Да. При этом регулируются не только фазы, но и амплитуды. Регулировка амплитуд нужна при подавлении помех в режиме приема и при обслуживании нескольких пользователей в режиме передачи (рис. 11).
Есть, конечно, отечественные исследователи с мировыми именами. Публикуются они, в основном, в зарубежных журналах, но и на русском публикации и книги есть. На мой взгляд весьма значимы научные труды Петра Трифонова по тематике полярных кодов. Его наработки вошли в стандарты связи пятого поколения (5G). Он плодотворно сотрудничал с Huawei по этой тематике.
Штыревую антенну можно располагать и горизонтально, как продолжение крыла БЛА самолетного типа, например. Поляризация будет при этом горизонтальная, это нужно учитывать при установке антенн на наземной станции. Если же из фюзеляжа вообще ничего не должно торчать нигде, то антенны нужно располагать внутри радиопрозрачного обтекателя. Вообще говоря, для адаптивной антенны можно использовать антенный элемент с любой ДН, но нужно иметь в виду, что ДН АА равно произведению ДН решетки и ДН отдельного элемента решетки. Если ДН элемента в азимутальной плоскости будет направленная (т.е. меньше 360 град.), то обеспечить сканирование луча АА в пределах 360 град будет невозможно. Это важно для бортовой АА. Сканирование возможно только в пределах главного лепестка ДН антенного элемента. На наземной станции можно использовать АА, составленную из двух патч антенн. При этом АА будет обеспечивать наведение на БЛА в пределах главного лепестка ДН патч антенны без использования механического поворотного устройства.
Управление диаграммой направленности на базе секторных (направленных) антенн с переключением не слишком удобно для малых и даже средних БЛА. Все получается слишком громоздко. Например, популярная направленная патч антенна представляет собой набор слабонаправленных элементарных излучателей, соединенных системой ВЧ сплиттеров, настроенных с целью фокусировки энергии в нужном направлении. И таких антенн нужно несколько по числу секторов. В то время как одна из секторных антенн работает другие неактивны и просто потребляют энергетические ресурсы БЛА за счет своего веса и аэродинамического сопротивления воздушному потоку. Получается, что секторная конструкция содержит избыточное количество элементарных излучателей. Описанная адаптивная антенна (АА) содержит всего 2 элементарных излучателя и они оба постоянно работают. Вес и аэродинамическое сопротивление всей конструкции минимальны. Установка системы на БЛА проста. Количество элементарных излучателей в АА, разумеется, может быть увеличено с целью улучшения характеристик. Секторный вариант антенной системы, кроме того, не будет иметь таких возможностей в подавлении помех как АА. Смена частотного канала при появлении помехи - вполне рабочая технология борьбы с помехами наряду с АА. Наиболее продуктивна она для непреднамеренных помех вроде наличия еще одного пользователя в WiFi канале. Но для борьбы с преднамеренными помехами (РЭБ) какой-то одной технологии мало и модем должен быть оснащен набором методов: (1) собственно борьбы с помехой (смена частоты, АА и т.п.); (2) методов повышения энергетической скрытности, чтобы разведприемник системы РЭБ не обнаружил линию связи и, соответственно, не поставил помеху по ней (расширение спектра, разные частоты для каналов передачи и приема и т.д.) и (3) методов создания фейковых каналов связи с целью отвлечения энергетических ресурсов системы РЭБ на "подавление" каналов связи которые на самом деле не переносят никакой информации. В этом плане статья посвящена именно АА, некоторые из других методов борьбы с помехами описаны в [1].
На рис. 2 рассматривается диаграмма направленности адаптивной антенны (АА) на одном из модемов в соединении точка-точка. Если второй из модемов пары расположен в направлении азимута 0 градусов, то устанавливается голубая ДН, если он расположен в направлении азимута 90 град. - красная ДН. АА сама определяет азимутальное положение второго модема и направляет туда максимум ДН. Никаких переподключений штырей производить не нужно. Полностью электронное управление ДН без необходимости вмешательства пользователя в процесс. Плюс к этому - через специальное ПО, установленное на компьютере наземной станции, можно получить информацию о азимутальном направлении на БЛА, наземную станцию (от бортового модема) и источник помехи (если он есть).
Все зависит от Вашей цели. Если требуется узнать проприетарный протокол, то это, в принципе, можно сделать, снимая сигнал прямо из эфира спектроанализатором с последующим анализом в подходящем пакете, например MatLab/GNU Octave. Потребуются еще знания в области беспроводной связи и много времени, но в результате раскроете почти все тайны. Если же Вы просто хотите выбрать хороший линк для вашего БЛА то лучшего способа чем сравнительное тестирование не придумать. Правда, алгоритм тестирования нужно продумать заранее, чтобы учесть все условия сценария применения Вашего БЛА (дальность, помехи, многолучевость и т.п.). Разборка модема далеко не всегда дает информацию о том какая антенная система используется, нужно еще исходные коды прошивок смотреть, что невозможно по понятным причинам.
Собственно, можно поставить любые другие ненаправленные в азимутальной плоскости антенны (штыри). Фото приведено просто для констатации того факта, что адаптивная антенна сама по себе проста в том числе с точки зрения установки на БЛА.
Он у нас даже падал с этими антеннами - слишком далеко улетели на адаптивной антенне и аккумулятора не хватило. Насколько я знаю, поломок антенн при этом не было.
Если речь идет о базовых моделях DJI, то там используется канал связи WiFi в т.ч. с поддержкой MIMO в виде spatial multiplexing. Эти технологии позволяют увеличивать скорость передачи информации в каналах с многолучевостью, но для подавления помех они, в общем, не предназначены. Те дроны DJI что оборудованы модемом LightBridge используют проприетарные формы сигналов - не могу утверждать доподлинно есть там АА в каком-либо виде или нет.
Уровень подавления помехи зависит в основном от точности расчетов коэффициентов адаптивного фильтра и от точности самой процедуры фильтрации а не от числа сенсоров (антенн). Число сенсоров определяет число экстремумов адаптивного фильтра. Например, для 4-х сенсоров можно спроектировать фильтр с двумя нулями и одним максимумом, что даст возможность подавить 2 помехи и поддерживать на максимуме уровень полезного сигнала. Адаптивная антенна (АА) не совсем ФАР. Есть 2 отличия. (1) ФАР это просто антенна с изменяемой диаграммой направленности (ДН) где параметры ДН должен определить пользователь заранее. АА это антенна которая самая определяет какая именно ДН оптимальна для системы в данный момент. (2) ФАР, как следует из названия, изменяет ДН за счет регулирования только фаз сигналов сенсоров. АА может менять и амплитуды сигналов сенсоров. Это, однако, чисто терминологическое различие. Под ФАР часто понимают антенну которая может изменять и амплитуды.
Да, в 3D Link используется внешний LNA с коэффициентом шума порядка 0.8 дБ. Внутренний LNA трансивера AD9361 имеет слишком большой коэффициент шума и, используя только его, высокой чувствительности не получить. Кроме того, общего усиления AD9361 немного не хватает для комфортной работы. Турбо коды мы использовали в более ранних разработках. Характеристики у них хорошие, но параллелизация процесса декодирования непроста, быстрые декодеры турбо кодов строить неудобно. Для скорости 5-10 МБит/сек турбо код, на мой взгляд, оптимален (по крайней мере для FPGA), если нужно больше, то LDPC код более практичен. Полярные коды также анализировали. Они хорошо и достаточно быстро декодируются на микропроцессорах. На FPGA полярный кодек ложится гораздо хуже. Поэтому, собственно, в 5G их именно для контрольного канала приспособили, где они подошли идеально. В канале данных там используют LDPC код.
Провалы будут, но их глубина будет не более 20% от напряженности поля в отсутствии интерференции, из этого условия и рассчитан радиус существенной зоны (подробности в [2]). Глубина провалов будет мала из-за того, что отраженная от поверхности Земли волна будет проходить в точку приема путь существенно больший, чем прямая волна, ослабляясь при этом. В итоге, при дальнейшем отдалении отражающей поверхности влияние отраженной волны на прямую сойдет на нет из-за увеличения разности в амплитудах этих волн.
При использовании сетей 4G для связи с роботами может возрасти задержка передачи данных, но основная неприятность здесь это отсутствие гарантий предоставления нужной пропускной способности. Пользователю со стандартным контрактом назначается тип траффика best-effort (BE). Это означает, что решение о предоставлении пропускной способности пользователю принимает только алгоритм планировщика базовой станции в зависимости от ее загрузки. Это не означает, что все будет однозначно плохо и видео с борта не будет, но наличие необходимой пропускной способности в каждый конкретный момент времени НЕ гарантируется. Для тех кому нужны гарантии существуют другие типы траффика, но нужно иметь в виду, что доступ к ним административно тернист, не всегда технически осуществим и требует дополнительных финансовых вложений. Здесь как раз и создается ситуация когда решения, указанные в Таблице в статье, вступают в игру. Да, это не массовые решения с недемократичной ценой, но в ряде практически значимых сценариев использования они себя оправдывают.
По поводу FSO не могу глубоко дискутировать, это просто не мой профиль. Что касается дальности, то по моему опыту требуют от 5 до 130 км. Если это реализуемо на FSO, то, наверное, будущее за FSO. Посмотрю на FSO подробнее.
Проблема всех систем FSO (free space optic) в том, что они хорошо работают только в хорошую погоду. Канал связи для БЛА должен работать в любую погоду (дождь, снег, туман и т.д.).
Наши изыскания в этой области показали, что регистрация для диапазона 2.4 ГГц все-таки требуется даже при мощности 20 дБм. Явно это требование закреплено в решении ГКРЧ от 16.10.2015. Имеется в виду работа ВНЕ помещений.
Да, длительность guard interval (его еще называют cyclic prefix) в DVB-T гораздо больше, чем в WiFi. Отраженные сигналы не подавляют, т.к. в NLOS канале все сигналы отраженные, там нет прямого луча. Все компоненты принимаемого сигнала (т.е. сигналы по всем лучам) комбинируют таким образом, чтобы минимизировать BER в выходном потоке декодера помехоустойчивого кода. Можно строго доказать, что такой подход дает лучший результат по сравнению со случаем выделения сигнала какого-то одного луча.
Если говорить о летающих над равнинной местностью роботах, то, да, WiFi актуальна. Если говорить о полетах в горах, над сильно холмистой местностью и о наземной робототехнике, функционирующей в городской застройке, то нужно иметь в виду, что WiFi спроектирован с расчетом на дальность связи в таких условиях 200-300 м, не более. Канал связи в городской застройке является типичным NLOS каналом (т.е. без прямой видимости) где сигнал от передатчика к приемнику попадает по нескольким путям с помощью переотражений от рельефа или стен зданий. Для такого канала существует правило: чем больше расстояние — тем больше разность хода между первым и последним путем. WiFi рассчитан на компенсацию разности хода не более нескольких сотен наносекунд, что достаточно для дальности 200-300 м. На большей дальности вероятно возникновение ситуации при которой Вы будете видеть, что сигнал в канале есть (RSSI достаточен), но информацию из этого сигнала WiFi модем извлечь не в состоянии (BER слишком большой получается).
В стандарте DVB-T, напротив, допускается разность хода десятки микросекунд, поэтому дальность связи может достигать нескольких десятков километров. Проприетарные модемы также поддерживают обработку сигналов с большой разностью хода между путями.
Да. При этом регулируются не только фазы, но и амплитуды. Регулировка амплитуд нужна при подавлении помех в режиме приема и при обслуживании нескольких пользователей в режиме передачи (рис. 11).
Есть, конечно, отечественные исследователи с мировыми именами. Публикуются они, в основном, в зарубежных журналах, но и на русском публикации и книги есть. На мой взгляд весьма значимы научные труды Петра Трифонова по тематике полярных кодов. Его наработки вошли в стандарты связи пятого поколения (5G). Он плодотворно сотрудничал с Huawei по этой тематике.
Штыревую антенну можно располагать и горизонтально, как продолжение крыла БЛА самолетного типа, например. Поляризация будет при этом горизонтальная, это нужно учитывать при установке антенн на наземной станции. Если же из фюзеляжа вообще ничего не должно торчать нигде, то антенны нужно располагать внутри радиопрозрачного обтекателя. Вообще говоря, для адаптивной антенны можно использовать антенный элемент с любой ДН, но нужно иметь в виду, что ДН АА равно произведению ДН решетки и ДН отдельного элемента решетки. Если ДН элемента в азимутальной плоскости будет направленная (т.е. меньше 360 град.), то обеспечить сканирование луча АА в пределах 360 град будет невозможно. Это важно для бортовой АА. Сканирование возможно только в пределах главного лепестка ДН антенного элемента. На наземной станции можно использовать АА, составленную из двух патч антенн. При этом АА будет обеспечивать наведение на БЛА в пределах главного лепестка ДН патч антенны без использования механического поворотного устройства.
Управление диаграммой направленности на базе секторных (направленных) антенн с переключением не слишком удобно для малых и даже средних БЛА. Все получается слишком громоздко. Например, популярная направленная патч антенна представляет собой набор слабонаправленных элементарных излучателей, соединенных системой ВЧ сплиттеров, настроенных с целью фокусировки энергии в нужном направлении. И таких антенн нужно несколько по числу секторов. В то время как одна из секторных антенн работает другие неактивны и просто потребляют энергетические ресурсы БЛА за счет своего веса и аэродинамического сопротивления воздушному потоку. Получается, что секторная конструкция содержит избыточное количество элементарных излучателей. Описанная адаптивная антенна (АА) содержит всего 2 элементарных излучателя и они оба постоянно работают. Вес и аэродинамическое сопротивление всей конструкции минимальны. Установка системы на БЛА проста. Количество элементарных излучателей в АА, разумеется, может быть увеличено с целью улучшения характеристик. Секторный вариант антенной системы, кроме того, не будет иметь таких возможностей в подавлении помех как АА. Смена частотного канала при появлении помехи - вполне рабочая технология борьбы с помехами наряду с АА. Наиболее продуктивна она для непреднамеренных помех вроде наличия еще одного пользователя в WiFi канале. Но для борьбы с преднамеренными помехами (РЭБ) какой-то одной технологии мало и модем должен быть оснащен набором методов: (1) собственно борьбы с помехой (смена частоты, АА и т.п.); (2) методов повышения энергетической скрытности, чтобы разведприемник системы РЭБ не обнаружил линию связи и, соответственно, не поставил помеху по ней (расширение спектра, разные частоты для каналов передачи и приема и т.д.) и (3) методов создания фейковых каналов связи с целью отвлечения энергетических ресурсов системы РЭБ на "подавление" каналов связи которые на самом деле не переносят никакой информации. В этом плане статья посвящена именно АА, некоторые из других методов борьбы с помехами описаны в [1].
На рис. 2 рассматривается диаграмма направленности адаптивной антенны (АА) на одном из модемов в соединении точка-точка. Если второй из модемов пары расположен в направлении азимута 0 градусов, то устанавливается голубая ДН, если он расположен в направлении азимута 90 град. - красная ДН. АА сама определяет азимутальное положение второго модема и направляет туда максимум ДН. Никаких переподключений штырей производить не нужно. Полностью электронное управление ДН без необходимости вмешательства пользователя в процесс. Плюс к этому - через специальное ПО, установленное на компьютере наземной станции, можно получить информацию о азимутальном направлении на БЛА, наземную станцию (от бортового модема) и источник помехи (если он есть).
Все зависит от Вашей цели. Если требуется узнать проприетарный протокол, то это, в принципе, можно сделать, снимая сигнал прямо из эфира спектроанализатором с последующим анализом в подходящем пакете, например MatLab/GNU Octave. Потребуются еще знания в области беспроводной связи и много времени, но в результате раскроете почти все тайны. Если же Вы просто хотите выбрать хороший линк для вашего БЛА то лучшего способа чем сравнительное тестирование не придумать. Правда, алгоритм тестирования нужно продумать заранее, чтобы учесть все условия сценария применения Вашего БЛА (дальность, помехи, многолучевость и т.п.). Разборка модема далеко не всегда дает информацию о том какая антенная система используется, нужно еще исходные коды прошивок смотреть, что невозможно по понятным причинам.
Собственно, можно поставить любые другие ненаправленные в азимутальной плоскости антенны (штыри). Фото приведено просто для констатации того факта, что адаптивная антенна сама по себе проста в том числе с точки зрения установки на БЛА.
Он у нас даже падал с этими антеннами - слишком далеко улетели на адаптивной антенне и аккумулятора не хватило. Насколько я знаю, поломок антенн при этом не было.
Если речь идет о базовых моделях DJI, то там используется канал связи WiFi в т.ч. с поддержкой MIMO в виде spatial multiplexing. Эти технологии позволяют увеличивать скорость передачи информации в каналах с многолучевостью, но для подавления помех они, в общем, не предназначены. Те дроны DJI что оборудованы модемом LightBridge используют проприетарные формы сигналов - не могу утверждать доподлинно есть там АА в каком-либо виде или нет.
Уровень подавления помехи зависит в основном от точности расчетов коэффициентов адаптивного фильтра и от точности самой процедуры фильтрации а не от числа сенсоров (антенн). Число сенсоров определяет число экстремумов адаптивного фильтра. Например, для 4-х сенсоров можно спроектировать фильтр с двумя нулями и одним максимумом, что даст возможность подавить 2 помехи и поддерживать на максимуме уровень полезного сигнала. Адаптивная антенна (АА) не совсем ФАР. Есть 2 отличия. (1) ФАР это просто антенна с изменяемой диаграммой направленности (ДН) где параметры ДН должен определить пользователь заранее. АА это антенна которая самая определяет какая именно ДН оптимальна для системы в данный момент. (2) ФАР, как следует из названия, изменяет ДН за счет регулирования только фаз сигналов сенсоров. АА может менять и амплитуды сигналов сенсоров. Это, однако, чисто терминологическое различие. Под ФАР часто понимают антенну которая может изменять и амплитуды.
В стандарте DVB-T, напротив, допускается разность хода десятки микросекунд, поэтому дальность связи может достигать нескольких десятков километров. Проприетарные модемы также поддерживают обработку сигналов с большой разностью хода между путями.