移动通信的智能天线技术new

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1、移动通信的智能天线技术邓长生（201021060262）计算机学院【摘要】本文着重分析智能天线的原理及技术实现，以传统天线的局限性与智能天线进行比较。从提高通信容量和质量、优化网络等方面对智能天线进行分析，并展望其发展。【关键词】智能天线，信系统，自适应，系统容量1前言天线是移动通信系统中必不可少的组成部分，它有效地实现了收发信机和电磁波传播空间之间地能量传递，具有十分重要地作用。在应用中可以通过对天线辐射特性地设计来控制电磁能的空间分布，提高其利用率，优化网络系统。随着全球通信业务的迅速发展，直接序列

2、码分多址技术日益成为现代移动通信的主要接入方式，但是它的系统性能受限于无线信道的多径衰落、多址干扰（ＭＡＩ）和符号间干扰（ＩＳＩ），如何消除这些影响是提高无线通信系统性能的主要课题。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。与其它日渐成熟的干扰削除技术相比，智能天线技术在移动通信中的应用研究更显得方兴未艾并具有巨大的潜力。随着3G技术的发展，智能天线技术更是成为移动通信系统研究

3、中的热点。2智能天线的发展2.1传统天线的局限性随着通信需求的不断扩展，对数据传输速率和网络容量的要求也不断提高，传统的天线已经不能满足需求。在GPRS、EDGE和3G网络中，通信运营商开始利用无线网络为用户提供分组数据业务。与话音业务一样，需要一定质量的无线信号，数据业务才能达到规定的传输速率。这就取决于网络的载干比（C／I）。如果载干比过低将严重影响传输速率和服务质量；而在GSM网络的中后期，由于系统容量不断增加，小区不断分裂，而随之增加的干扰则阻碍了系统容量的进一步增加，传统的全向天线和定向天线已

4、不能满足需要。智能天线可以在不显著增加系统复杂度的情况下满足扩充容量的需要。不同于常规的扇区天线和天线分集方法，通过在基站使用全向收发智能天线，可以为每个用户提供一个窄的定向波束，使信号在有限的方向区域发送和接收，充分利用了信号发射功率，降低了信号全向发射带来的电磁污染与相互干扰，提高了载干比，从而提供更高的数据传输速率和更大的网络容量。6在蜂窝系统中，干扰是限制系统性能和容量的重要因素，它引起串音、通话丢失或通话信号跌落造成服务质量下降。此外还限制了运营商可用频率的紧密度，同时也限制了从固定射频频谱中

5、提取通信承载容量的程度。蜂窝干扰最通常的种类有同信道干扰和相邻信道干扰。同信道干扰是由使用同一频率的非相邻蜂窝的发射引起的。这种干扰在接近蜂窝边界时最明显，此时与使用相同频率的邻近蜂窝的物理分隔处于最低程度。相邻信道干扰是由使用相邻频率的邻近蜂窝对用户信道的漏泄而造成的。在相邻信道，用户在极靠近电话用户接收机处工作时，或者用户信号大大弱于相邻信道用户的信号时会发生这种情况。载干比是通话质量的重要标志，对用户而言，较高的载干比就是较低的干扰、更少的掉话以及改善的音频质量；对运营商而言，较高的载干比比可以使

6、信号距离延伸以及采用更为紧密的频率复用方式，从而提高整个系统的容量。2.2智能天线的优点智能天线最初广泛应用于雷达、声纳及军事通信领域，由于价格的因素一直没能在通信领域普及。近年来随着数字信号处理技术的不断发展,芯片价格下降,智能天线被引入移动通信系统中。此外,移动通信用户数目增加迅速，人们对移动通话质量和容量的要求都在不断提高，这要求蜂窝小区在满足大容量的同时仍有高的话音质量。使用智能天线可以在不显著增加系统复杂度情况下满足扩充容量的需要。智能天线可以从以下几个方面明显改善无线通信系统的性能，提高系统

7、的容量：提高频谱利用率。采用智能天线技术代替普通天线，提高小区内频谱复用率，可以在不新建或尽量少建基站的基础上增加系统容量，降低运营商成本。迅速解决稠密市区容量瓶颈。未来的智能天线应能允许任一无线信道与任一波束配对，这样就可按需分配信道，保证呼叫阻塞严重的地区获得较多信道资源，等效于增加了此类地区的无线网络容量。抑制干扰信号。智能天线可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（directionofarrinal），旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高

8、效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的，将零点对准干扰方向，大大提高阵列的输出信干比，改善了系统质量，提高了系统可靠性。对于软容量的CDMA系统，信干比的提高还意味着系统容量的提高。抗衰落。高频无线通信的主要问题是信号的衰落，由于移动用户与基站的相对运动，每条多径都会有一个明显的频率移动，一起时间选择性衰落，即信号幅度随着时间变化，失真比较大。如果采用智能天线控制接收方向，自适应地构成波束的方向性，可以使得延迟波方向的增益最小，降低信