第三代移动通信系统中的

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1、第三代移动通信系统中的智能天线技术绪论近年来全球通信事业飞速发展，通信业务的需求量越来越大，特别是个人通信网等新概念的出现，对通信技术提出了更高的要求。个人通信网的技术要求是要实现：“任何人可以在任何时间、任何地点与任何人进行任何方式的通信”(Whoever，Whenever，Wherever，Whoever，Whatever，即5W)。随着移动用户的急剧增加，通信资源匮乏的问题日趋严重。由此产生的通信容量及质量问题亟待解决。为了解决这些问题，在即将形成标准的未来第三代移动通信系统IMT-2000中，中国已正式向国际电信联盟（ITU）提交了建议标准，即TD

2、-SCDMA解决方案，其中“S”的含义之一就是“SmartAntenna”。智能天线提供了一种方案来解决困扰无线网络的根本问题——网络中的干扰。3G网络的高数据速率和复杂的工作特性必然要求智能天线所提供的精确而且灵活的干扰控制。干扰问题是正在困扰着很多无线运营商的一个现实问题而不仅仅是对未来的担忧。迅速增长的语音业务量已经使现有的网络面临着严重的容量压力，更不用说数据业务还要占用一部分宝贵的容量资源。为了迎接新技术的挑战，各大电信产业都将他们的注意力投向了智能天线系统。智能天线系统的研制和开发对未来的通信技术有着举足轻重的意义。1.智能天线的基本原理　　智

3、能天线包括多波束天线阵列和自适应天线阵列，后者是智能天线的主要形式。智能天线技术主要基于自适应天线阵列原理，天线阵收到信号后，通过由处理器和权值调整算法组成的反馈控制系统，根据一定的算法分析该信号，判断信号及干扰到达的方位角度，将计算分析所得的信号作为天线阵元的激励信号，调整天线阵列单元的辐射方向图、频率响应及其它参数。利用天线阵列的波束合成和指向，产生多个独立的波束，自适应地调整其方向图，跟踪信号变化，对干扰方向调零，减弱甚至抵消干扰，从而提高接收信号的载干比，改善无线网基站覆盖质量，增加系统容量。基站使用智能天线，可为用户提供窄定向波束，在一定的方向区

4、域内收发信号。这样既充分利用信号发射功率，又可降低发射信号带来的电磁干扰。智能天线引入空分多址(SDMA)方式，根据信号的空间传播方向不同，区分用户。几十年来，自适应天线在理论和实践方面有了长足的进步，IEEETransonAntennaandPropagation于1964年、1976年和1986年分别就自适应天线的三个关键的技术领域（自适应主波束形成、自适应零波束形成及空间谱估计）出版了三期专刊。九十年代以来，移动通信领域提出了智能天线的概念，虽然自适应天线技术是智能天线技术的前身，但是两者还是有一定的区别。从广义的角度讲，智能天线是一个更为广泛的概念

5、，可以理解为智能化的天线（有人将智能天线称呼为软件天线，这样更便于把智能天线概念向软件无线电的概念靠拢，软件无线电是第三代移动通信系统中的另一个重要技术）；从狭义的角度讲，智能天线是实用于通信系统中的自适应天线，无论是波束形成还是空间谱估计都是从传统的自适应天线演化而来的。但是智能天线与传统的自适应天线还有很多不同之处，例如：自适应天线的干扰源一般为强干扰，这样在设计时可以在相应方向形成零陷以提高天线性能；而智能天线的干扰源多且弱，又要求其波束实时跟踪多个目标。这就要求智能天线具有快速波束赋性以及抑制大量弱干扰的能力。2.智能天线的实现　　智能天线阵系统主

6、要包括天线阵列、自适应处理器和波束形成网络。天线阵列是收发射频信号的辐射单元。自适应处理器把有一定规律的激励信号转换成与各波束相对应的幅度和相位，提供给各辐射单元，用来确定波束形成网络各部分方向图的增益。波束形成网络利用天线阵元产生的方向图，实现智能天线的各种应用。　　自适应处理器产生的各支路幅度和相位调整系数，是波束形成网络工作的重要依据。自适应处理器包括信号处理器和自适应算法器。信号处理器根据所需进行的信号处理，自适应算法器根据均方误差、信噪比、输出噪声功率等性能量度，用适当的算法调整方向图，形成网络的加权系数，使智能天线阵系统性能达到最优化。　　最初

7、的智能天线采用复杂的模拟电路，如今采用数字波束形成(DBF)方式，用软件完成算法更新，也可采用数模相结合的处理方法，既保证处理精度，又保证处理速度及灵活性。此外，为了使智能天线具有良好性能，应根据具体的电波传播环境，选择相应的智能算法。采用软件无线电技术使系统具有良好的改善能力，提高系统性能。　　为了尽量减少对现有系统购改动，也可使用多波束智能天线。多波束天线利用多个指向固定的波束覆盖全方向，虽然不能实现信号最佳接收，但结构简单，便于实现，且无需判定所接收信号的方向。3.智能天线在移动通信中的用途　(l)抗衰落　　在陆地移动通信中，电波传播路径由反射、折射

8、及散射的多径波组成，随着移动台移动及环境变化，信号瞬时值及延迟失真