดหนึ่งในเวลาใดเวลาหนึ่งจะขึ้นอยู่กับความต้องการของระบบ อาร์เรย์ปรับได้ช่วยให้เสาอากาศสามารถปรับทิศทางลำแสงไปยังทิศทางใดก็ได้ที่ต้องการ ในขณะเดียวกันก็กำจัดสัญญาณรบกวน[ 2 ]สามารถประมาณทิศทางลำแสงได้โดยใช้วิธีการประมาณทิศทางการมาถึง (DOA) [ 3 ]
ในปี 2551 NTIAของสหรัฐอเมริกาได้เริ่มความพยายามครั้งใหญ่เพื่อช่วยเหลือผู้บริโภคในการซื้อกล่องแปลงสัญญาณโทรทัศน์ดิจิทัล [ 4 ] จากความพยายามนี้ ทำให้หลายคนได้รู้จักกับแนวคิดของเสาอากาศอัจฉริยะเป็นครั้งแรก ในบริบทของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค "เสาอากาศอัจฉริยะ" คือเสาอากาศที่สอดคล้องกับมาตรฐานอินเทอร์เฟซ EIA/ CEA-909
ในปี 2017 บริษัทอุตสาหกรรมการบินและอวกาศของอิสราเอลได้เปิดตัวเสาอากาศแบบปรับเปลี่ยนได้ ( ADA ) และระบุว่าเสาอากาศดังกล่าวใช้งานได้จริงแล้วและจะถูกติดตั้งบน "แพลตฟอร์มหลัก" ที่กองกำลังป้องกันประเทศอิสราเอล ใช้ งาน
มีตัวเลือกเสาอากาศอัจฉริยะ EIA/CEA-909A ในท้องตลาดค่อนข้างจำกัด
ก่อนการเปลี่ยนผ่านอย่างสมบูรณ์ไปสู่โทรทัศน์ดิจิทัล ATSC ในสหรัฐอเมริกาในวันที่ 11 มิถุนายน 2552 มีการนำเสาอากาศอัจฉริยะสองรุ่นออกสู่ตลาด:
- RCA ANT2000 – ปัจจุบันไม่มีจำหน่ายแล้วที่ร้านค้าปลีก
- DTA-5000 – ผลิตโดยFunai Electricวางจำหน่ายภายใต้ชื่อแบรนด์ "DX Antenna" บางครั้งอาจใช้ร่วมกับ แบรนด์ Sylvaniaปัจจุบันไม่มีจำหน่ายแล้วตามร้านค้าปลีก
และมีรถยนต์สองรุ่นที่ทำให้ผู้บริโภคสับสน:
- แม้ว่าApex SM550จะสามารถเชื่อมต่อกับพอร์ต CEA-909 เพื่อดึงพลังงานไฟฟ้าได้ แต่ก็ไม่ใช่เสาอากาศอัจฉริยะที่แท้จริง[ 5 ]
- เสาอากาศ แบบ SMARTenna รุ่น Channel Master 3000A และ CM3000HD เป็นเสาอากาศแบบรอบทิศทางที่ขยายสัญญาณตามปกติ ไม่ใช่เสาอากาศอัจฉริยะที่สามารถปรับทิศทางได้[ 6 ]
- ADA - เสาอากาศแบบปรับได้ที่ผลิตโดยโรงงาน MLM ของอุตสาหกรรมการบินและอวกาศของอิสราเอล[ 7 ]
ดูเพิ่มเติม
- เสาอากาศ (วิทยุ) – อุปกรณ์ที่ใช้ส่งและรับคลื่นวิทยุ
- การประมวลผลอาร์เรย์ – สาขาการวิจัยด้านการประมวลผลสัญญาณ
- ประวัติความเป็นมาของเสาอากาศอัจฉริยะ
- อาร์เรย์เฟส – ชุดเสาอากาศที่สร้างลำแสงที่สามารถปรับทิศทางได้
- CEA-909 – มาตรฐาน ANSI สำหรับเสาอากาศอัจฉริยะ 8VSB/ATSC
- WiMAX – มาตรฐานบรอดแบนด์ไร้สาย
- ความหลากหลายที่ผสมผสานกัน
- เสาอากาศแบบแอคทีฟ – เสาอากาศไฟฟ้า
- เสาอากาศแบบปรับเปลี่ยนได้ – เสาอากาศที่สามารถปรับเปลี่ยนความถี่และคุณสมบัติการแผ่รังสีได้อย่างไดนามิก
- ชุดเสาอากาศดิจิทัล – เสาอากาศอัจฉริยะพร้อมการสร้างลำแสงดิจิทัลหลายช่องสัญญาณ
อ่านเพิ่มเติม
- ซุน เฉิน; เฉิง จุน; โอฮิระ ทาคาชิ (2008). คู่มือความก้าวหน้าในเทคโนโลยีเสาอากาศอัจฉริยะสำหรับเครือข่ายไร้สาย . แหล่งข้อมูลอ้างอิงชั้นนำ (ฉบับที่ 1). IGI Global . ISBN 978-1599049885.(584 หน้า)
ลิงก์ภายนอก
- กลุ่มวิจัยเสาอากาศอัจฉริยะ (Smart Antenna Research Group) เก็บถาวรเมื่อวันที่ 20 ตุลาคม 2013 ที่Wayback Machineของมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด
- กลุ่มวิจัยด้านอุปกรณ์พกพาและวิทยุ มหาวิทยาลัยเวอร์จิเนียเทค
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ เสาอากาศอัจฉริยะ
เสาอากาศอัจฉริยะ (หรือที่รู้จักกันในชื่อ เสาอากาศแบบปรับได้เสาอากาศดิจิทัลเสาอากาศหลายตัว และล่าสุดคือMIMO ) คือชุดเสาอากาศ ที่มีอั ลกอริธึมการประมวลผลสัญญาณ...
การประมาณทิศทางการมาถึง (DOA)
ระบบเสาอากาศอัจฉริยะจะประมาณทิศทางการมาถึงของสัญญาณโดยใช้เทคนิคต่างๆ เช่น MUSIC (MUltiple SIgnal Classification), การประมาณค่าพารามิเตอร์ของสัญญาณผ่านเทคนิคการไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การหมุน (ESPRIT), วิธี Matrix Pencil หรือวิธีการที่พัฒนาต่อยอดจากวิธีเหล่านั้น...
การสร้างลำแสง
การสร้างลำแสง (Beamforming) คือวิธีการที่ใช้สร้าง รูปแบบการแผ่รังสี ของอาร์เรย์เสาอากาศ โดยการบวกเฟสของสัญญาณในทิศทางของเป้าหมาย/อุปกรณ์เคลื่อนที่ที่ต้องการอย่างสร้างสรรค์ และหักล้างรูปแบบของเป้าหมาย/อุปกรณ์เคลื่อนที่ที่ไม่ต้องการ/ก่อกวน...
ประเภทของเสาอากาศอัจฉริยะ
เสาอากาศอัจฉริยะหลักสองประเภท ได้แก่ เสาอากาศอัจฉริยะแบบสลับลำแสงและเสาอากาศอัจฉริยะแบบอาร์เรย์ปรับได้ ระบบแบบสลับลำแสงมีรูปแบบลำแสงคงที่หลายแบบให้เลือกใช้ การตัดสินใจว่าจะเข้าถึงลำแสงใด ณ จุดใดจุดหนึ่งในเวลาใดเวลาหนึ่งจะขึ้นอยู่กับความต้องการของระบบ...