Влияние нелинейных эффектов на спектральную эффективность многовходовых антенных систем

Abstract

Предложены методика и алгоритм проектирования многовходовых антенных систем. В их основе лежит математическая модель, учитывающая наличие элементов с нелинейными свойствами. Представлены результаты численного моделирования многовходовой многоантенной системы. Показано, что при воздействии интермодуляционных помех на систему, в составе которой присутствуют элементы с нелинейными характеристиками, ее частотные характеристики существенно отличаются от характеристик линейной системы. В частности, происходит снижение спектральной эффективности системы вблизи рабочей частоты за счет появления в ее спектральном отклике дополнительных комбинационных составляющих.

Для багатовходових антенних систем запропоновано методику й алгоритм проектування, в основу яких покладено розроблену математичну модель, яка враховує наявність елементів з нелінійними властивостями. Наведено результати чисельного моделювання багатовходової багатоантенної системи. Показано, що при дії інтермодуляційних завад на систему, у складі якої присутні елементи з нелінійними характеристиками, її частотні характеристики істотно відрізняються від характеристик лінійної системи. Зокрема, відбувається зниження спектральної ефективності системи поблизу робочої частоти за рахунок появи у її спектральному відгуку додаткових комбінаційних складових.

The analysis technique and design algorithm are proposed for multiinput antenna systems, based on the mathematical model developed. The technique and algorithm described allow the analysis of a wide class of multiinput systems, in particular, MIMO systems, reconfigurable multiantenna systems, multiinput systems with nonlinear components and devices. The paper presents numerical analysis results of the intermodulation interference effect on the spectral efficiency of a multiinput system with nonlinear elements in receiving antennas, obtained using the methods, algorithms and software products developed. It is shown that in the nonlinear system intermodulation interferences appear, and the spectral efficiency of the data transmission system decays near the operating frequency due to the appearance of additional combinational components in the frequency response of the system. This effect depends on the degree of nonlinearity, radiated power, the level of interfering signals. Based on the results obtained, it was concluded that the presence of nonlinear elements and devices must be taken into account in the design and analysis processes of multiinput multiantenna systems, considering the specific types of those nonlinearities.