智能天线技术

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智能天线技术原理及其应用

智能天线技术原理及其应用

智能天线技术原理及其应用一、智能天线技术的原理智能天线原名自适应天线阵列(AAA,Adaptive Antenna Ar-ray)。

最初的智能天线技术主要用于雷达、声纳、抗干扰通信等,用来完成空间滤波和定位,后来被引入移动通信系统中。

智能天线通常包括波束转换智能天线(Switched Beam Antenna)和自适应阵列智能天线(Adaptive Array Antennal。

智能天线的原理是将无线电的信号导向具体的方向,产生空间定向波束,使天线主波束对准用户信号到达方向DOA(DirectionofArrlnal),旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向,达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。

同时,智能天线技术利用各个移动用户间信号空间特征的差异,通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰,使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。

在不增加系统复杂度的情况下,使用智能天线可满足服务质量和网络扩容的需要。

总之。

自适应阵列智能天线利用基带数字信号处理技术,通过先进的算法处理,对基站的接收和发射波束进行自适应的赋形,从而达到降低干扰、增加容量、扩大覆盖和提高无线数据传输速率的目的。

移动通信信道传输环境较恶劣。

实际环境中的干扰和多径衰落现象异常复杂。

多径衰落、时延扩展造成的符号间串扰ISI、FDMATDMA系统(如GSM)由于频率复用引入的同信道干扰、CDMA系统中的MAI等都使链路性能、系统容量下降。

使用自适应阵列天线技术能带来很多好处,如扩大系统覆盖区域、提高系统容量、提高数据传输速率、提高频谱利用效率、降低基站发射功率、节省系统成本、减少信号间干扰与电磁环境污染等。

自适应阵天线一般采用4-16天线阵元结构,在FDD中阵元间距1/2波长,若阵元间距过大,则接收信号彼此相关程度降低:太小则会在方向图形成不必要的栅瓣,故一般取半波长。

而在TDD 中,如美国Ar-rayComm公司在PHS系统中的自适应阵列天线的阵元间距为5个波长。

智能天线技术

智能天线技术

目录TD-SCDMA系统的智能天线技术 (1)智能天线和空间分集接收技术 (2)智能天线技术在GSM网络中的应用 (6)智能天线的关键技术 (9)智能天线技术及在移动通信中的应用 (11)智能天线在CDMA网络优化中的作用 (14)容量与速率齐加速 (15)智能天线技术改善频谱使用效率 (17)TD-SCDMA系统的智能天线技术智能天线的基本概念近年来,智能天线技术已经成为移动通信中最具有吸引力的技术之一。

智能天线采用空分多址(SD MA)技术,利用信号在传输方向上的差别,将同频率或同时隙、同码道的信号区分开来,最大限度地利用有限的信道资源。

与无方向性天线相比较,其上、下行链路的天线增益大大提高,降低了发射功率电平,提高了信噪比,有效地克服了信道传输衰落的影响。

同时,由于天线波瓣直接指向用户,减小了与本小区内其它用户之间,以及与相邻小区用户之间的干扰,而且也减少了移动通信信道的多径效应。

CDMA系统是个功率受限系统,智能天线的应用达到了提高天线增益和减少系统干扰两大目的,从而显著地扩大了系统容量,提高了频谱利用率。

智能天线在本质上是利用多个天线单元空间的正交性,即空分多址复用(SDMA)功能,来提高系统的容量和频谱利用率。

这样,TD-SCDMA系统充分利用了CDMA、TDMA、FD MA和SDMA这四种多址方式的技术优势,使系统性能最佳化。

智能天线的核心在于数字信号处理部分,它根据一定的准则,使天线阵产生定向波束指向用户,并自动地调整系数以实现所需的空间滤波。

智能天线须要解决的两个关键问题是辨识信号的方向和数字赋形的实现。

智能天线的工作原理TD-SCDMA的智能天线使用一个环形天线阵,由8个完全相同的天线元素均匀地分布在一个半径为R的圆上所组成。

智能天线的功能是由天线阵及与其相连接的基带数字信号处理部分共同完成的。

该智能天线的仰角方向辐射图形与每个天线元相同。

在方位角的方向图由基带处理器控制,可同时产生多个波束,按照通信用户的分布,在360°的范围内任意赋形。

无线通信中的智能天线技术

无线通信中的智能天线技术

无线通信中的智能天线技术在当今这个信息飞速传递的时代,无线通信技术的发展可谓日新月异,其中智能天线技术的出现更是为无线通信领域带来了一场重大变革。

智能天线技术就像是为无线通信打开了一扇通往高效、优质通信的新大门,让我们的通信体验得到了显著的提升。

要理解智能天线技术,首先得知道什么是天线。

简单来说,天线就是无线通信中用于发送和接收电磁波信号的装置。

而智能天线,则是在传统天线的基础上,通过引入先进的信号处理算法和自适应控制技术,使其能够更加智能地工作。

智能天线技术的核心在于其能够根据信号的到达方向和传播环境,自动调整天线的参数,从而实现更精准的信号发送和接收。

想象一下,在一个繁忙的通信环境中,各种信号交织在一起,就像一场混乱的交响乐。

而智能天线就像是一位出色的指挥家,能够准确地分辨出每一个音符(信号),并将它们引导到正确的方向,从而让整个通信过程变得清晰、流畅。

这种自适应调整的能力给无线通信带来了诸多好处。

其一,它大大提高了信号的接收质量。

通过精确地指向信号源,智能天线可以有效地减少多径衰落和干扰的影响,让我们在移动过程中也能保持稳定、清晰的通信连接。

其二,智能天线技术增加了系统的容量。

它能够在有限的频谱资源内,让更多的用户同时进行通信,就好比在一个拥挤的房间里,通过巧妙的安排,让更多的人都能找到舒适的位置。

其三,智能天线还有助于降低发射功率。

因为信号能够更精准地到达目标,所以不需要像传统方式那样使用过高的功率来保证覆盖范围,这不仅节省了能源,还减少了电磁辐射对环境的影响。

那么,智能天线是如何实现这些神奇的功能的呢?这就涉及到一系列复杂的技术和算法。

其中,波束成形技术是关键之一。

波束成形就像是将天线发出的信号能量集中成一束“光”,准确地照射到目标用户的方向上,而在其他方向上则尽量减少能量的辐射。

为了实现波束成形,系统需要对接收信号进行实时分析,计算出信号的到达角度和传播特性,然后根据这些信息调整天线的相位和幅度。

可反射可调的折叠式超宽带智能天线设计与分析

可反射可调的折叠式超宽带智能天线设计与分析

可反射可调的折叠式超宽带智能天线设计与分析超宽带智能天线是一种应用于通信系统的重要天线技术。

本文将探讨可反射可调的折叠式超宽带智能天线的设计与分析。

首先介绍超宽带智能天线的基本原理和优势,然后详细讨论可反射可调的折叠式天线的设计,并通过仿真分析验证其性能。

超宽带智能天线技术是近年来在通信领域中蓬勃发展的技术之一。

它具有频带宽阔、传输速率高、抗干扰能力强等优势,被广泛应用于无线通信、雷达系统等领域。

超宽带智能天线的设计与分析是确保其性能优越的关键。

在设计过程中,我们考虑到天线需要可反射可调的特性。

可反射特性意味着天线能够反射信号,增强信号的传输范围和覆盖面积。

可调特性意味着天线能够调节其天线参数,如频率和增益等。

这使得天线能够适应不同的通信需求和环境变化。

首先,我们需要选择合适的折叠式结构作为天线的物理基础。

折叠式结构通常由多个折叠片组成,可以调整其位置和角度以改变天线的性能。

这种结构具有优良的频率调谐性能和波束调节性能。

通过调整折叠片之间的距离和角度,我们可以在不同的频段中获得最佳性能。

其次,我们需要设计反射器以增强天线的性能。

反射器可以增加信号的传输距离和覆盖范围。

在设计过程中,我们可以使用多种材料和形状来实现优化效果。

通过精确控制反射器的形状和尺寸,我们可以最大限度地提高天线的增益和方向性。

然后,我们需要针对设计的天线进行电磁仿真和分析。

通过使用专业的仿真软件,如CST Microwave Studio或ANSYS HFSS,我们可以评估天线在不同频段下的性能。

仿真分析可以提供有关天线的增益、方向性和波束宽度等关键参数的重要信息。

最后,我们可以通过实际的原型制造和测试来验证设计。

在测试过程中,我们可以使用天线分析仪等设备来评估天线的性能。

通过与仿真结果进行比较,我们可以验证天线的设计和仿真分析的准确性。

如果需要,我们可以对设计进行进一步的优化和改进。

总结起来,可反射可调的折叠式超宽带智能天线的设计与分析是一个复杂而重要的任务。

面向5G的智能天线设计

面向5G的智能天线设计

面向5G的智能天线设计随着5G的到来, 智能天线设计变得非常重要。

智能天线是根据环境和需求自动调整方向的天线, 它可以通过优化信号传输, 提高通信质量。

这些天线可以在不同环境下支持高数据速率, 并克服了传统天线的一些不足。

1. 什么是智能天线?智能天线是一种具备自适应功能的天线。

它可以根据不同条件、不同情况实现自动调节和自适应选择。

传统天线通常只适用于一个特定的频率, 但是, 智能天线能够同时适用于多个频率, 这是因为它能够自动调整其方向和极化,从而在多个信号源之间切换。

此外, 智能天线采用多种信号处理技术,可以提高天线的灵活性和抗干扰能力, 并且可以适应不同的环境和场景。

2. 智能天线的优点智能天线具有许多优点。

它们可以提高通信的可靠性和速度, 增大信号覆盖范围, 并提高连接稳定性。

另外, 智能天线也可以提高信号的质量, 并有助于减缓建筑物、障碍物和人的干扰。

即使在复杂的极端天气条件下, 智能天线也可以快速自适应, 提高信号的稳定性, 提高通信质量。

还有一个优点是, 智能天线能够根据不同的场景和使用情况, 调整方向和角度, 以满足不同需求。

3. 智能天线设计的难点尽管智能天线有很多优点, 但是它们的设计并不容易。

一个重要的问题是如何确定天线的方向和极化。

在设计智能天线时, 我们必须考虑天线的尺寸、形状、材料和工作频率等多个关键参数。

此外, 在确定天线的方向和极化时, 我们还要考虑周围的环境和条件。

4. 如何克服设计难点设计智能天线需要采用多种技术手段, 包括多天线技术、反馈控制技术、自适应波束成形技术等。

其中, 反馈控制技术可以通过不断收集和评估信号反馈信息, 实现天线的自适应调整。

自适应波束成形技术则可以根据不同的使用场景, 调整天线的方向和角度, 以达到最佳通信效果。

此外, 还可以通过多台智能天线的连接, 实现信号的优化和协同处理, 从而实现更好的信号传输效果。

5. 结论随着5G技术的不断发展和普及,智能天线开始成为通信行业中的热点技术。

智能电磁计算的若干进展

智能电磁计算的若干进展

智能电磁计算的若干进展智能电磁计算是指利用电磁场的特性进行计算和处理信息的一种创新技术。

近年来,随着人工智能技术的突破和电子计算机的飞速发展,智能电磁计算在科学研究、通信、能源等领域取得了许多进展。

本文将就智能电磁计算的若干进展进行探讨。

一、智能天线技术在通信领域的应用智能天线技术是智能电磁计算的重要应用之一。

传统天线只能进行固定方向的信号接收和发送,而智能天线则能够根据环境和需求的变化,自动调整天线的工作状态和方向。

这种技术的应用使得无线通信的可靠性和性能得到了显著的提升。

在5G通信的发展中,智能天线技术发挥了重要作用。

通过采用智能天线,可以实现波束赋形、多用户多输入多输出(MU-MIMO)等功能,提高了网络的通信能力和频谱利用效率。

此外,智能天线技术还可以对电磁波的传播环境进行感知和建模,实现自适应的信号调整,提升信号的覆盖范围和穿透能力。

二、智能电磁计算在能源领域的应用智能电磁计算在能源领域的应用主要涉及电力输配、能源发电和能量管理等方面。

通过利用电磁计算技术对电力系统进行优化调度和监控,可以提高电力的传输效率和稳定性。

智能电力调度技术能够根据用户的需求和电网的运行状态,实现电力供需的平衡,降低能源的浪费。

此外,将智能电磁计算与能源发电技术相结合,可以实现清洁能源的高效利用和可再生能源的智能化管理。

三、智能电磁计算在科学研究中的应用智能电磁计算在科学研究中的应用范围广泛,涉及物理学、化学、生物学等多个领域。

通过电磁计算技术,科学家可以对复杂的物理过程和化学反应进行模拟和预测,为科学研究提供了强大的工具和支持。

在材料科学领域,智能电磁计算可以帮助科学家研究材料的电磁性质和光学性质,设计新型材料和改进现有材料的性能。

在生物医学领域,智能电磁计算可以模拟生物分子的结构和相互作用,为药物研发和医学诊断提供有力支持。

总结:智能电磁计算作为一种创新技术,正在不断推动科学技术的发展和应用的创新。

无论是在通信、能源还是科学研究领域,智能电磁计算都取得了显著的进展和成就。

通信工程中的多天线技术和智能天线设计

通信工程中的多天线技术和智能天线设计

通信工程中的多天线技术和智能天线设计随着无线通信技术的发展,多天线技术和智能天线设计成为了通信工程中的热点话题。

它们可以提高通信质量,增强信号传输能力,进一步推动着无线通信技术的发展。

一、多天线技术多天线技术(MIMO技术)是指利用多个天线来接收或发送信号,从而提高通信系统的性能。

在传统的通信系统中,只有一个天线用来接收或发送信号,因此,信号的传输受到了很大的限制。

但是,利用多天线技术,则可以利用天线之间的空间分组多径效应,从而提高了信号的传输效率和可靠性。

多天线技术的原理是利用空间多样性,在空间上具有多个独立的传输通路,可以增加系统信噪比和频谱效率,从而提高了传输速率和通信质量。

同时,它还可以支持多用户并发传输,提高了通信系统的容量。

多天线技术已经被广泛应用于4G和5G通信系统,成为现代通信技术中不可或缺的一部分。

二、智能天线设计智能天线设计(smart antenna)是指在通信系统中,利用数字信号处理技术,对天线的信号进行自适应调整,以最大化信号传输效果。

智能天线可以根据用户的需求、环境变化等自适应调节天线的方向和天线波束宽度,以提高信号的传输速度和可靠性,从而优化系统性能。

智能天线的设计可以分为基于天线阵列的设计和基于单天线的设计两种。

基于天线阵列的设计采用多个天线数组来实现信号的自适应调节,可以提高天线的信号接收和发送能力,从而增强信号的传输效率。

而基于单天线的设计则是通过数字信号处理技术,对接收到的信号进行自适应调整,以满足用户的需求。

智能天线也被广泛应用于4G和5G通信系统中,可以提供更高的通信质量和更快的数据传输速度。

同时,智能天线还可以减少功耗,延长终端设备的使用时间,从而提高了用户的体验。

三、多天线技术与智能天线的结合多天线技术和智能天线设计可以结合使用,以进一步提高通信系统的性能。

多天线技术可以提供更多的空间多样性,智能天线则可以对接收到的信号进行自适应调整,以提高信号的传输速度和可靠性。

智能天线技术的工作原理

智能天线技术的工作原理

智能天线技术的工作原理、特征和技术优势分析智能天线(SmartAntenna或IntelligentAntenna)最初应用于雷达、声纳及军用通信领域。

近年来,现代数字信号处理技术发展迅速,DSP芯片处理能力的不断提高和芯片价格的不断下降,使得泛应用。

由于智能天线能显著提高系统的性能和容量,并增加了天线系统的灵活性,未来几乎所有先进的移动通信系统都将采用该技术。

智能天线提高系统性能的原理智能天线分为两大类:多波束天线与自适应天线阵列。

多波束天线利用多个并行波束覆盖整个用户区,每个波束的指向是固定的,波束宽度也随天线元数目而确定。

当用户在小区中移动时,基站在不同的相应波束中进行选择,使接收信号最强。

因为用户信号并不一定在波束中心,当用户位于波束边缘及干扰信号位于波束中央时,接收效果最差,所以多波束天线不能实现信号最佳接收,一般只用作接收天线。

但是与自适应天线阵列相比,多波束天线具有结构简单、无须判定用户信号到达方向的优点。

自适应天线阵列一般采用4~16天线阵元结构,阵元间距为半个波长。

天线阵元分布方式有直线型、圆环型和平面型。

自适应天线阵列是智能天线的主要类型,可以完成用户信号接收和发送。

自适应天线阵列系统采用数字信号处理技术识别用户信号到达方向,并在此方向形成天线主波束。

现在,简要地介绍一下智能天线如何克服无线通信中的时延扩展和多径衰落来提高系统的性能和容量。

设天线阵列的不同天线元对信号施以不同的权值,然后相加,产生一个输出信号。

如果定义“天线增益”为在一定输出信噪比的情况下所需要输入信号功率的降低,“分集增益”为在有衰落的情况下给定误码率所需要输入信噪比的降低,那么一般来说,M元的天线阵列可以提供M倍的天线增益加上一个分集增益,具体提高的值决定于天线阵元间的相关性。

首先我们考虑多波束天线。

多波束天线是在一个扇区内放置多个天线来覆盖整个扇区,每个天线只覆盖一部分角度范围。

扇区天线的另外一个优点就是在下行的波束方向可以利用上行的波束方向,这样在下行方向也可以获得M倍的天线增益。

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移动通信原理学院:信息工程学院班级:电子与通信工程学号: 2111703317姓名:蒋阿康智能天线技术随着移动通信的迅速发展,越来越多的业务将通过无线电波的方式来进行,有限的频谱资源面对着越来越高的容量需求的压力。

对于第二代移动通信系统GSM,在我国的一些大城市已经出现了容量供应困难的现象,小区蜂窝的半径已经很小,而目前作为应用研究重点的3G以及它的业务模式无疑将对网络容量有更高的要求。

高速的数据业务将作为3G网络服务的一个主要特点,这使得网络数据流量尤其是下行方向上将有明显的提高。

因此,为了在3G系统中实现与第二代系统明显的差别服务,充分体现3G系统在业务能力上的优势,网络容量将是网络的运营者必须重点考虑的问题。

就目前的情况而言,智能天线技术将是提高网络容量最有效的方法之一,尤其对于3G 中以自干扰为主要干扰形式的通信系统。

天线方向图的增益特性能够根据信号情况实时进行自适应变化的天线称为智能天线。

与普通天线以射频部分为主不同,智能天线包括射频部分以及信号处理和控制部分。

同时,由于终端在尺寸和成本上的限制,所以目前对于智能天线的研究主要集中在基站。

目前,普遍使用的是全向天线或者扇区天线,这些天线具有固定的天线方向图形式,而智能天线将具有根据信号情况实时变化的方向图特性。

图 1如图1所示,在使用扇区天线的系统中,对于在同一扇区中的终端,基站使用相同的方向图特性进行通信,这时系统依靠频率、时间和码字的不同来避免相互间的干扰。

而在使用智能天线的系统中,系统将能够以更小的刻度区别用户位置的不同,并且形成有针对性的方向图,由此最大化有用信号、最小化干扰信号,在频率、时间和码字的基础上,提高了系统从空间上区别用户的能力。

这相当于在频率和时间的基础上扩展了一个新的维度,能够很大程度地提高系统的容量以及与之相关的目录。

1.智能天线技术的概念智能天线是一种安装在基站现场的双向天线,通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性,并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。

智能天线是将无线电的信号导向具体的方向,产生空间定向波束,使天线主波束对准用户信号到达方向DOA(Direction of Arrival),旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向,达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。

同时,智能天线技术利用各个移动用户间信号空间特征的差异,通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰,使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。

在不增加系统复杂度的情况下,使用智能天线可满足服务质量和网络扩容的需要。

2.智能天线的分类及组成智能天线主要包含两类:开关波束系统和自适应阵列系统。

两者中,只有自适应阵列系统能够在为有用信号提供最佳增益的同时,识别、跟踪和最小化干扰信号。

2.1智能天线技术的分类(1)多波束天线多波束天线利用多个并行波束覆盖整个用户区,每个波束的指向是固定的,波束宽度也随天线元数目而确定。

当用户在小区中移动时,基站在不同的相应波束中进行选择,使接收信号最强。

因为用户信号并不一定在波束中心,当用户位于波束边缘及干扰信号位于波束中央时,接收效果最差,所以多波束天线不能实现信号最佳接收,一般只用作接收天线。

但是与自适应天线阵列相比,多波束天线具有结构简单、无须判定用户信号到达方向的优点。

(2)自适应阵列天线自适应天线阵列一般采用4~16天线阵元结构,阵元间距为半个波长。

天线阵元分布方式有直线型、圆环型和平面型。

自适应天线阵列是智能天线的主要类型,可以完成用户信号接收和发送。

自适应天线阵列系统采用数字信号处理技术识别用户信号到达方向,并在此方向形成天线主波束。

智能天线的组成智能天线包括射频天线阵列部分和信号处理部分,其中信号处理部分根据得到的关于通信情况的信息,实时地控制天线阵列的接收和发送特性。

这些信息可能是接收到的无线信号的情况;在使用闭环反馈的形式时,也可能是通信对端关于发送信号接收情况的反馈信息。

由于移动通信中无线信号的复杂性,所以这种根据通信情况实时调整天线特性的工作方式对算法的准确程度、运算量以及能够实时完成运算的硬件设备都有很高的要求。

这决定了智能天线的发展是一个分阶段的、逐步完善的过程。

2.2智能天线基本结构自适应天线阵由多个天线单元组成,每一个天线后接一个加权器(即乘以某一个系数,这个系数通常是复数,既调节幅度又调节相位,而在相控阵雷达中只有相位可调),最后用相加器进行合并,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)。

自适应或智能的主要含义是指这些加权系数可以恰当改变和自适应调整。

上面介绍的是智能天线用作接收天线时的结构,当用它进行发射时结构稍有变化,加权器或加权网络置于天线之前,也没有相加合并器。

3.智能天线技术的基本原理如图2,智能天线由天线阵列,A/D和D/A转换,自适应算法控制器和波束形成网络组成。

其中,波束形成网络是由每个单元空间感应信号加权相加,其权系数是复数,即每路信号的幅度和相位均可以改变。

自适应控制网络是智能天线的核心,该单元的功能是根据一定的算法和优化准则来调节各个阵元的加权幅度和相位,动态的产生空间动态定向波束。

智能天线技术主要基于自适应天线阵列原理,天线阵收到信号后,通过由处理器和权值调整算法组成的反馈控制系统,根据一定的算法分析该信号,判断信号及干扰到达的方位角度,将计算分析所得的信号作为天线阵元的激励信号,调整天线阵列单元的辐射方向图、频率响应及其它参数。

利用天线阵列的波束合成和指向,产生多个独立的波束,自适应地调整其方向图,跟踪信号变化,对干扰方向调零,减弱甚至抵消干扰,从而提高接收信号的载干比,改善无线网基站覆盖质量,增加系统容量。

在方向图的选择和形成上智能天线的基本原理是在满足窄带传输假设(即某一入射信号在各天线单元的响应输出只有相位差异而没有幅度变化)下,各阵元上入射信号的波程差导致了阵元上接收信号的相位差,若入射信号为平面波,则上述相位差将由载波波长、入射角度、天线位置分布唯一确定。

具有相同信号强度、不同入射角度的信号,由于它们在天线阵元间的相位差不同,通过一个矢量加权合并后,各自的阵列输出信号功率也会有所不同,由此可做出这个权矢量对应的方向图。

以入射角为横坐标、输出功率(dB)为纵坐标所作的图称为方向图。

智能天线的方向图不同于全向天线的方向图(理想时为一直线),而是接近于方向性(directional)天线的方向图,即有主瓣(main lobe)旁瓣(side lobe)等。

图 2 结构原理图4.智能天线的实现智能天线阵系统主要包括天线阵列、自适应处理器和波束形成网络。

天线阵列是收发射频信号的辐射单元。

自适应处理器把有一定规律的激励信号转换成与各波束相对应的幅度和相位,提供给各辐射单元,用来确定波束形成网络各部分方向图的增益。

波束形成网络利用天线阵元产生的方向图,实现智能天线的各种应用。

自适应处理器产生的各支路幅度和相位调整系数,是波束形成网络工作的重要依据。

自适应处理器包括信号处理器和自适应算法器。

信号处理器根据所需进行的信号处理,自适应算法器根据均方误差、信噪比、输出噪声功率等性能量度,用适当的算法调整方向图,形成网络的加权系数,使智能天线阵系统性能达到最优化。

最初的智能天线采用复杂的模拟电路,如今采用数字波束形成(DBF)方式,用软件完成算法更新,也可采用数模相结合的处理方法,既保证处理精度,又保证处理速度及灵活性。

此外,为了使智能天线具有良好性能,应根据具体的电波传播环境,选择相应的智能算法。

采用软件无线电技术使系统具有良好的改善能力,提高系统性能。

为了尽量减少对现有系统的改动,也可使用多波束智能天线。

多波束天线利用多个指向固定的波束覆盖全方向,虽然不能实现信号最佳接收,但结构简单,便于实现,且无需判定所接收信号的方向。

4.1智能发射技术在蜂窝系统中,为满足多媒体业务通信质量的要求,发射信号功率一定要动态控制,在保证整个蜂窝系统各小区的信号总功率平衡的情况下(各小区干扰基本稳定),满足各种业务的不同传输速率和不同的误码率要求。

智能化发射技术利用用户的空间差异,保证每个用户只接收基站发给它的下行信号,不受同一信道中基站发给其他用户信号的干扰。

实现智能化发射有基于反馈和基于上行链路参数估计两种方法。

前一种方法是基站通过移动台返回基站的训练信号,估计下行信道的响应情况,其缺点是浪费带宽。

基于上行链路参量估计的方法是利用一些特征参量相对于上下行链路的不变性,通过各用户对上行信号的估计,确定下行链路的波束形成方案。

TD-SCDMA采用后一种方法。

在时分双工(TDD)系统中,上、下行链路使用同一载波频率,在信道特征变化相对较慢的情况下,可以近似认为上、下行链路的信道特征相同,可使用对上行信道的估计设置下行链路参数。

在频分双工(FDD)系统中,由于上、下行链路载频不同,上、下行链路的信道特性差异很大,要分别估计上、下行链路特征,所以在FDD系统中使用智能天线比在TDD系统中使用要复杂得多,这也是TDD系统较FDD系统的优势所在。

4.2智能接收技术应用智能天线CDMA系统中,由于不同用户占用同一信道,不同用户带来的多址干扰(MAI)和多径信道带来的码间干扰(ISI)会使到达基站的用户信号产生畸变,所以必须采用信道估计和均衡技术,将各用户信号进行分离和恢复(即多用户检测MUD)。

整个上行信道等效为一个多重单输入多输出系统。

另一方面,为了给智能发射提供依据,在上行中还需要估计反映用户空间位置信息的参量,如入射角(DOA)、空域特征(SS,Spatial Signature)等,它们的精度估计将直接影响到下行选择性发送的性能。

目前,完成智能化接收的方法主要有基于高分辨率阵列信号处理方法和基于信号时域结构方法两类。

前一类方法又分子空间方法和基于参数估计准则的方法两大类。

后一类方法主要利用信号的时域信息和先验特征进行空域处理。

4.3动态信道分配通信中,信道分配是保障通信质量、有效利用信道的关键技术之一。

在空分信道引入系统后,空、频、时和码分信道的动态分配技术已成为新的技术难点。

后三种信道分配技术是确定性的,可由系统根据用户情况动态分配,但空分信道分配不同。

在基站处,接收功率相差不大和用户方向角度差大于天线主波瓣的用户,可分享同一时、频域信道。

这样,空分信道分配就成为动态的条件组合问题,且随着用户空间位置的移动,为跟踪用户,空分信道必须相应变化,随时进行动态分配。

空分信道分配必须与时、频信道分配和切换相结合,这就需要形成一种高效算法,以适应用户的移动性。

对于CDMA 系统,由于其容量是软容量,信道分配相对简单。

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