導(dǎo)語(yǔ)：智能天線在移動(dòng)通信中應(yīng)用論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1智能天線的基本概念及組成

1.1基本概念及工作原理

在移動(dòng)通信中,智能天線是天線陣在感知和判斷自身所處電磁環(huán)境的基礎(chǔ)上,依據(jù)一定的準(zhǔn)則,自動(dòng)地形成多個(gè)高增益的動(dòng)態(tài)窄波束,以跟蹤移動(dòng)用戶,同時(shí)抑制波束以外的各種干擾和噪聲,從而處于最佳工作狀態(tài)。智能天線吸取了自適應(yīng)天線的抗干擾原理,依靠陣列信號(hào)處理和數(shù)字波束形成技術(shù)發(fā)展起來(lái)。由于天線有發(fā)射和接收兩種狀態(tài),所以智能天線包含智能化發(fā)射和智能化接收兩個(gè)部分,它們的工作原理基本相同。圖1所示的是處于接收狀態(tài)的智能天線結(jié)構(gòu)圖?，F(xiàn)以發(fā)射狀態(tài)的智能天線為例,說(shuō)明波束的形成。將M維信號(hào)矢量S(t)=(s1(t),s2(t),...sM(t))T與一個(gè)N×M階加權(quán)矩陣W相乘,得到一個(gè)N維的陣信號(hào)矢量X(t)=W×S(t)。其中,X(t)=(x1(t),x2(t),x3(t),…xN(t))T,在遠(yuǎn)區(qū)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為:

顯然,Σnwnmfn(θ)表示單路信號(hào)sm(t)的輻射方向圖。一旦天線陣確定下來(lái)后,它的方向性函數(shù)fn(θ)也隨之確定,于是只要通過(guò)改變wnm就可形成所需要的輻射方向圖。

1.2組成及關(guān)鍵技術(shù)

(1)射頻部分

射頻部分包括陣列天線和高頻處理。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中,天線陣通常采用直線陣和平面陣兩種方式。陣的形式確定下來(lái)后,天線單元的選擇非常關(guān)鍵,除了必須滿足系統(tǒng)提出的頻帶、駐波比、增益、極化等性能指標(biāo)外,在實(shí)際中還要做到單元間的互耦小、一致性好和加工方便等,微帶天線憑借自身特有的優(yōu)勢(shì),已經(jīng)在這方面得到廣泛的應(yīng)用。高頻處理主要是指對(duì)接收或發(fā)射信號(hào)進(jìn)行放大,以滿足A/D變換或發(fā)射功率的要求?？紤]到智能天線對(duì)誤差非常敏感,還要保證射頻部分各個(gè)支路幅度和相位的一致性。

(2)中頻部分

目前受數(shù)字器件水平的限制,還不能直接對(duì)來(lái)自天線單元的微波信號(hào)進(jìn)行采樣。較為常用的辦法是:先利用下變頻器將微波高頻信號(hào)變到中頻,然后使該支路的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波和放大等中頻處理,最后對(duì)它進(jìn)行采樣,典型的實(shí)現(xiàn)方法有兩種,分別如圖2(a)、(b)所示。

圖2(a)所示的是雙下變頻接收機(jī),通過(guò)兩級(jí)混頻器,完成高頻信號(hào)到中頻的變換。這種接收機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是降低了對(duì)A/D變換器采樣速率的要求,而且整個(gè)接收機(jī)的增益分配也有一定的靈活性。圖2(b)為直接采樣接收機(jī),它借助于更快速度的A/D變換器和其他一些輔助的數(shù)字器件,在中頻直接對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣,避免了信道中I和Q兩路信號(hào)的匹配問(wèn)題。圖中均衡器的作用是補(bǔ)償各支路間幅度和相位的不一致。

(3)數(shù)字波束形成部分

數(shù)字波束形成(DBF)是智能天線的核心部分,在硬件上需要有高速率的數(shù)字信號(hào)處理芯片支持。目前能用于該領(lǐng)域的數(shù)字器件主要有兩種:一種是通用的DSP芯片,如TMS320系列;另一種是專(zhuān)用集成電路(ASIU),其中最為典型的是能進(jìn)行大規(guī)模并行處理的FPGA。數(shù)字波束形成在軟件上需要有收斂速度快、精度高的自適應(yīng)算法,以調(diào)整加權(quán)系數(shù)。目前在通信領(lǐng)域研究得較多的算法主要有:LMS及其改進(jìn)算法RLS、SMI和CMA等。值得注意的是基于特征值分解的自適應(yīng)數(shù)字波束形成算法越來(lái)越受到重視,它不僅能很好地與超分辨測(cè)向算法統(tǒng)一起來(lái),而且能自動(dòng)校正通道不匹配、陣元位置偏差等許多因素所產(chǎn)生的誤差,具有很強(qiáng)的魯棒性(Robust),缺點(diǎn)是計(jì)算量大。由于移動(dòng)通信環(huán)境非常復(fù)雜,各種算法都有其優(yōu)缺點(diǎn),需要相互并用才能取長(zhǎng)補(bǔ)短,使系統(tǒng)的性能最佳。

論文關(guān)鍵詞：智能天線移動(dòng)通信空分多址

論文摘要：智能天線被公認(rèn)為是未來(lái)移動(dòng)通信的一種發(fā)展趨勢(shì)。文章對(duì)天線的基本概念、關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)性能的改善及國(guó)外研究狀況等進(jìn)行了闡述,指出了研究過(guò)程中存在的問(wèn)題及發(fā)展方向。