舰载智能天线通信系统的关键技术分析

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1、舰载智能天线通信系统的关键技术研究1．2研究历史与现状目前正处于确立第三代移动通信技术标准之时，欧、日、美等国非常重视智能天线技术在未来移动通信方案中的地位与作用，并已经开展了大量的理论分析研究，同时也建立了一些技术试验平台。日本ATR光电通信研究所研究用于卫星通信的多波束智能天线弘J，采用4×4平面微带天线方阵，工作频率1．545GHz，天线数字信号处理部分由10片FPGA完成。频谱信号处理有限公司开发的SDR-3000软件无线电平台，它包含FlexCommTMl-3100转换模块、PRO-3100可编程I／O模块、PRO-3500基带处理模块，分

2、别实现数模变换、通道化和预处理、基带处理功能。美国奥斯汀德州大学GuanghanXu教授带领的电子工程研究实验室分别建立工作在1．5GHz、900MHz和1．8GHz的智能天线试验床(Testbed)。其中900MHz的智能天线为相距半波长的八单元微带天线阵，阵列为均匀直线阵。智能天线控制单元是SparclOT作站，带有8GB的硬盘和96MB的RAM，A／D的采样速率为5MHz，而D／A的采样速率为2．5MHz，A／I)和D／A的数据由工作站通过两个速度为40Mbps的i／on进行读写；1．8GHz的智能天线也采用8个微带天线作为阵列单元，排列成均匀

3、直线阵，用一台PC机控制一块带有两片AnalogDevices公司的SHARC20160浮点I)SP的DSP板作为智能天线的控制单元，其结构与900MHz的结构相似，只是每一通道的A／D与I)／A是以总线方式与DSP板交换数据，A／D采样速率为3．072MHz。国内清华大学冯正和教授领导的智能天线课题组也完成了一个智能天线的实验平台，采用嵌入式和总线结构，并进行了大量实验。1．3论文主要内容本论文结合某具体的工程项目，克服现有技术的不足，重点研究了两极化的智能天线通信系统中的数字信号处理算法方案及部分硬件实现，从而提供一种用于舰载智能天线通信系统的数

4、字信号处理系统，来应对新环境下多舰编队的通信抗干扰问题。第二章介绍了该智能天线通信系统的数字抗干扰算法方案，并基于此方案搭建了整个系统的硬件平台，然后详细介绍了数字抗干扰处理器的具体结构。第三章介绍了数字下变频与数字上变频技术及其硬件实现，其中数字下变频部分包括软件仿真、硬件FPGA设计实现与调试。数字上变频部分介绍了AD9857数字上变频芯片并阐述了如何使用FPGA对其控制来产生相关的信号。第一章绪论第四章介绍了极化合并技术，包括介绍极化分集合并的基本原理以及实现，本论文最后给出了基于FPGA的极化分集实现。第五章介绍了基于FPGA与DSP配合的乒

5、乓算法来实现同步信号提取的方法，其中论文给出了同步算法的仿真和性能分析并提出了使用多片并行的DSP与FP(；A协同完成乒乓算法的硬件设计与实现。其中不使用专用芯片而使用DSP与FPGA配合来实现同步信号的提取是本论文的创新点之一，使同步模块通用化对多模式通信系统的通用平台具有参考价值。最后的结束语简要概括了本论文的主要内容，并给出了作者对后续研究工作的建议。第二章舰载智能天线数宁信号处理系统总体构架第二章舰载智能天线数字信号处理机总体构架2．1．1智能天线简介2．1系统介绍智能天线通常包括多波束智能天线和自适应阵智能天线。智能天线最初广泛应用于雷达、

6、声纳及军事通信领域，由于价格等因素一直未能普及到其它通信领域。近年来，现代数字信号处理技术发展迅速，数字信号处理芯片处理能力不断提高，芯片价格已经可以为现代通信系统所接受。同时，利用数字技术在基带形成天线波束成为可能，以此代替模拟电路形成天线波束方法，提高了天线系统的可靠性与灵活程度和抗干扰能力，智能天线技术因此开始在移动通信中得到应用。广义的智能天线可以理解为能够收集、处理信息并利用已获得的知识自动调整结构参数以适应不同情况的天线。目前大家讨论的智能天线系统都与移动通信，特别是蜂窝移动通信系统紧密相连，一般指由多个天线单元组成的天线阵列系统。它可以

7、利用数字信号处理技术对多个不同的用户产生多个不同的空间波束。每个波束的主瓣自动地对准各自用户的方向，而把凹口对准干扰方向，从而提高移动通信系统的性能。常规来说智能天线分为两大类：多波束智能天线与自适应阵智能天线，简称多波束天线和自适应阵天线。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，波束宽度也随阵元数目的确定而确定。随着用户在小区中的移动，基站选择不同的相应波束，使接受信号最强。因为用户信号并不一定在固定波束的中心处，当用户位于波束边缘，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

8、线。但是与自适应阵天线相比，多波束天线具有结构简单、无需判定用户信号到达方向的优点。自适应天线是智能天线的主