thumb|W systemie MIMO sygnały nadawane przez poszczególne nadajniki różnią się między sobą. Dzięki temu sygnały echa można ponownie przypisać do źródła, co pozwala uzyskać powiększoną wirtualną aperturę odbiorczą.
Radar MIMO () – odmiana tradycyjnego radaru wykorzystująca wiele anten nadawczych i odbiorczych, podobnie jak techniki MIMO stosowane do zwiększania pojemności łącza radiowego. Jest to zaawansowany typ radaru wykorzystujący szyk fazowany, cyfrowe odbiorniki i generatory przebiegów rozmieszczone w obrębie apertury antenowej. Sygnały w radarze MIMO rozchodzą się podobnie jak w , jednak zamiast rozstawiać elementy radaru na dużym obszarze obserwacji, anteny umieszcza się blisko siebie. Pozwala to poprawić rozdzielczość przestrzenną, rozdzielczość dopplerowską i zakres dynamiczny. Radar MIMO może być również stosowany do uzyskania cech radaru o niskim prawdopodobieństwie wykrycia.
W tradycyjnym systemie z fazowanym układem antenowym poprawa rozdzielczości przestrzennej wymaga dodawania kolejnych anten i powiązanego z nimi osprzętu. W radarze MIMO wiele anten nadawczych emituje wzajemnie ortogonalne sygnały, a przebiegi te można rozdzielić w każdym kanale odbiorczym za pomocą zestawu . Przykładowo, jeśli radar MIMO ma 3 anteny nadawcze i 4 anteny odbiorcze, to dzięki ortogonalności sygnałów nadawanych można z sygnału odbieranego wydzielić 12 torów sygnałowych. Oznacza to, że za pomocą cyfrowego przetwarzania sygnałów tworzony jest 12-elementowy wirtualny szyk antenowy, mimo że system wykorzystuje tylko 7 fizycznych anten. Dzięki temu można uzyskać wyższą rozdzielczość przestrzenną niż w odpowiadającym mu radarze z fazowanym układem antenowym.
Koncepcja wirtualnego szyku thumb|center|Schemat wirtualnego szyku
Na ilustracji pokazano system radarowy MIMO typu M×N. Załóżmy, że cel znajduje się w punkcie u, antena nadawcza znajduje się w punkcie , a antena odbiorcza znajduje się w punkcie . Sygnał odebrany na antenie odbiorczej można zapisać jako:
Jak wspomniano wcześniej, jeśli {, m=1, ..., M} jest zbiorem ortogonalnym, to z sygnału odebranego przez antenę odbiorczą można wydzielić M sygnałów. Każdy z nich zawiera informację o konkretnym torze nadawczo-odbiorczym ().
W kilku źródłach omówiono zależność między nadawczym i odbiorczym szykiem antenowym a szykiem wirtualnym, co pozwala porównywać radary z fazowanym układem antenowym i radary MIMO. Jeżeli rozmieszczenie nadawczego i odbiorczego szyku antenowego wyrazi się odpowiednio jako dwa wektory i , to wektor rozmieszczenia szyku wirtualnego jest równy splotowi i :
thumb|center|Przykłady geometrii anten tworzących wirtualny szyk
Powyższa ilustracja przedstawia przykłady geometrii anten tworzących wirtualny szyk. W pierwszym przykładzie dwa równomiernie rozmieszczone szyki antenowe tworzą 5-elementowy szyk wirtualny, mimo że łącznie mają 6 anten. W drugim przykładzie 9-elementowy szyk wirtualny uzyskuje się przez zwiększenie odległości między antenami nadawczymi, co oznacza możliwość osiągnięcia lepszej rozdzielczości przestrzennej.
Do estymacji kierunku nadejścia sygnału celów na podstawie sygnałów N×M powszechnie stosuje się, z dobrymi wynikami, metody takie jak i metoda największej wiarygodności.
Sygnały ortogonalne thumb|center|Regularny przydział podnośnych do generowania sygnałów ortogonalnych
W radarach MIMO stosuje się różne zbiory sygnałów ortogonalnych. Jednym z proponowanych rozwiązań jest wielonośny sygnał z przeplataniem widmowym, będący zmodyfikowaną wersją sygnału ortogonalnego zwielokrotnienia z podziałem częstotliwości. W tym podejściu całkowita liczba dostępnych podnośnych jest rozdzielana między różne anteny nadawcze w sposób przeplatany.
Innym proponowanym zbiorem sygnałów są ortogonalne sygnały świergotowe, które można zapisać jako:
Dobierając różne częstotliwości początkowe , można sprawić, że te przebiegi świergotowe będą względem siebie ortogonalne.
Przypisy
Kategoria:Radary Kategoria:Przetwarzanie sygnałów