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智能天線
閱讀�15037時間�2011-01-17 13:40:48

  是利��(shù)字信號處�技�(shù)�(chǎn)生空間定向波�,使天線的主波束跟蹤用戶信號到達(dá)方向,旁瓣或零陷對準(zhǔn)干擾信號到達(dá)方向,利用多個天線單元空間的正交性和信號在傳輸方向上的差�,將同頻率或同時�、同碼道的信號區(qū)分開�,限度地利用有限的信道資�。它在提高系�(tǒng)通信�(zhì)量、緩解無線通信�(yè)�(wù)日益�(fā)展與頻譜資源不足的矛盾以及降低系�(tǒng)整體造價和改善系�(tǒng)管理等方�,都具有�(dú)特的�(yōu)�(diǎn)�

分類

  智能天線按照類型可以分為全向智能天線陣和定向智能天線陣�

  對于定向智能天線陣來�,包括以下三類測試參�(shù)�

 ?�?)電路參�(shù)。包括垂直面電下傾角�(yù)�(shè)置值、垂直面電下傾角精度、垂直面�(jī)械下傾范�;輸入阻�、各單元端口駐波�、相鄰單元端口隔離度、每端口連續(xù)波功率容��

 ?�?)校�(zhǔn)參數(shù)。包括校�(zhǔn)端口至各單元端口的耦合�、校�(zhǔn)端口至各單元端口幅度偏差、校�(zhǔn)端口至各單元端口相位偏差、校�(zhǔn)端口駐波�、校�(zhǔn)通道耦合方向��

 ?�?)性能參數(shù)。包括各單元端口有源輸入回波損�、垂直面半功率波束寬�、垂直面上部旁瓣抑制和下部零�(diǎn)填充;單元波束水平面半功率波束寬度、增�、前后比交叉極化比(軸向)和交叉極化比(±60°范圍�(nèi)�;業(yè)�(wù)波束水平面半功率波束寬度、視軸增�、水平面旁瓣電平和前后比、廣播波束水平面半功率波束寬�、視軸增益、視軸增益�=±60°處電平下�、半功率波束寬度�(nèi)的電平波��

  對于全向智能天線陣來�,也可以分為三類測試參數(shù)�

 ?�?)電路參�(shù)。包括垂直面電下傾角�(yù)�(shè)置�、垂直面電下傾角精度;輸入阻�、各單元端口駐波�、相鄰單元端口隔離度、每端口連續(xù)波功率容��

  �2)校�(zhǔn)參數(shù)。包括校�(zhǔn)端口至各單元端口的耦合�、校�(zhǔn)端口至各單元端口幅度偏差、校�(zhǔn)端口至各單元端口相位偏差、校�(zhǔn)端口駐波�、校�(zhǔn)通道耦合方向��

 ?�?)性能參數(shù)。包括各單元端口有源輸入回波損�、垂直面半功率波束寬�、垂直面上部旁瓣抑制和下部零�(diǎn)填充;單元波束水平面半功率波束寬�、增�、前后比交叉極化比(軸向)和交叉極化比(±60°范圍�(nèi)�;業(yè)�(wù)波束水平面半功率波束寬度、視軸增�、水平面旁瓣電平、廣播波束視軸增�、方向圖圓度�

�(jié)�(gòu)

  主要包括四部分:天線陣列,模�(shù)�(zhuǎn)�,自適應(yīng)處理�,波束成型網(wǎng)�(luò)�

智能天線的結(jié)構(gòu)圖

  1、天線陣列部�

  天線的陣元數(shù)量與天線陣元的配置方式對智能天線的性能有著重要的影��

  2、模�(shù)�(zhuǎn)�

  下行是將模擬信號�(zhuǎn)換成�(shù)字信號,上行時將�(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號�

  3、自適應(yīng)處理部分

  自適�(yīng)處理器是根據(jù)自適�(yīng)空間濾波�/波束成型算法和估�(jì)的來波方向等�(chǎn)生權(quán)��

  4、波束成型網(wǎng)�(luò)

  波束成型�(wǎng)�(luò)�(jìn)行動�(tài)自適�(yīng)加權(quán)處理以產(chǎn)生期望的自適�(yīng)波束�

算法的實(shí)�(xiàn)

  智能天線算法主要分為切換波束算法和自適應(yīng)算法。在TD-SCDMA系統(tǒng)��2種算法都有應(yīng)用。TD-SCDMA通過采用波束賦形算法,形成空間定向波束,使天線陣列方向圖主瓣對準(zhǔn)用戶信號DOA,旁瓣或零陷對準(zhǔn)干擾信號DOA,因此能充分利用移動用戶信號并抵消或地抑制干擾信號,從而能更有效地增加系統(tǒng)容量和提高頻譜利用率�

  目前比較常用的波束賦形算法有2種:GOB算法和EBB算法。GOB算法是一種固定波束掃描的方法,對于固定位置的用戶,其波束指向是固定的,波束寬度也隨天線陣元數(shù)目而確�。當(dāng)用戶在小區(qū)中移動時,它通過測向確定用戶信號DOA,然后根�(jù)信號DOA選取�(yù)先設(shè)定的波束賦形系數(shù)�(jìn)行加�(quán),將方向圖的主瓣指向用戶方向,從而提高用戶的信噪�。EBB算法是一種自適應(yīng)的波束賦形算法,方向圖沒有固定的形狀,隨著信號及干擾而變化。其原則是使期望用戶接收功率的同�,還要滿足對其他用戶干擾最小�

  自適�(yīng)算法與切換波束算法相比較,在很多方面諸如:化期望用戶接收功率、減少對非期望用戶的�(fā)射功率以及靈活適�(yīng)各種不同天線陣列類型更有�(yōu)�。同�,自適應(yīng)算法在波束產(chǎn)生上并不拘于固定方向和形狀,因而更加靈活并且可以更�(zhǔn)確地對用戶所在實(shí)際位置�(jìn)行賦�。在多徑�(huán)境下,指向用戶的波束也可能會有多�,其根本目標(biāo)是提高期望用戶的載干比并避免對其他用戶形成干�。綜合來�,自適應(yīng)算法將會是智能天線波束賦形算法發(fā)展的方向�

容錯性能測試

  不管是全向智能天線還是平面扇區(qū)智能天線,由于陣元數(shù)量較�,對天線上下行通路性能的實(shí)時狀�(tài)及天線校�(zhǔn)(初始校�(zhǔn)及周期性校�(zhǔn))指�(biāo)有嚴(yán)格要�。在�(shí)際網(wǎng)�(luò)�(yùn)行中,有可能�(fā)生個別天線通路由于硬件或天饋系�(tǒng)損壞而發(fā)生故障的情況,所以有必要考慮8陣元天線陣工作在少于額定�(shù)量陣元時的性能。智能天線必須保證在只有部分通路工作時的性能仍能�(dá)到現(xiàn)�(wǎng)�(yùn)行基本要求,至少不能�?yàn)閭€別天線通路出現(xiàn)故障而嚴(yán)重降低整體系�(tǒng)性能�

  對于廣播波束來講,其波束賦形在整個網(wǎng)�(luò)�(yùn)行期間要求保持穩(wěn)定,�?yàn)閺V播波束覆蓋實(shí)際反映了整個小區(qū)形狀與大�。根�(jù)�(wǎng)�(luò)�(guī)劃原�,小區(qū)的覆蓋必須在�(wǎng)�(luò)�(yùn)行中保持�(wěn)�。在個別天線通路�(fā)生故障時,智能天線系�(tǒng)需要根�(jù)故障情況動態(tài)�(diào)整各工作天線的廣播權(quán)重因�。保證小區(qū)形狀和大小不�(fā)生過度畸變并對故障通路做定期檢�。在廣播波束的系�(tǒng)�(shè)�(jì)中,需要根�(jù)具體的某個天線通路�(fā)生的問題�(jìn)行實(shí)時檢�,設(shè)�(jì)并存儲用于容錯判決的相關(guān)�(shù)�(jù)并能根據(jù)情況正確做出�(yīng)��

  對業(yè)�(wù)波束來講,如果采用自適應(yīng)的EBB算法,智能天線能夠限度根�(jù)算法來自動優(yōu)化下行波束賦�。不受限于天線數(shù)�。但由于陣元�(shù)量的減少,天線的賦形性能會不同程度地降低。所以在�(shí)際運(yùn)行中,保持天線系�(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性尤為重��

技�(shù)�(yōu)越�

  在移動通信系統(tǒng)中,由于障礙物的反射作用,信號會在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間多次反射輾轉(zhuǎn)傳播從而形成多徑傳�,被稱為時延�(kuò)展。由于多徑信號到�(dá)接收�(jī)的時間不�,將�(dǎo)致符號間干擾,將會嚴(yán)重地影響通信鏈路的質(zhì)��

  智能天線對信號的多徑傳播具有很好的抑制作�。智能天線通過�(diào)整不同天線上信號的幅度和相位,使與參考信號強(qiáng)相關(guān)的信號增�(qiáng),抑制與參考信號不相關(guān)的信�。智能天線通過抑制信號的多徑傳播可以改善鏈路的�(zhì)�,并通過減小相互干擾來增加系�(tǒng)的容量,并且允許不同的天線發(fā)射不同的�(shù)�(jù)。智能天線還可以按通信的需要在有用信號的方向提高增益,在干擾源的方向降低增�,增加覆蓋范圍改善建筑物中的信號接收�(zhì)�;并且對高速率用戶�(jìn)行波束跟�,起到空間隔�,消除干擾的作用。采用智能天線還可以提高系統(tǒng)�(shè)�(jì)時的靈活性�

技�(shù)的發(fā)展前�

  未來無線系統(tǒng)需要可以適用于各種通信�(huán)境的信號處理技�(shù),因此未來智能天線設(shè)�(jì)的初始階段必須認(rèn)真地考慮在性能和復(fù)雜度之間折衷地優(yōu)化�

  首先,在物理層的可重配置性方�,為了使無線通信收發(fā)�(jī)可以工作在多參數(shù)連續(xù)改變的環(huán)境中,需要在收發(fā)�(jī)中采用可重新配置的自適應(yīng)技�(shù)來調(diào)節(jié)�(jié)�(gòu),從而獲得的性能�

  其次,在不同層之間的�(yōu)化中,通過由OSI模型定義的高層之間的相互作用可以提高整個系�(tǒng)的性能??梢酝ㄟ^�(jié)合物理層、鏈路層、網(wǎng)�(luò)層的參數(shù)來設(shè)�(jì)智能天線,使其具有一定的兼容��

  智能天線技�(shù)在通信系統(tǒng)中的�(yīng)用逐漸廣泛,技�(shù)日益成熟,已�(jīng)成為移動通信系統(tǒng)中有吸引力的技�(shù)之一,將在未來的通信�(fā)展中�(fā)揮更巨大的作��

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