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通信新技术论文
姓名:安芮班级:电学号:
老师:孙青华————智能天线 0601—53 50601310
通信新技术
——智能天线
移动通信系统的要求是在保证服务质量的前提下,以一定的成本要求达到尽可能大的覆盖范围和尽可能高的通信容量。为了达到对更高速率、更高质量和更大容量的要求,3G在物理层面主要采用的关键技术有:扩频码技术、多用户检测和智能天线等。
智能天线的使用可以大大提高天线系统的可靠性与灵活性。在不增加系统复杂度的情况下,使用智能天线既可满足用户要求的服务质量,又可实现网络扩容的需要。智能天线利用数字信号处理技术产生空间定向波束,使天线主波束对准用户信号到达方向,旁瓣或零陷点对准干扰信号到达方向,以达到充分高效地利用移动用户有用信号并抑制干扰信号的目的。
对于蜂窝移动通信,由于无线信号的传播路径是复杂的多径传播,会引起传播信号的时间扩展、多普勒扩展和角度扩展,从而使得基站接收信号时产生频率选择性衰落和时间选择性衰落,导致符号间干扰;同时为了节省频率资源,无线蜂窝网采用了频率再用技术,这也会使得基站接收希望用户的同时产生同道干扰。解决这些问题的一条主要途径就是开发智能天线。
1、智能天线的概念
智能天线就是阵列天线与先进的信号处理技术相结合,形成同时具有空、时处理能力的天线,是信号处理中的一个重要领域。顾名思义,智能天线是一种智能化的天线形式,这里的智能化体现在自适应上,这种自适应天线阵列由多个天线单元组成,每一个天线后接一个加权器(即乘以某一个权值系数,这个系数通常是复数,既调节幅度又调节相位),最后用加法器进行合并,这种结构的智能天线只能完成空域处理,同时具有空域、时域处理能力的智能天线在结构上相对复杂些,每个天线后接的是一个延时抽头加权网(结构上与时域FIR均衡器相同)。自适应或者智能的主要含义是指这些加权系数可以适当改变、自适应调整。
随着社会信息交流需求的急剧增加、个人移动通信的迅速普及,频谱已经成为越来越宝贵的资源。智能天线采用空分多址21(SDMA)技术,利用在信号传播方向上的差异,将同频率、同时隙的信号区分开来。它可以成倍地扩展通信容量,并和其他复用技术相结合,最大限度地利用有限的频谱资源。另外在移动通信中,复杂的地形和建筑物对电波传播的影响、以及大量用户间的相互影响会导致时延扩散、瑞利衰落、多径和共信道干扰等,这些都会使通信质量受到严重影响。采用智能天线可以有效地解决这个问题。
智能天线可以用于基站端,也可以用于移动终端。用于基站端的智能天线是一种由多个天线单元组成的阵列天线。它通过调节各阵元信号的加权幅度和相位来改变阵列的天线方向图,从而抑制干扰,提高信噪比。它可以自动测出用户方向,并将波束指向用户从而实现波束随着用户的移动
而移动。它可提高天线增益,减少信号发射功率,延长电池寿命,减小用户设备的体积,或在不降低发射功率的前提下,大大增加基站的覆盖率。
广义地说,智能天线是一种天线和传播环境与用户和基站的最佳空间匹配通信。用于移动终端的智能天线可以有效地提高通信性能,降低发射功率,减少电磁波对人体的智能天线下的波达方向估计研究伤害。此外,由于智能天线可以从用户方向和传播时延获知用户位置,因此可以为用户提供定位服务,如导航、紧急救助等。
2、智能天线的分类