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1、電子工程師通信技術與設備Vol.27No.12OO1智能天線技術在未來移動通信系統(tǒng)中的應用TheApplicationofsmartAntennasfortheThirdGenerationMobileCommunicationsystem北方交通大學信息所(北京1OOO44D曹愷裘正定摘要1論述了智能天線技術在第三代移動通信中的重要作用,并重點介紹了自適應陣天線及智能天線的兩種實現(xiàn)方案O最后討論了智能天線在實現(xiàn)過程中遇到的問題,并預測了智能天線的廣闊前景O關鍵詞:智能天線,自適應陣天線,第三代移動通
2、信Abstract1Thispapertellstheimportanceofsmartantennasforthethirdgenerationmobilecommunicationsystemandfocusesontheadaptivearrayantennas.Therealizationprojectisalsopresented.Atlast,itintroducestheproblemsofsmartantennas,andfore-caststheiroutlook.Keywords:
3、smartantenna,adaptivearrayantenna,thirdgenerationmobilecommuni-cation1引言同用戶的,它不同于傳統(tǒng)的頻分多址(FDMAD~時分多址(TDMAD或碼分多址(CDMAD,智能天線引入近年來全球通信事業(yè)飛速發(fā)展,通信業(yè)務的需第四種多址方式:空分多址(SDMAD,即在相同時求量越來越大,特別是個人通信網(wǎng)等新概念的出現(xiàn),隙,相同頻率或相同地址碼的情況下,仍然可以根據(jù)對通信技術提出了更高的要求O作為個人通信網(wǎng)重信號不同的空間傳播路徑來區(qū)分用戶O要
4、組成部分的無線移動通信網(wǎng),也因此成為目前通信發(fā)展的熱點之一O然而由于移動用戶數(shù)量的急劇3智能天線的分類增加,通信資源匱乏的問題日趨嚴重,由此而產(chǎn)生的智能天線分為兩大類:多波束天線與自適應陣通信容量不足~通信質量下降等一系列問題有待解天線O決O智能天線利用數(shù)字信號處理技術,產(chǎn)生空間定向多波束天線是利用多個并行波束覆蓋整個用波束,使天線主波束對準用戶信號到達方向,旁瓣或戶,每個波束的指向是固定的,波束寬度也隨陣元數(shù)零陷對準干擾信號到達方向,從而達到充分高效利目的確定而確定O隨著用戶在小區(qū)中的移動,基站選用
5、移動用戶信號并刪除或抑制干擾信號的目的O擇相應不同的波束,使接收信號最強O因為用戶信號2智能天線的基本概念并不一定在固定波束的中心處,當用戶位于波束邊緣,干擾信號位于波束中央時,接收效果最差,所以人們研究智能天線的最初目的是:在頻譜資源多波束天線不能實現(xiàn)信號最佳接受,一般只用作接日益擁擠的情況下能將自適應波束形成應用于蜂窩收天線O小區(qū)的基站(BSD,以便更有效地增加系統(tǒng)容量和提下面詳細介紹一下自適應陣天線O自適應陣天高頻譜利用率O智能天線的基本思想是:天線以多個線的基本原理,就是根據(jù)接收準則自動地調(diào)節(jié)
6、天線高增益窄波束動態(tài)地跟蹤多個期望用戶的,在接收陣元的幅度和相位加權,達到最佳接收效果O從空間模式下,使來自窄波束之外的信號功率最大,同時使響應來看,自適應天線陣列是一個空間濾波器,在信窄波束照射范圍以外的非期望用戶受到的干擾最號入射方向上增益最大,在干擾信號入射方向上形小O智能天線是利用用戶空間位置的不同來區(qū)分不收稿日期:2OOO1O1O32曹愷9等;智能天線技術在未來移動通信系統(tǒng)中的應用成零陷G如圖所示9對于N元天線陣列9設信號自4智能天O方向入射9陣元間距為c9接收信號功率為P9以第線的實現(xiàn)方根
7、天線為參考9則第z根天線的相位延時為=B案(z-)c'cOS(O)9其中B=ZT//9天線陣列接收信號未來移矢量為;動智能天線Tjwtj(wt-BccOS(a)S(t)=E~Pe9~Pe99~P均采用數(shù)字j(wt-B(N-)ccOS(O))eI方法實現(xiàn)波=~PejwtVT(O)()圖Z陣天線的方向圖束形成9即數(shù)字波束形成(DBF)天線9從而可以使用軟件設計完成自適應算法更新9在不改變系統(tǒng)硬件配置的前提下增加系統(tǒng)的靈活性GDBF對陣元接收信號進行加權求和處理形成天線波束9主波束對準期望用戶方向9而將波束
8、零點對準干擾方向G根據(jù)波束形成的不同過程9實現(xiàn)智能天線的方式又分為兩種;陣元空間處理方式和波束空間處理方式9下面分別予以介紹G4.1陣元空間處理方式圖自適應陣天線陣元空間處理方式直接對各陣元接收信號采樣式中V(O)為天線陣在O方向上的響應矢量G設Vc9進行加權求和處理后9形成陣列輸出9使陣列方向圖Vj分別為有用信號9干擾信號的天線陣響應矢量;主瓣對準用戶信號到達方向G如圖3所示9由于各種Sc(t)~Sj(t)分別為有用信號和干擾信號矢量9為陣元均參與自適
