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    论文智能天线空分多址自适应天线阵列

    论文主先容了智能天线的提出背景、基本概念、关键技术、优点以及国外的探究进展情况,最后指出了智能天线的发展方向。

    前言

    随着蜂窝移动用户的不断增长,如何解决频谱资源紧张、抑制各种干扰、进步通讯服务质量成为一个亟待解决的新题目。为此,人们提出了一系列的解决方案,例如,在通讯密集的地方引进微蜂窝技术、频率跳变技术、高效的编码技术以及进行功率控制等。而智能天线为这一切新题目的解决提供了一条新思路。智能天线能够成倍地进步通讯系统的容量,有效地抑制复杂电磁环境下的各种干扰,并且还能和各种通讯系统和其他多址方式兼容,从而以较小的代价获取较大的性能进步。目前,国内外有很多大学和公司致力于智能天线的探究。欧洲电信委员会()明确提出智能天线是第三代移动通讯系统必不可少的关键技术之一,并制定了相应的开发计划。

    智能天线的基本概念

    智能天线综合了自适应天线和阵列天线的优点,以自适应信号处理算法为基础,并引进了人工智能的处理方法。智能天线不再是一个简单的单元,它已成为一个具有智能的系统。其具体定义为智能天线以天线阵列为基础,在取得电磁信息之后,使用人工智能的方法进行处理,对电磁环境做出分析、判定,并自动调整本身的工作状态使之达到最佳。依据天线的智能化程度可将天线分成可变波束天线、动态相控阵列和自适应阵列类。可变波束天线依据接收功率最大原则,在几个预设阵列波束中进行切换;动态相控阵列使用测向算法,能够连续追踪用户的方向而改变天线的波束,使接收功率达到最大;自适应阵列既对用户进行测向,又对各种干扰源进行新万博体育平台首页,万博体育平台入口,万博体育平台登入测向,在形成波束时,不仅使接收功率最大,而且使噪声降到最低,从而使接收信噪比最高。

    智能天线的发展可分成个阶段第阶段是应用于上行链路,通过使用智能天线增加基站的接收增益,从而使接收机的灵敏度和接收间隔大大增加;第阶段是将智能天线技术同时应用于下行链路,在智能天线应用于下行链路后,能够控制波束的发射方向,从而有助于频率的复用,进步系统的容量;最后一个阶段是完全的空分多址,此时在一个蜂窝系统中,可以将同一个物理信道分配给不同的用户,例如,在中,可以将同一小区内同一时隙同一载波同时分配给两个用户。

    智能天线的组成和关键技术

    智能天线主分为天线阵列、接收通道及数据采集、信息处理部分。在移动通讯系统中,天线阵列通常采用直线阵列和平面阵列两种方式。在确定天线阵列的形式后,天线单元的选择就十分关键。天线单元不仅达到本身的性能指标,还必须具有单元之间的互耦小、一致性好以及加工方便的特征。目前微带天线使用较多。

    接收通道及数据采集部分主完成信号的高频放大、变频和/转换,以形成数字信号。目前,受/器件抽样速率的限制,不能直接对高射频信号和微波信号进行采样,必须对信号进行下变频处理,降低采样速率。

    信息处理部分是智能天线的核心部分,主完成超分辨率阵列处理和数字波束形成两方面的功能。进行超分辨率阵列处理的目的是获得空间信号的参数,这些参数主包括信号的数目、信号的来向、信号的调制方式及射频频率等,其中信号的来向对于实现空分多址和自适应抑制干扰有着重功能。在众多的超分辨率测向算法中,算法及其改进算法一直占据主导地位,它不受天线阵排阵方式的影响,只需经过一维搜索就能实现对信号来向的无偏估计,并且估计的方差接近。此外,使用算法来解决移动通讯中的测向新题目也得到了广泛的探究。数字波束形成主通过调整加权系数来达到增强有用信号和抑制干扰的功能,它需收敛速度快、精度高的算法支持。根据所需先验知识的不同,目前的波束形成算法新万博体育平台首页,万博体育平台入口,万博体育平台登入主有类以信号来向为先验知识,如算法;以参考信号为先验知识,包括算法及其改进算法、等;不需任何先验知识,如算法。由于移动通讯环境复杂,各种算法也有各自的优缺点,因此系统中必须对多种算法取长补短,才能达到最佳效果。




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