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1、电子工程师通信技术与设备Vol.27No.12OO1智能天线技术在未来移动通信系统中的应用TheApplicationofsmartAntennasfortheThirdGenerationMobileCommunicationsystem北方交通大学信息所(北京1OOO44D曹恺裘正定摘要1论述了智能天线技术在第三代移动通信中的重要作用,并重点介绍了自适应阵天线及智能天线的两种实现方案O最后讨论了智能天线在实现过程中遇到的问题,并预测了智能天线的广阔前景O关键词:智能天线,自适应阵天线,第三代移动通
2、信Abstract1Thispapertellstheimportanceofsmartantennasforthethirdgenerationmobilecommunicationsystemandfocusesontheadaptivearrayantennas.Therealizationprojectisalsopresented.Atlast,itintroducestheproblemsofsmartantennas,andfore-caststheiroutlook.Keywords:
3、smartantenna,adaptivearrayantenna,thirdgenerationmobilecommuni-cation1引言同用户的,它不同于传统的频分多址(FDMAD~时分多址(TDMAD或码分多址(CDMAD,智能天线引入近年来全球通信事业飞速发展,通信业务的需第四种多址方式:空分多址(SDMAD,即在相同时求量越来越大,特别是个人通信网等新概念的出现,隙,相同频率或相同地址码的情况下,仍然可以根据对通信技术提出了更高的要求O作为个人通信网重信号不同的空间传播路径来区分用户O要
4、组成部分的无线移动通信网,也因此成为目前通信发展的热点之一O然而由于移动用户数量的急剧3智能天线的分类增加,通信资源匮乏的问题日趋严重,由此而产生的智能天线分为两大类:多波束天线与自适应阵通信容量不足~通信质量下降等一系列问题有待解天线O决O智能天线利用数字信号处理技术,产生空间定向多波束天线是利用多个并行波束覆盖整个用波束,使天线主波束对准用户信号到达方向,旁瓣或户,每个波束的指向是固定的,波束宽度也随阵元数零陷对准干扰信号到达方向,从而达到充分高效利目的确定而确定O随着用户在小区中的移动,基站选用
5、移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的O择相应不同的波束,使接收信号最强O因为用户信号2智能天线的基本概念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,所以人们研究智能天线的最初目的是:在频谱资源多波束天线不能实现信号最佳接受,一般只用作接日益拥挤的情况下能将自适应波束形成应用于蜂窝收天线O小区的基站(BSD,以便更有效地增加系统容量和提下面详细介绍一下自适应阵天线O自适应阵天高频谱利用率O智能天线的基本思想是:天线以多个线的基本原理,就是根据接收准则自动地调节
6、天线高增益窄波束动态地跟踪多个期望用户的,在接收阵元的幅度和相位加权,达到最佳接收效果O从空间模式下,使来自窄波束之外的信号功率最大,同时使响应来看,自适应天线阵列是一个空间滤波器,在信窄波束照射范围以外的非期望用户受到的干扰最号入射方向上增益最大,在干扰信号入射方向上形小O智能天线是利用用户空间位置的不同来区分不收稿日期:2OOO1O1O32曹恺9等;智能天线技术在未来移动通信系统中的应用成零陷G如图所示9对于N元天线阵列9设信号自4智能天O方向入射9阵元间距为c9接收信号功率为P9以第线的实现方根
7、天线为参考9则第z根天线的相位延时为=B案(z-)c'cOS(O)9其中B=ZT//9天线阵列接收信号未来移矢量为;动智能天线Tjwtj(wt-BccOS(a)S(t)=E~Pe9~Pe99~P均采用数字j(wt-B(N-)ccOS(O))eI方法实现波=~PejwtVT(O)()图Z阵天线的方向图束形成9即数字波束形成(DBF)天线9从而可以使用软件设计完成自适应算法更新9在不改变系统硬件配置的前提下增加系统的灵活性GDBF对阵元接收信号进行加权求和处理形成天线波束9主波束对准期望用户方向9而将波束
8、零点对准干扰方向G根据波束形成的不同过程9实现智能天线的方式又分为两种;阵元空间处理方式和波束空间处理方式9下面分别予以介绍G4.1阵元空间处理方式图自适应阵天线阵元空间处理方式直接对各阵元接收信号采样式中V(O)为天线阵在O方向上的响应矢量G设Vc9进行加权求和处理后9形成阵列输出9使阵列方向图Vj分别为有用信号9干扰信号的天线阵响应矢量;主瓣对准用户信号到达方向G如图3所示9由于各种Sc(t)~Sj(t)分别为有用信号和干扰信号矢量9为阵元均参与自适
