談智能天線在移動(dòng)通信中的應(yīng)用的論文

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1、談智能天線在移動(dòng)通信中的應(yīng)用的論文論文關(guān)鍵詞：智能天線　移動(dòng)通信　容量　覆蓋　　論文摘要：介紹了智能天線的基本原理、實(shí)現(xiàn)方法及其在移動(dòng)通信中的應(yīng)用?！　∽畛醯闹悄芴炀€技術(shù)主要用于軍事抗干擾通信和定位等。近年來(lái),隨著移動(dòng)通信的發(fā)展及對(duì)移動(dòng)通信電波傳播、組網(wǎng)技術(shù)、天線理論等方面的研究逐漸深入,智能天線開始用于具有復(fù)雜電波傳播環(huán)境的移動(dòng)通信。此外,隨著移動(dòng)用戶數(shù)迅速增長(zhǎng)和人們對(duì)通話質(zhì)量要求的不斷提高,要求移動(dòng)通信網(wǎng)在大容量下仍具有較高的話音質(zhì)量。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),在不增加系統(tǒng)復(fù)雜度的情況下,使用智能天線可滿足服

2、務(wù)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容的需要?！　?　智能天線的基本原理　　智能天線包括多波束天線陣列和自適應(yīng)天線陣列,后者是智能天線的主要形式。智能天線技術(shù)主要基于自適應(yīng)天線陣列原理,天線陣收到信號(hào)后,通過(guò)由處理器和權(quán)值調(diào)整算法組成的反饋控制系統(tǒng),根據(jù)一定的算法分析該信號(hào),判斷信號(hào)及干擾到達(dá)的方位角度,將計(jì)算分析所得的信號(hào)作為天線陣元的激勵(lì)信號(hào),調(diào)整天線陣列單元的輻射方向圖、頻率響應(yīng)及其它參數(shù)。利用天線陣列的波束合成和指向,產(chǎn)生多個(gè)獨(dú)立的波束,自適應(yīng)地調(diào)整其方向圖,跟蹤信號(hào)變化,對(duì)干擾方向調(diào)零,減弱甚至抵消干擾,從而提

3、高接收信號(hào)的載干比,改善無(wú)線網(wǎng)基站覆蓋質(zhì)量,增加系統(tǒng)容量?！　』臼褂弥悄芴炀€,可為用戶提供窄定向波束,在一定的方向區(qū)域內(nèi)收發(fā)信號(hào)。這樣既充分利用信號(hào)發(fā)射功率,又可降低發(fā)射信號(hào)帶來(lái)的電磁干擾。智能天線引入空分多址(sdma)方式,根據(jù)信號(hào)的空間傳播方向不同,區(qū)分用戶?！　?　智能天線的實(shí)現(xiàn)　　智能天線陣系統(tǒng)主要包括天線陣列、自適應(yīng)處理器和波束形成網(wǎng)絡(luò)。.天線陣列是收發(fā)射頻信號(hào)的輻射單元。自適應(yīng)處理器把有一定規(guī)律的激勵(lì)信號(hào)轉(zhuǎn)換成與各波束相對(duì)應(yīng)的幅度和相位,提供給各輻射單元,用來(lái)確定波束形成網(wǎng)絡(luò)各部分方

4、向圖的增益。波束形成網(wǎng)絡(luò)利用天線陣元產(chǎn)生的方向圖,實(shí)現(xiàn)智能天線的各種應(yīng)用。　　自適應(yīng)處理器產(chǎn)生的各支路幅度和相位調(diào)整系數(shù),是波束形成網(wǎng)絡(luò)工作的重要依據(jù)。自適應(yīng)處理器包括信號(hào)處理器和自適應(yīng)算法器。信號(hào)處理器根據(jù)所需進(jìn)行的信號(hào)處理,自適應(yīng)算法器根據(jù)均方誤差、信噪比、輸出噪聲功率等性能量度,用適當(dāng)?shù)乃惴ㄕ{(diào)整方向圖,形成網(wǎng)絡(luò)的加權(quán)系數(shù),使智能天線陣系統(tǒng)性能達(dá)到最優(yōu)化。　　最初的智能天線采用復(fù)雜的模擬電路,如今采用數(shù)字波束形成(dbf)方式,用軟件完成算法更新,也可采用數(shù)模相結(jié)合的處理方法,既保證處理精度,又

5、保證處理速度及靈活性。此外,為了使智能天線具有良好性能,應(yīng)根據(jù)具體的電波傳播環(huán)境,選擇相應(yīng)的智能算法。采用軟件無(wú)線電技術(shù)使系統(tǒng)具有良好的改善能力,提高系統(tǒng)性能。為了盡量減少對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的改動(dòng),也可使用多波束智能天線。多波束天線利用多個(gè)指向固定的波束覆蓋全方向,雖然不能實(shí)現(xiàn)信號(hào)最佳接收,但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于實(shí)現(xiàn),且無(wú)需判定所接收信號(hào)的方向?！　?　智能天線在移動(dòng)通信中的用途　　(1)抗衰落　　在陸地移動(dòng)通信中,電波傳播路徑由反射、折射及散射的多徑波組成,隨著移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)及環(huán)境變化,信號(hào)瞬時(shí)值及延遲失真的變化非

6、常迅速,且不規(guī)則,造成信號(hào)衰落。采用全向天線接收所有方向的信號(hào),或采用定向天線接收某個(gè)固定方向的信號(hào),都會(huì)因衰落使信號(hào)失真較大。如果采用智能天線控制接收方向,天線自適應(yīng)地構(gòu)成波束的方向性,使得延遲波方向的增益最小,減小信號(hào)衰落的影響。智能天線還可用于分集,減少衰落。電波通過(guò)不同路徑到達(dá)接收天線,其方向角各不相同,利用多副指向不同的自適應(yīng)接收天線,將這些分量隔離開,然后再合成處理,即可實(shí)現(xiàn)角度分集?！　?2)抗干擾　　用高增益、窄波束智能天線陣代替現(xiàn)有fd-ma和tdma基站的天線。與傳統(tǒng)天線相比,用

7、12個(gè)30°波束天線陣列組成360°全覆蓋天線的同頻干擾要小得多。將智能天線用于cdma基站,可減少移動(dòng)臺(tái)對(duì)基站的干擾,改善系統(tǒng)性能?？垢蓴_應(yīng)用的實(shí)質(zhì)是空間域?yàn)V波。智能天線波束具有方向性,可區(qū)別不同入射角的無(wú)線電波,可調(diào)整控制天線陣單元的激勵(lì)“權(quán)值”,其調(diào)整方式與具有時(shí)域?yàn)V波特性的自適應(yīng)均衡器類似,可以自適應(yīng)電波傳播環(huán)境的變化,優(yōu)化天線陣列方向圖,將其“零點(diǎn)”自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)干擾方向,大大提高陣列的輸出信噪比,提高系統(tǒng)可靠性?！　?3)增加系統(tǒng)容量　　為了滿足移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的巨大需求,應(yīng)盡量擴(kuò)大現(xiàn)有基站容量和

8、覆蓋范圍。要盡量減少新建網(wǎng)絡(luò)所需的基站數(shù)量,必須通過(guò)各種方式提高頻譜利用效率。方法之一是采用智能天線技術(shù),用多波束板狀天線代替普通天線。由于天線波束變窄,提高了天線增益及c/i指標(biāo),減少了移動(dòng)通信系統(tǒng)的同頻干擾,降低了頻率復(fù)用系數(shù),提高了頻譜利用效率。使用智能天線后,毋需增加新的基站就可改善系統(tǒng)覆蓋質(zhì)量,擴(kuò)大系統(tǒng)容量,增強(qiáng)現(xiàn)有移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的性能?！　∥磥?lái)的智能天線應(yīng)能允許任一無(wú)線信道與任一波束配對(duì),這樣就可按需分配信道,保證呼叫阻塞嚴(yán)重的地區(qū)獲得較多信道資源,