آنتن هوشمند (smart-antenna) چیست؟

 امروزه كوشش هاي پيگيرانه اي در جهت استفاده هرچه بيشتر از امواج به جاي سيم ها در دنيايكامپيوتر در حال انجام است كه برخي از آنها به نتيجه مطلوب رسيده ولي برخي هنوز در مراحلآزمايشي و تحقيقاتي قرار دارند. ارتباطات ماهواره اي از طريق آنتن هاي عادي دريافت و ارسال(send&receive) يكي از نمونه هاي برجسته و بسيار كارا در اين زمينه است كه استفاده موفقيت آميزاز آن اكنون معمول گشته است. با اين حال تكنيك هاي پيشرفته تري نيز در راه هستند كه از آن جملهاست به كارگيري آنتن هاي هوشمند در گستره ارتباطات مخابراتي و به خصوص انتقال داده ها. اماآنتن هوشمند چيست و چه كاربردي دارد و گذشته از آن، آيا به راستي «آنتن» مي تواند«هوشمند»باشد؟

 

 براي اينكه نسبت به سيستم آنتن هوشمند يك ديد اوليه پيدا كنيد، چشمانتان را ببنديد و سعي كنيددر حالي كه يكي از دوستانتان در اطراف اتاق حركت مي كند با او صحبت كنيد. درمي يابيد كه ميتوانيد محل وي را (يا چند نفر را) بدون ديدنشان در اتاق تشخيص دهيد. مهمترين علت آن عبارت استاز آنكه: صداي شخصي را كه صحبت مي كند از طريق دو گوشتان، كه سنسورهاي صداي شمامحسوب مي شوند، مي شنويد. صدا در دو زمان مختلف به گوش شما مي رسد. مغز شما كه يكپردازشگر سيگنال حرفه اي است، محاسبات زيادي را انجام مي دهد تا همبستگي اطلاعات را با همپيدا كرده و محل شخص صحبت كننده را پيدا نمايد. مغز شما همچنين توان سيگنال صداي دريافتي ازدو گوش را با هم جمع مي كند.

بنابراینصدا را در جهت مربوطه بلندتر از صداهاي ديگر دريافت خواهيدكرد. سيستم هاي آنتن تطبيقي هم همين كار را انجام مي دهند، كه در آن به جاي گوش از آنتناستفاده شده است. ولي فرق اين دو در آن است كه آنتن ها، دستگاه هايي دوطرفه هستند و ميتوانند سيگنالي را در همان جهت كه سيگنال اول دريافت كرده اند بفرستند. بنابراين با استفاده از«چند» آنتن مي توان سيگنال را «چند» بار قوي تر دريافت و ارسال كرد.
نكته بعدي اينكه اگر چند نفر با هم صحبت كنند، مغز شما مي تواند تداخل را حذف كرده و در يك زمانخاص روي يك مكالمه خاص تمركز كند. سيستم هاي ارائه تطبيقي پيشرفته هم مي توانند بينسيگنال مورد نظر و سيگنال هاي ناخواسته تفاوت قائل شوند.

اكنون به تعريف آنتن هوشمند نزديك مي شويم:

يك سيستم آنتن هوشمند از چند المان با قابليتپردازش سيگنال استفاده مي كند تا تشعشع و يا دريافت را در پاسخ به محيطي كه سيگنال در آنوجود دارد بهينه نمايد.

 

space_antenna_med_eleven_antenna_690px آنتن هوشمند

space_antenna_med_eleven_antenna_690px آنتن هوشمند

نقش آنتن در يك سيستم مخابراتي

آنتن در سيستم هاي مخابراتي بيشتر از تمام بخش هاي ديگر از معرض ديد دور مانده است. آنتندريچه اي است كه انرژي فركانسي راديويي را از فرستنده به دنياي خارج و از دنياي خارج به گيرندهكوپل مي كند. روشي كه طي آن انرژي به فضاي اطراف توزيع و از آن دريافت مي شود اثري بسيارجدي روي استفاده موثر از طيف، برقراري شبكه هاي جديد و كيفيت سرويس ايجاد شده از اين شبكهها دارد. به طور كلي دو نوع آنتن داريم: آنتن همه جهتي و آنتن يك جهتي.

آنتن هاييك جهتي

يك تك آنتن نيز مي تواند طوري ساخته شود كه در جهات مورد نظر دريافت و ارسال مشخصي داشتهباشد. با رشد روزافزون سايت هاي فرستنده، امروزه بسياري از سايت ها بخش هاي مشخصي را بهعنوان سلول براي خود انتخاب مي كنند. يك ناحيه با شعاع ۳۶۰ درجه به ۳ زير ناحيه ۱۲۰ درجهتقسيم و هر يك توسط يك روش انتشاري پوشش داده مي شود.
آنتن هاي هر بخش در يك محدوده مشخص «گين» بيشتري را نسبت به يك آنتن همه جهتي ايجادمي كنند. منظور از گين بهره خود آنتن است و اين به بهره هاي پردازشي كه در سيستم هاي آنتنهوشمند وجود دارد مربوط نمي شود. با اينكه آنتن هاي قرار داده شده در هر بخش استفاده از كانال راچند برابر مي كنند، ولي كماكان مشكل تداخل بين كانال ها را همانند آنتن هاي همه جهتي دارند.

آنتن هاي همه جهتي

از روزهاي اولي كه ارتباط بدون سيم شروع شد، از آنتن همه جهتي استفاده مي شد كه اين آنتن درهمه جهات سيگنال را به خوبي دريافت و منتشر مي كند. الگوي اين آنتن همه جهتي شبيه به قطراتآب است كه پس از برخورد يك جسم به آب، از سطح آب خارج مي شوند. در اين نوع آنتن به علت اينكه اطلاعاتي از محل قرار گرفتن كاربرها در دست نيست، سيگنال پراكنده مي شود و تنها درصدكوچكي از سيگنال به هر كاربر مي رسد.
با وجود اين محدوديت روش هاي همه جهتي سعي مي كنند اين مشكل را با زياد كردن توانتشعشعي سيگنال هاي ارسال شده رفع نمايند. در صورت وجود چند كاربر (يا چند منبع تداخل)مشكلات زيادي ايجاد مي شود زيرا سيگنال هايي كه به كاربر مورد نظر نرسند براي كاربران ديگر كه بهعنوان مثال در سيستم سلولي در سلول مجاور قرار دارند، تداخل ايجاد مي كنند. روش هاي همهجهتي راندمان طيف را كم كرده و استفاده مجدد از فركانس را محدود مي كنند. اين محدوديت ها باعثمي شود كه طراحان شبكه دائماً مجبور به اصلاح شبكه با هزينه هاي گران باشند. در سال هاي اخيرمحدوديت هاي تكنولوژي در مورد كيفيت، ظرفيت و پوشش سيستم هاي بي سيم باعث ايجاد تغييراتدر طراحي و قوانين آنتن در سيستم هاي بي سيم شده است.

سيستم آنتن  هوشمند

در حقيقت، آنتن ها هوشمند نيستند بلكه سيستم آنتن ها هوشمند هستند. عموماً هنگامي كه اينسيستم ها در كنار يك ايستگاه پايه قرار مي گيرند، آنتن هوشمند از يك ارائه آنتني با قابليت پردازشسيگنال ديجيتال براي ارسال و دريافت سيگنال به صورت حساس و تطبيقي استفاده مي كند. بهعبارت ديگر، چنين سيستمي مي تواند به صورت اتوماتيك جهت الگو تشعشعي را در پاسخ به محيطسيگنال تغيير دهد. اين مسئله به طرز شگفت انگيزي مشخصه سيستم بي سيم را بهبود ميبخشد.

آنتن هوشمند smart-antenna-systems-1-638

علت  هوشمندي اين نوع آنتن ها

در مكان هايي كه تعداد كاربر، تداخل و پيچيدگي انتشار زياد مي شود، به سيستم هاي آنتن هوشمندنياز خواهد بود. هوشمندي سيستم ها به امكانات آنها براي پردازش سيگنال ديجيتال برمي گردد. ماننداكثر پيشرفت هاي مدرني كه در صنايع الكترونيك امروزي صورت گرفته است، فرمت ديجيتال از جهتدقت و انعطاف پذيري كاركرد چند مزيت دارد. سيستم هاي آنتن هوشمند سيگنال هاي آنالوگ (نظيرصوت) را گرفته و به سيگنال هاي ديجيتال تبديل و براي ارسال مدوله مي كنند و در سمت ديگر دوبارهآن را به سيگنال آنالوگ تبديل مي نمايند. در سيستم هاي آنتن هوشمند اين قابليت پردازش سيگنالبا تكنيك هاي پيشرفته (الگوريتم ها) تركيب شده و براي اداره وضعيت هاي پيچيده استفاده مي شوند.

 

اهداف و مزاياي يك سيستم آنتن هوشمند

دو هدف سيستم آنتن هوشمند،افزايش كيفيت سيگنال سيستمهاي راديويي و افزايش ظرفيت ازطريق افزايش استفاده مجدد ازفركانس صورت مي گيرد. گينسيگنال، ورودي چند آنتن با همتركيب مي شود تا توان موجود برايبرقراري سطح پوشش مورد نظربهينه شود.
متمركز كردن انرژي فرستاده شده بهسمت سلول، محدوده سرويسدهي و پوشش ايستگاه پايه را افزايش مي دهد. مصرف توان كمتر عمر باتري را بيشتر كرده و تلفنهمراه را كوچك تر و سبك تر مي كنند. مقاومت در برابر تداخل و نسبت سيگنال به تداخل را افزايشمي دهند. هزينه كمتر براي تقويت كننده، مصرف توان و قابليت اطمينان بيشتري را ايجاد خواهد كرد.

كاربرد تكنولوژي آنتن هوشمند

تكنولوژي آنتن هوشمند مي تواند به نحو موثري عملكرد سيستم بي سيم را بهبود بخشد و از نظراقتصادي نيز بسيار به صرفه است. اين تكنولوژي كاربران كامپيوترها، سيستم هاي سلولي و شبكههاي حلقه محلي بي سيم را قادر مي سازد كه كيفيت سيگنال، ظرفيت سيستم و پوشش را بسياربالا ببرند. كاربران معمولاً در زمان هاي مختلف، به درصدهاي مختلفي از كيفيت، ظرفيت و پوشش نيازدارند. در اصل سيستم هايي كه از نظر ساختار به راحتي قابل تغيير باشند، در دراز مدت بهترين و بهصرفه ترين راه حل ها محسوب مي شوند.
سيستم هاي آنتن هوشمند با اندكي تغيير، در تمام استانداردها و پروتكل هاي بي سيم قابل اعمالهستند.
قابليت انعطاف آنتن هوشمند تطبيقي اجازه خلق محصولات و خدمات بسيار سطح بالايي را مي دهد.آنتن هاي تطبيقي هوشمند به هيچ نوع مدولاسيون يا پروتكل برقراري ارتباط هوايي محدود نيستند.اين سيستم ها با تمام روش هاي مدولاسيون فعلي سازگار هستند. احتمالاً طيف بسيار وسيعي ازسيستم هاي ارتباطي بدون سيم از مزاياي پردازش مكاني برخوردار مي شوند، مثلاً سيستم هايسلولي با قابليت تحرك بالا، سيستم هاي سلولي با قابليت تحرك كم، كاربردهاي حلقه محلي بدونسيم، مخابرات ماهوراه اي و Lan هاي بدون سيم و به ويژه اينترنت بي سيم براي كامپيوترهاي قابلحمل. باور بسياري براين است كه پردازش مكاني، جاي تمام روش هاي موجود براي سيستم هاي بيسيم را خواهد گرفت.
برگرفته از سايت آفتاب

مطالب مرتبط

اينورتر برق (Inverter) چيست؟ اينورتر برق (Inverter) يا اينورتور يك دستگاه الكتريكي است كه مي تواند جريان مستقيم (DC) را به جريان متناوب (AC) تبديل كند. با استفاده از ترانسفورماتور...
خانه هوشمند چيست؟ تعاريف: بكارگيري امكاناتي كه خانه را در اصطلاح "هوشمند" (Smart) كند، همواره يكي از مواردي بوده است كه بشر توجه زيادي به آن داشته و در طول دور...

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

*