宽带移动通信结课论文--智能天线技术

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1、1LANZHOUUNIVERSITYOFTECHNOLOGY宽带移动通信结课论文题目智能天线技术指导教师学院专业学生姓名学号日期12智能天线技术【摘要】智能天线是当前通信领域的研究热点之一。论文对现代移动通信系统中采用的智能天线技术进行了研究。介绍了智能天线技术的概念及发展历史；智能天线的工作原理、基本结构；所采用自适应天线以及切换波束两种工作方式并对两种工作方式进行了比较。同时，还叙述了智能天线系统的特点和在移动通信中的应用，以及未来的研究趋势。【关键词】智能天线；自适应天线；切换波束【Abstract】Smartanten

2、natechnologyisoneoftheresearchhotspotsinthecommunicationfieldrecently,andthesmartantennatechnologyinthemodernmobilecommunicationisstudiedinthispaper.Thepaperdescribedtheconceptanddevelopmentofthesmartantennatechnology;theworkprincipleandbasicstructure.Andwepresented

3、theworkingmodesofthesmartantenna,theadaptiveantennaandswitching-beamandcomparedthemwitheachother.Meanwhile,theadvantageandtheapplicationinthemodernmobilecommunicationandalsotheresearchtrendofthesmartantennaaregiven.【Keywords】smartantenna;adaptiveantenna;switching-be

4、am12一、前言1.1智能天线基本概念在移动通信环境条件下，复杂的地形、建筑物的结构都会对电波的传播产生影响，大量用户间的相互作用也会产生时延扩散、瑞利衰落、多径、信道干扰等，从而会使通信质量受到影响。采用智能天线可以有效地解决这些问题。智能天线采用空分多址技术，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。智能天线的核心在数字信号处理部分，它根据一定的准则，使天线阵产生定向波束指向用户，并自动地调整权重系数以实现所需的空间滤波。智能天线需要解决的两个关键问题是辨识信号的方向

5、和自适应赋形的实现。1.2智能天线发展历史1.2.1早期研究早期智能天线的研究主要集中在军事领域，尤其是雷达领域，目的是在复杂的电磁环境中有效地识别和跟踪目标。随后，智能天线在信道扩容和提高通信质量等方面具备的独特优势吸引了众多的专家学者，日本、欧洲和美国的许多研究机构都相继开展了针对智能天线的众多研究计划，这也为智能天线的迅速发展奠定了基础。1.2.2日本研究简史日本最早开始智能天线的研究是在20世纪70年代。到1987年，研究人员已经指出基于最小均方误差（MMSE）准则的自适应天线能够减小多径衰落，因而可以用于高速移动通信

6、应用中。自此，日本学者展开了大量的针对移动通信环境的智能天线研究，包括自适应处理算法、数字波束形成方案、WCDMA中的多址干扰抑制方法，以及基站和移动终端上分别适用的智能天线类型等。其中，较早的有日本邮政电信部通信研究实验室的智能天线系统和NTT-DoCoMo公司研制的用于3G的UMTSW-CDMA体制的智能天线实验系统。前者工作于1.5GHz，针对TDMA方式采用GMSK调制，数码率可达256kbps。系统利用4阵元天线进行多径时延对消以消除多径衰落，权值更新采用恒模（CMA）算法在东京进行的实验表明：自适应天线技术在无线高

7、速数据传输和存在选择衰落的情况下仍能很好地对消多径时延信号。后者则采用2D-RAKE接收机结合MMSE自适应波束形成算法进行处理。实验系统有3个小区基站用以评估切换和其他的网络功能。实验结果表明，就平均误码率（BER）而言，智能天线比空间分集有明显改善。12此外，日本ATR光电通信研究所也研制了基于波束空间处理方式的多波束智能天线。天线阵元布局为间距半波长的16阵元平面方阵，射频工作频率是1.545GHz。阵元组件接收信号在经过低噪声放大、下变频和模数变换后，进行快速傅氏变换（FFT）处理，形成正交波束后分别采用恒模（CMA）

8、算法或最大比值合并分集（MRC）算法。野外移动试验确认了采用恒模算法的多波束天线功能。理论分析及实验证明使用最大比值合并算法可以提高多波束天线在波束交叉部分的增益。在此基础上，ATR的研究人员提出了基于智能天线的软件天线概念：根据用户所处环境不同，影响系统性能的主要因素（如噪