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未來移動通信系統(tǒng)中的智能天線技術(shù)

2009-11-13 | rar | 443 | 次下載 | 3積分

資料介紹

未來移動通信系統(tǒng)中的智能天線技術(shù)

   隨著全球通信業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展,作為未來個人通信主要手段的無線移動通信技術(shù)引起人們極大關(guān)注。如何消除同信道干擾(CCI)、多址干擾(MAI)與多徑 衰落的影響成為人們在提高無線移動通信系統(tǒng)性能時考慮的主要因素。智能天線利用數(shù)字信號處理技術(shù),產(chǎn)生空間定向波束,使天線主波束對準用戶信號到達方向, 旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向,達到充分高效利用移動用戶信號并刪除或抑制干擾信號的目的。與其它日漸深入和成熟的干擾削除技術(shù)相比,智能天線技術(shù)在移 動通信中的應(yīng)用研究更顯得方興未艾并顯示出巨大潛力。
1 智能天線技術(shù)的起源和發(fā)展
  智能天線通常包括多波束智能天線和自適應(yīng)陣智能天線。智能天線最初廣泛應(yīng)用于
雷達、聲納及軍事通信領(lǐng)域,由于價格等因素一直未能普及到 其它通信領(lǐng)域。近年來,現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)發(fā)展迅速,數(shù)字信號處理芯片處理能力不斷提高,芯片價格已經(jīng)可以為現(xiàn)代通信系統(tǒng)所接受。同時,利用數(shù)字技術(shù)在 基帶形成天線波束成為可能,以此代替模擬電路形成天線波束方法,提高了天線系統(tǒng)的可靠性與靈活程度,智能天線技術(shù)因此開始在移動通信中得到應(yīng)用。另一方面 移動通信用戶數(shù)目增加迅速,人們對移動通話質(zhì)量的要求也不斷提高,這要求蜂窩小區(qū)在大容量下仍有高的話音質(zhì)量。使用智能天線可以在不顯著增加系統(tǒng)復(fù)雜度情 況下滿足擴充容量的需要。不同于常規(guī)的扇區(qū)天線和天線分集方法,通過在基站使用全向收發(fā)智能天線,可以為每個用戶提供一個窄的定向波束,使信號在有限的方 向區(qū)域發(fā)送和接收,充分利用了信號發(fā)射功率,降低了信號全向發(fā)射帶來的電磁污染與相互干擾。不同于傳統(tǒng)的時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)或碼 分多址(CDMA)方式,智能天線引入了第四維多址方式:空分多址(SDMA)方式。在相同時隙、相同頻率或相同地址碼情況下,用戶仍可以根據(jù)信號不同的 空間傳播路徑而區(qū)分。智能天線相當于空時濾波器,在多個指向不同用戶的并行天線波束控制下,可以顯著降低用戶信號彼此間干擾。具體而言,智能天線將在以下 方面提高未來移動通信系統(tǒng)性能:(1)擴大系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域;(2)提高系統(tǒng)容量;(3)提高頻譜利用效率;(4)降低基站發(fā)射功率,節(jié)省系統(tǒng)成本,減少信 號間干擾與電磁環(huán)境污染。

  智能天線可以通過模擬電路方式實現(xiàn):首先根據(jù)天線方向圖確定饋源的激勵系數(shù),然后確定饋源的饋電網(wǎng)絡(luò)即波束 形成網(wǎng)絡(luò)。由于饋電布線呈矩陣狀,實現(xiàn)很復(fù)雜,隨著陣元數(shù)目增加,更增加電路復(fù)雜度。為此,未來移動通信智能天線采用數(shù)字方法實現(xiàn)波束成形,即所謂數(shù)字波 束形成DBF(Digital Beam-forming)天線。使用軟件設(shè)計完成自適應(yīng)算法更新,可以在不改變系統(tǒng)硬件配置前提下,增加系統(tǒng)靈活性。

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