談智能天線在移動通信中的應(yīng)用

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1、談智能天線在移動通信中的應(yīng)用論文關(guān)鍵詞：智能天線　移動通信　容量　覆蓋　　論文摘要：介紹了智能天線的基本原理、實現(xiàn)方法及其在移動通信中的應(yīng)用。　　最初的智能天線技術(shù)主要用于軍事抗干擾通信和定位等。近年來,隨著移動通信的發(fā)展及對移動通信電波傳播、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)境的移動通信。此外,隨著移動用戶數(shù)迅速增長和人們對通話質(zhì)量要求的不斷提高,要求移動通信網(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務(wù)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)擴容的需要?！　?　智能天線的基本原理　　智能

2、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,天線陣收到信號后,通過由處理器和權(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,判斷信號及干擾到達的方位角度,將計算分析所得的信號作為天線陣元的激勵信號,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)生多個獨立的波束,自適應(yīng)地調(diào)整其方向圖,跟蹤信號變化,對干擾方向調(diào)零,減弱甚至抵消干擾,從而提高接收信號的載干比,改善無線網(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

3、的方向區(qū)域內(nèi)收發(fā)信號。這樣既充分利用信號發(fā)射功率,又可降低發(fā)射信號帶來的電磁干擾。智能天線引入空分多址(SDMA)方式,根據(jù)信號的空間傳播方向不同,區(qū)分用戶?！　?　智能天線的實現(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)射頻信號的輻射單元。自適應(yīng)處理器把有一定規(guī)律的激勵信號轉(zhuǎn)換成與各波束相對應(yīng)的幅度和相位,提供給各輻射單元,用來確定波束形成網(wǎng)絡(luò)各部分方向圖的增益。波束形成網(wǎng)絡(luò)利用天線陣元產(chǎn)生的方向圖,實現(xiàn)智能天線的各種應(yīng)用?！　∽赃m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

4、包括信號處理器和自適應(yīng)算法器。信號處理器根據(jù)所需進行的信號處理,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?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)性能達到最優(yōu)化?！　∽畛醯闹悄芴炀€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。為了盡量減少對現(xiàn)有系統(tǒng)的改動,也可使用多波束智能天線。多

5、波束天線利用多個指向固定的波束覆蓋全方向,雖然不能實現(xiàn)信號最佳接收,但結(jié)構(gòu)簡單,便于實現(xiàn),且無需判定所接收信號的方向。　　3　智能天線在移動通信中的用途　　(1)抗衰落　　在陸地移動通信中,電波傳播路徑由反射、折射及散射的多徑波組成,隨著移動臺移動及環(huán)境變化,信號瞬時值及延遲失真的變化非常迅速,且不規(guī)則,造成信號衰落。采用全向天線接收所有方向的信號,或采用定向天線接收某個固定方向的信號,都會因衰落使信號失真較大。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,減小信號衰落的影響。智能天線還可用于分集,減少衰落。電

6、波通過不同路徑到達接收天線,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12個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,可減少移動臺對基站的干擾,改善系統(tǒng)性能?？垢蓴_應(yīng)用的實質(zhì)是空間域濾波。智能天線波束具有方向性,可區(qū)別不同入射角的無線電波,可調(diào)整控制天線陣單元的激勵“權(quán)值”,其調(diào)整方式與具有時域濾波特性的自適應(yīng)均衡器類似,可以自適應(yīng)電波傳播環(huán)

7、境的變化,優(yōu)化天線陣列方向圖,將其“零點”自動對準干擾方向,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　　為了滿足移動通信業(yè)務(wù)的巨大需求,應(yīng)盡量擴大現(xiàn)有基站容量和覆蓋范圍。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,減少了移動通信系統(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,擴大系統(tǒng)容量,增強現(xiàn)有移動通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的性能?！　∥磥淼闹悄芴?/p>

8、線應(yīng)能允許任一無線信道與任一波束配對,這樣就可按需分配信道,保證呼叫阻塞嚴重的地區(qū)獲得較多信道資源,等效于增