Интеллектуальные антенны

Что такое интеллектуальная антенна?

Интеллектуальная антенна представляет собой массив из нескольких антенн с высокопроизводительными сигнальными процессорами. Она может автоматически регулировать или адаптировать свою диаграмму направленности. Интеллектуальная антенна часто включает систему переключаемых лучей и систему адаптивного формирования луча. Система переключаемых лучей имеет несколько доступных фиксированных диаграмм направленности, выбор которых определяется требованиями системы. Система адаптивного формирования луча позволяет антенне направлять луч в сторону цели, подавляя мешающие сигналы.

Что такое технология интеллектуальных антенн?

Передовая технология интеллектуальных антенн в основном включает антенные решётки и алгоритмы выбора антенн. Антенная решётка определяет конструкцию самого аппаратного обеспечения антенны, а алгоритм выбора антенн определяет способ выбора антенн из антенной решётки.

Антенная решётка реализуется с помощью технологии переключения лучей, которая интеллектуально выбирает несколько антенных элементов для передачи и приёма сигналов. Различные комбинации антенн формируют разные направления излучения сигнала, что позволяет выбирать оптимальную антенну для STA в различных положениях, улучшать качество приёма сигнала и повышать пропускную способность системы. 

Алгоритм выбора интеллектуальной антенны Wi-Fi необходим для функции адаптивной настройки WLAN-соединения. На основе передаваемого пакета данных из антенной решетки выбирается подходящая комбинация антенн в соответствии с расположением терминалов, чтобы повысить производительность сети. Замена традиционного всенаправленного луча направленным лучом позволяет сконцентрировать энергию, улучшить качество приема сигнала и повысить пропускную способность системы.

Зачем нужна интеллектуальная антенна?

Во-первых, интеллектуальные антенны решают три сложные задачи, с которыми сталкиваются обычные антенны. 

Низкое покрытие границ: Обычные всенаправленные антенны могут обеспечить пользователям на близком расстоянии хороший опыт работы с Wi-Fi. Однако они не отвечают требованиям высокопроизводительных сетей из-за значительного падения уровня сигнала у пользователей, подключенных к удаленным AP, вследствие ограниченного Gain, что приводит к низкой скорости соединения и даже к проблемам с отключением. 

Плохое покрытие за препятствиями: При фактическом использовании сигналы будут сильно ослабевать при прохождении через такие препятствия, как стены и стекло, что приведет к снижению качества сигнала. Особенно в условиях физического экранирования обычным антеннам сложно обеспечить стабильное предоставление услуг Wi-Fi.

Помехи в условиях высокой плотности: В сценариях с высокой плотностью распределения пользователей одновременная работа нескольких пользователей легко приводит к помехам сигнала, снижая общую производительность сети. Даже с внедрением технологий MU-MIMO и OFDMA в современные стандарты Wi-Fi в конечном итоге непросто улучшить взаимодействие пользователей на границе зоны покрытия.

Во-вторых, интеллектуальная антенна имеет следующие преимущества перед обычной антенной:

Расширение дальности покрытия: Благодаря гибкой регулировке направления луча интеллектуальные антенны могут повышать уровень сигнала, расширять зону покрытия и снижать затраты на развертывание точек доступа.

Улучшите качество покрытия за препятствиями: Интеллектуальные антенны могут усиливать сигнал в направлении существующих препятствий. При наличии препятствий, которые невозможно преодолеть, комбинацию антенн можно настроить для обхода преград с помощью многолучевых методов, таких как отражение и дифракция беспроводных сигналов.

Снижение помех в сценариях с высокой плотностью: Антенна Samart может регулировать направления сигнального луча в зависимости от местоположения пользователя, снижая помехи, поступающие с разных направлений, и тем самым улучшая пользовательский опыт.

Каковы сценарии применения интеллектуальных антенн?

Ниже представлены три типичных сценария применения интеллектуальной антенны:

Покрытие на средних и больших расстояниях

Когда AP отправляет данные на терминалы, алгоритм интеллектуальной антенны выбирает наиболее подходящий направленный луч в соответствии с местоположением терминала. Направленный луч, заменивший всенаправленный луч, имеет высокий Gain, что повышает возможности покрытия для пользователей на средних и дальних расстояниях, а также пользователей на границе зоны покрытия. 

Рисунок 1: Схематическая диаграмма выбора луча интеллектуальной антенной в сценариях средней и большой дальности

Сложное покрытие Wi-Fi при наличии препятствий

Интеллектуальная антенна может увеличить зону покрытия точки доступа в помещениях с перегородками, например в конференц-залах и чайных комнатах с перегородками или перегородками половинной высоты. Интеллектуальная антенна с узконаправленным лучом и высоким коэффициентом усиления имеет значительные преимущества в сценариях, где сигналу необходимо проникать через стены или перекрытия. В сценариях с непреодолимыми препятствиями интеллектуальная антенна может выбрать другие направленные лучи, чтобы обойти преграды с помощью многолучевых методов, таких как отражение и дифракция.

Рисунок 2. Схематическая диаграмма выбора луча интеллектуальной антенной в сценариях с препятствиями

Сценарии с высокой плотностью и одновременной работой нескольких пользователей

В сценариях с высокой плотностью несколько пользователей одновременно передают данные по нисходящей линии связи. Для повышения эффективности передачи данных можно включить MU-MIMO. Интеллектуальная антенна использует одинаковые направленные лучи для пользователей, находящихся в одном направлении, что позволяет повысить уровень принимаемого сигнала на терминалах и уменьшить взаимные помехи между данными терминалов, расположенных в разных направлениях.

Рисунок 3: Схематическая диаграмма выбора луча интеллектуальной антенной в сценарии высокой плотности, где несколько пользователей одновременно передают данные по нисходящей линии связи