智能天线论文
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智能天线论文1000字智能天线原理与应用分析智能天线是将微电子技术、电磁理论、信号处理等技术相结合而产生的新型物理技术,其主要特点是通过智能控制来实现射频参数的动态控制,从而实现天线模式的改变。
传统的天线主要通过改变天线本身的位置、大小、形状等方式来实现模式的改变,这种方法虽然较为简单,但其控制范围较小,灵活性也不足,无法应对一些复杂的应用场景,比如复杂信道环境下的通信系统。
而智能天线通过加入控制单元,以及信号处理技术等先进技术,可以通过软件控制来实现天线射频参数的实时调整,以达到理想的性能表现。
智能天线的主要优势在于其对信道环境的适应性强,能够有效地降低通信系统的误码率,提高通信质量和可靠性,同时还能够提升天线系统的带宽、增益等性能指标。
智能天线目前被广泛应用于军事、航空、无线通信、雷达等领域,成为现代通信技术中的重要组成部分。
智能天线的实现方式多种多样,可以采用MEMS技术和微电子电路技术等方式来实现控制单元的设计,而天线的控制算法则可以采用神经网络算法、模糊控制算法等多种方式来实现。
不同的实现方式都有其独特的优点和适用场景,具体的应用需要根据不同的实际情况来选择。
在智能天线设计的过程中,需要考虑的因素主要包括天线的工作频段、控制单元的性能、信号处理技术的复杂度、天线的尺寸和制造成本等因素。
这些因素的选择将直接影响到智能天线的性能表现和实际应用效果,需要在进行具体设计时进行考虑。
总之,智能天线是一项非常有前景和应用价值的新型物理技术,通过其先进的控制和信号处理技术,可以使天线系统在不同的环境下实现最优性能表现,为现代通信技术的发展做出了重要的贡献。
《基于人工智能的天线优化设计》篇一一、引言随着科技的快速发展,人工智能()已经成为各个领域的焦点,其在通信、军事、医疗等众多领域均有着广泛的应用。
其中,在天线优化设计中,技术的运用已显示出其强大的潜力。
本篇论文旨在探讨基于人工智能的天线优化设计的方法及其在现实中的应用,分析其与传统天线设计方法的差异与优势。
二、传统天线设计方法的局限性传统天线设计方法主要依赖于工程师的经验和专业知识,通过反复试验和调整来达到设计目标。
然而,这种方法存在效率低下、成本高、设计周期长等局限性。
随着无线通信技术的快速发展,对天线性能的要求越来越高,传统的设计方法已难以满足日益增长的需求。
三、人工智能在天线优化设计中的应用针对传统天线设计方法的局限性,人工智能在天线的优化设计中展现出了独特的优势。
技术能够通过对大量数据的分析学习,找到传统方法无法发现的规律和模式,从而实现对天线性能的优化。
1. 深度学习在天线设计中的应用:深度学习算法可以通过对历史数据的分析学习,预测新天线的性能。
同时,深度学习还可以用于优化天线的结构,提高其辐射效率、增益等性能指标。
2. 遗传算法在天线优化中的应用:遗传算法是一种模拟自然进化过程的搜索算法,可以用于寻找最优的天线结构。
通过设定适应度函数,遗传算法可以在大量的设计方案中寻找到最优的解决方案。
四、基于人工智能的天线优化设计方法基于人工智能的天线优化设计方法主要包括以下步骤:1. 数据准备:收集历史天线的设计数据和性能数据,用于训练模型。
2. 模型训练:利用深度学习等技术,训练模型以找到天线结构与性能之间的关系。
3. 方案生成:利用训练好的模型,生成新的天线设计方案。
4. 方案评估与优化:通过仿真或实际测试,评估新设计方案的性能,利用遗传算法等优化方法对方案进行优化。
5. 迭代优化:将优化后的方案返回模型进行再次训练,以提高设计的准确性和效率。
五、实际应用与效果分析基于人工智能的天线优化设计方法在实际应用中取得了显著的成果。
目录摘要 (1)ABSTRACT (4)第一章智能天线简介 (5)1.1引言 (5)1.2智能天线的提出及基本概念 (5)1.3智能天线的分类及特点 (6)1.4智能天线的组成 (6)第二章智能天线的基本机构和工作原理 (8)2.1基本结构 (8)2.2工作原理 (8)2.3智能天线的发展阶段 (8)第三章智能天线的关键技术 (10)3.1智能化接收技术 (10)3.2智能化发射技术 (10)3.3动态信道分配 (10)3.4下一代移动通信中的时空多用户检测技术 (11)第四章智能天线的用途及应用前景 (12)4.1智能天线用途 (12)4.2智能天线在3G中的应用前景 (12)4.3第三代移动通信系统之TD-SCDMA (13)4.3.1技术概述 (13)4.3.2系统结构 (14)4.3.3关键技术 (14)4.4智能天线在TD-SCDMA系统中的应用 (15)第五章结束语 (17)参考文献 (18)附录: (19)谢词 (23)毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:日期:指导教师签名:日期:使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名:日期:学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
移动通信中的智能天线技术论文关键词:智能天线码分多址自适应阵列移动通信系统容量摘要:近年发展起来的CDMA移动通信系统技术相对于FDMA、TDMA系统具有较大的容量,但由于多径干扰、多址干扰的存在,其容量优势并没有得到充分的发挥,如果在基站上采用智能天线可以降低这些干扰的影响,提高系统的性能。
本文通过对智能天线的认识、优势的阐述,从而引发智能天线在现代移动通信中的重要性。
一、引言我们知道,天线有很多种,但大体上可分为三大类:“线天线”、“面天线”及“阵列天线”。
阵列天线最初用于雷达、声纳以及军事通信中,完成空间滤波和参数估计两大任务。
当阵列天线应用到移动通信领域时,通信工程师喜欢用“智能天线”来称谓之。
智能天线根据方向图形成(或称为波束形成)的方式又可分为两类:第一类,采用固定形状方向图的智能天线,且不需要参考信号;第二类,采用自适应算法形成方向图的智能天线,需要参考信号。
本文在以下提到的智能天线都是指第二类,即(自适应)智能天线,这也是目前智能天线研究的主流。
二、智能天线的技术现状在分析研究智能天线技术理论的同时,国内外一些大学、公司和研究所分别建立了试验平台,用实验的方法来验证理论研究的成果,得出相应的结论。
(1)在美国在智能天线技术方面,美国较其它国家要成熟的多,并已开始投入实用。
美国ArrayComm公司将智能天线技术应用于无线本地环路(WLL)系统。
ArrayComm方案采用可变阵元配置,有12阵元、8阵元环形自适应阵列可供不同环境选用,现场实验表明在PHS基站采用该技术可以使系统容量提高4倍。
(2)在欧洲欧洲通信委员会(CEC)在RACE(ResearchintoAdvancedCommunicationinEurope)计划中实施了第一阶段智能天线技术研究,称为TSUNAMI(TheTechnologyinSmartAntennasforUniver-salAdvancedMobileInfrastructure),由德国、英国、丹麦和西班牙合作完成。
智能天线近年来,蜂窝移动通信的发展十分迅速,用户量呈指数律上升。
但是随着用户量的大幅度地增长,目前的通信系统正面临着许多亟待解决的问题。
尤其突出的是:信道容量的限制、多径衰落、远近效应、同频道干扰、越区切换、移动台由于电池容量的功率受限等等。
这就迫切需要一种能够提高系统容量和通信质量的新技术。
这就是智能天线得以提出和发展的客观环境。
通过分析,我们不难发现频分多址(FD-MA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CD-MA)分别是在频域、时域和码组上实现用户的多址接入,而空域资源尚未得到充分的利用。
智能天线则致力于空间资源的开发,是一条解决目前频谱资源匮乏的有效途径。
一般地,智能天线被定义为:具有测向和波束成形能力的天线阵列。
实际上,智能天线利用了天线阵列中各单元之间的位置关系,也就是利用了信号的相位关系,这是与传统分集技术本质上的区别。
智能天线能识别信号的入射方向( DOA - Direction ofArrival),从而实现在相同频率、时间和码组上用户量的扩展。
因此可以把智能天线看作SDMA(Spatial Division Multi-Access)。
从技术发展的角度来看,智能天线系统还可以认为是自适应天线在现代移动通信系统中的进一步发展。
而早在60年代,自适应天线就开始应用于诸如目标跟踪、抗信号阻塞等军事电子领域中。
智能天线系统致力于提高移动通信系统的系统容量,这在无线电频谱资源日益拥挤的今天,具有十分重要的现实意义。
同时智能天线系统还能提高移动通信系统的通信质量,是一种具有良好的应用前景,但还没有被人们充分开发的新的技术方案。
相对其他技术方案而言,具有投资省、见效快等优点。
目前,世界上许多著名的大学与公司都竞相致力于智能天线的开发,例如:Stanford, Erics-son, Northern Telecom, BellSouth, BellAtlantic及ArrayComm。
欧洲电信委员会( ETSI - European TelecommunicationsStandards Institute)在其第三代移动通信系统标准中(UMTS - Universal MobileTelecommunication System),明确提出智能天线系统是第三代移动通信系统必不可少的关键技术之一。
未来通信中的智能天线技术与应用研究与发展在当今科技飞速发展的时代,通信技术的进步日新月异,为人们的生活和社会的运转带来了巨大的变革。
其中,智能天线技术作为一项关键的创新,正逐渐成为未来通信领域的核心支撑,其应用范围不断拓展,研究也日益深入。
智能天线技术的基本原理是通过对天线阵列的优化控制,实现信号的定向发送和接收。
这就好比我们的眼睛能够精准地聚焦在特定的目标上,智能天线能够让通信信号更加准确地指向目标用户,同时减少对其他方向的干扰。
传统的天线往往是全向辐射,信号传播范围广但效率低,容易受到干扰。
而智能天线则能够根据用户的位置和通信需求,动态地调整波束的形状和方向,从而大大提高了通信的质量和容量。
在未来通信中,智能天线技术有着广泛的应用场景。
首先,在移动通信领域,它能够显著提升网络的覆盖范围和容量。
随着 5G 乃至未来6G 技术的发展,对于高速率、低延迟和大容量的通信需求越来越迫切。
智能天线可以通过波束成形技术,将信号集中发送给移动中的用户,即使在高速移动的情况下也能保持稳定的连接,减少信号的衰落和中断。
其次,在卫星通信中,智能天线技术也发挥着重要的作用。
由于卫星与地面终端之间的距离遥远,信号传输损耗大,智能天线可以有效地增强信号的强度,提高通信的可靠性。
同时,它还能够实现对多个卫星和地面终端的同时通信,提高卫星通信资源的利用率。
在智能交通领域,智能天线技术为车联网的发展提供了有力支持。
车辆之间以及车辆与道路基础设施之间的通信需要高速、可靠且低延迟。
智能天线可以确保车辆在行驶过程中始终保持良好的通信连接,实现实时的交通信息交换和车辆协同控制,从而提高交通的安全性和效率。
此外,智能天线技术在物联网、军事通信等领域也具有广阔的应用前景。
在物联网中,大量的设备需要接入网络进行通信,智能天线能够有效地管理和分配通信资源,满足不同设备的通信需求。
在军事通信中,它可以提高通信的保密性和抗干扰能力,保障军事行动的顺利进行。
移动通信中智能天线的原理及应用【摘要】智能天线作为移动通信中的重要组成部分,承担着关键的作用。
本文首先介绍了智能天线的定义和在移动通信中的重要性,随后详细探讨了智能天线的工作原理和技术特点。
接着分析了智能天线在5G通信和物联网中的应用场景,以及智能天线未来的发展趋势。
结论指出,智能天线将助力移动通信技术的进步,成为未来通信网络重要组成部分,带来更多创新和便利性。
通过本文的阐述,读者可深入了解智能天线的重要性和未来发展趋势,为移动通信技术的进步和应用提供参考借鉴。
【关键词】智能天线、移动通信、工作原理、技术特点、5G通信、物联网、未来发展、进步、通信网络、创新、便利性1. 引言1.1 移动通信中智能天线的重要性移动通信在现代社会中扮演着至关重要的角色,随着通信技术的不断发展和普及,人们对通信速度和质量的需求也越来越高。
而智能天线作为移动通信领域中的重要组成部分,其在提升通信性能和用户体验方面起着至关重要的作用。
智能天线可以优化无线信号的传输和覆盖范围,提高通信网络的覆盖面和信号强度。
通过智能调节天线的方向、角度和功率,可以有效地减少信号干扰和传输延迟,提升通信系统的稳定性和可靠性。
智能天线可以实现多天线分集技术,提高通信系统的容量和吞吐量。
通过多天线分集技术,可以同时传输多个信号流,提高通信系统的频谱效率和数据传输速度,满足用户对高速数据传输的需求。
智能天线在移动通信中扮演着至关重要的角色,其优化信号覆盖范围、提升通信系统容量和数据速度的能力,将进一步推动通信技术的发展和创新,为用户提供更快速、更可靠的通信服务。
1.2 智能天线的定义智能天线,顾名思义,是一种具有智能化功能的天线设备。
它不仅仅具备传统天线的辐射接收功能,还在一定程度上具有自适应、自学习、自优化的能力。
通过内置的智能算法和传感器,智能天线能够实时感知周围电磁环境的变化,调整自身的辐射参数,以提高通信质量和效率。
智能天线的主要特点包括多功能、可变形、自适应性强、高效率和节能等。
题目:新型天线技术的发展与应用学生姓名:学号:院系:专业:近年来无线技术的应用愈来愈广,过去各式各样的实际接线也都期望透过无线而获得去线化,使得天线必须依据各种场合需求而有更合适的变化提升。
为了更快的传输率,WiFi已经开始使用MIMO(多组收发天线)技术,MIMO是实现智能型天线所必备的基础,MIMO虽然兴盛,但主要是用于固定式通信。
所以,未来的发展方向则是趋向于智能天线和微型天线。
一、智能型天线90年代以来,阵列处理技术引入移动通信领域,很快形成了一个新的研究热点-智能天线(SmartAntennas)。
智能天线应用广泛,它在提高系统通信质量、缓解无线通信日益发展与频谱资源不足的矛盾、以及降低系统整体造价和改善系统管理等方面,都具有独特的优点。
最初的智能天线技术主要用于雷达、声纳、军事抗干扰通信,用来完成空间滤波和定位等。
近年来,随着移动通信的发展及对移动通信电波传播、组网技术、天线理论等方面的研究逐渐深入,现代数字信号处理技术发展迅速,数字信号处理芯片处理能力不断提高,利用数字技术在基带形成天线波束成为可能,提高了天线系统的可靠性与灵活程度。
智能天线技术因此用于具有复杂电波传播环境的移动通信。
此外,随着移动通信用户数迅速增长和人们对通话质量要求的不断提高,要求移动通信网在大容量下仍具有较高的话音质量。
经研究发现,智能天线可将无线电的信号导向具体的方向,产生空间定向波束,使天线主波束对准用户信号到达方向DOA(direction ofarrinal),旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向,达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。
同时,利用各个移动用户间信号空间特征的差异,通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰,使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。
在不增加系统复杂度的情况下,使用智能天线可满足服务质量和网络扩容的需要。
实际上它使通信资源不再局限于时间域(TDMA)频率域(FDMA)或码域(CDMA)而拓展到了空间域,属于空分多址(SDMA)体制。
智能天线智能天线被公认为是未来移动通信的一种发展趋势。
一、智能天线的基本概念及组成1、基本概念及工作原理在移动通信中,智能天线是天线阵在感知和判断自身所处电磁环境的基础上,依据一定的准则,自动地形成多个高增益的动态窄波束,以跟踪移动用户,同时抑制波束以外的各种干扰和噪声,从而处于最佳工作状态。
智能天线吸取了自适应天线的抗干扰原理,依靠阵列信号处理和数字波束形成技术发展起来。
由于天线有发射和接收两种状态,所以智能天线包含智能化发射和智能化接收两个部分,它们的工作原理基本相同。
2、组成及关键技术(1)射频部分射频部分包括阵列天线和高频处理。
在移动通信系统中,天线阵通常采用直线阵和平面阵两种方式。
阵的形式确定下来后,天线单元的选择非常关键,除了必须满足系统提出的频带、驻波比、增益、极化等性能指标外,在实际中还要做到单元间的互耦小、一致性好和加工方便等,微带天线凭借自身特有的优势,已经在这方面得到广泛的应用。
高频处理主要是指对接收或发射信号进行放大,以满足A /D变换或发射功率的要求。
考虑到智能天线对误差非常敏感,还要保证射频部分各个支路幅度和相位的一致性。
(2)中频部分目前受数字器件水平的限制,还不能直接对来自天线单元的微波信号进行采样。
较为常用的办法是:先利用下变频器将微波高频信号变到中频,然后使该支路的模拟信号经过滤波和放大等中频处理,最后对它进行采样,典型的实现方法有两种,一种是双下变频接收机,通过两级混频器,完成高频信号到中频的变换。
这种接收机的优点是降低了对A /D变换器采样速率的要求,而且整个接收机的增益分配也有一定的灵活性。
另一种是直接采样接收机,它借助于更快速度的A /D变换器和其他一些辅助的数字器件,在中频直接对信号进行采样,避免了信道中I和Q 两路信号的匹配问题。
均衡器的作用是补偿各支路间幅度和相位的不一致。
(3)数字波束形成部分数字波束形成(DBF)是智能天线的核心部分,在硬件上需要有高速率的数字信号处理芯片支持。
1.引言1.1发展历程90年代以来,阵列处理技术引入移动通信领域,很快形成了一个新的研究热点-智能天线(SmartAntennas)。
智能天线应用广泛,它在提高系统通信质量、缓解无线通信日益发展与频谱资源不足的矛盾、以及降低系统整体造价和改善系统管理等方面,都具有独特的优点。
最初的智能天线技术主要用于雷达、声纳、军事抗干扰通信,用来完成空间滤波和定位等。
近年来,随着移动通信的发展及对移动通信电波传播、组网技术、天线理论等方面的研究逐渐深入,现代数字信号处理技术发展迅速,数字信号处理芯片处理能力不断提高,利用数字技术在基带形成天线波束成为可能,提高了天线系统的可靠性与灵活程度。
智能天线技术因此用于具有复杂电波传播环境的移动通信。
此外,随着移动通信用户数迅速增长和人们对通话质量要求的不断提高,要求移动通信网在大容量下仍具有较高的话音质量。
经研究发现,智能天线可将无线电的信号导向具体的方向,产生空间定向波束,使天线主波束对准用户信号到达方向DOA(direction of arrinal),旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向,达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。
同时,利用各个移动用户间信号空间特征的差异,通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰,使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。
在不增加系统复杂度的情况下,使用智能天线可满足服务质量和网络扩容的需要。
实际上它使通信资源不再局限于时间域(TDMA)频率域(FDMA)或码域(CDMA)而拓展到了空间域,属于空分多址(SDMA)体制。
1.2智能天线的基本思想天线以多个高增益窄带波束动态地跟踪多个期望用户;接收模式下,来自窄带波束以外地信号被抑制;发射模式下,能使期望用户接收的信号功率最大,同时使窄带波束照射范围以外的非期望用户受到的干扰最小。
1.3空分多址的概念与传统的频分多址(FDMA)、十分多址(TDMA)和码分多址不同,智能天线引入空分多址(SDMA),利用用户空间位置的不同来区分不同用户;在相同时隙,相同频率或相同地址码的情况下,仍然可以根据信号不同的传播路径来区分;SDMA是一种信道增容方式,与其他多址方式完全兼容,从而可实现组合的多址方式,例如空时-码分多址(SD-CDMA);智能天线与传统天线在概念上的区别,智能天线理论支撑是信号统计检测与估计理论,信号处理及最优控制理论,其技术基础是自适应天线和高分辨阵列信号处理。
1.4智能天线和自适应天线的区别智能天线以自适应天线为基础的新一代天线系统,其目标是通过抑制干扰和对抗衰落来增加系统容量,进而提高频谱利用率,不仅涉及智能接收,还包括智能发射;智能天线与自适应天线有着本质的区别,后者只能对功率方向图进行调整,而前者还可以独立的对信道方向图进行调整。
智能天线的最大魅力在于,它可以利用信号方向的不同,将不同信号分开,从而对传统信道空分复用,增加系统容量。
2.智能天线的形式2.1根据工作方式的不同根据工作方式不同可分为:欲多波束或切换波束系统(图一所示)和自适应阵列系统(图二所示)。
多波束天线利用多个并行波束覆盖整个用户区,每个波束的指向是固定的,波束宽度也随天线元数目而确定。
当用户在小区中移动时,基站在不同的相应波束中进行选择,使接收信号最强。
因为用户信号并不一定在波束中心,当用户位于波束边缘及干扰信号位于波束中央时,接收效果最差,所以多波束天线不能实现信号最佳接收,一般只用作接收天线。
但是与自适应天线阵列相比,多波束天线具有结构简单、无须判定用户信号到达方向的优点。
自适应天线阵列一般采用4~16天线阵元结构,阵元间距为半个波长。
天线阵元分布方式有直线型、圆环型和平面型。
自适应天线阵列是智能天线的主要类型,可以完成用户信号接收和发送。
自适应天线阵列系统采用数字信号处理技术识别用户信号到达方向,并在此方向形成天线主波束。
图一欲多波束或切换波束系统图二自适应阵列系统2.2根据波束形成的不同根据波束形成不同可分为:阵元空间处理方式和波束空间处理方式。
阵元空间处理方式直接对各阵元按接收信号采样进行加权求和处理后,形成阵列输出,使阵列方向图主瓣对准用户信号到达方向。
由于各种阵元均参与自适应加权调整,这种方式属于全自适应阵列处理。
波束空间处理方式包含两级处理过程,第一级对各阵元信号进行固定加权求和,形成多个指向不同方向的波束;第二级对第一级的波束输出进行自适应加权调整后合成得到阵列输出,此方案不是对全部阵元是从整天计算最优的加权系数作自适应处理,而是仅对其中的部分阵元作自适应处理,因此,属于部分自适应阵列处理;计算量小,收敛快,且具有良好的波束保形性能,是当前自适应阵列处理技术的发展方向。
3.智能天线的结构3.1典型阵列均匀线阵(如图三a);随机分步线阵(如图三b);十字阵(如图三c);圆阵;面阵,等。
图三(从上至下a,b,c)几种典型阵列3.2结构原理图(如图四所示)图四结构原理图3.3系统组成3.3.1天线阵列:天线阵元数量与天线阵元的配置方式,对智能天线的性能有着重要的影响;3.3.2模数转换:接收链路:模拟信号→数字信号发射链路:数字信号→模拟信号3.3.3智能处理:天线波束在一定范围内能根据用户的需要和天线传播环境的变化而自适应地进行调整,包括:以数字信号处理器和自适应算法为核心的自适应数字信号处理器,用来产生自适应的最优权值系数:以动态自适应加权网络构成自适应波束形成网络4.智能天线的信号模型在多用户情况下,K :系统中的用户数;M :天线阵元个数;则在频率选择性衰落情况下,接收到的第k 个用户的信号矢量为:(其中L k 表示第k 个用户的多径数,表示第k 个用户第l径的复信道增益)()()()(),exp exp /exp x y z s x t A j t k x k y k z A j t x k k A j t x ωωαωωα⎡⎤=−−−⎣⎦⎡⎤=−⋅=⎣⎦=−⋅⎡⎤⎣⎦G G G G G G G 记()()()()()()()()()()()()()111222exp exp exp exp exp exp M M M A j t x s t x j x s t x A j t x j x s t s t s t x j x A j t x s t a ωααωααωαωααωαωαθ⎛⎞−⋅⎡⎤−⋅−⋅⎛⎞⎛⎞⎣⎦⎜⎟⎜⎟⎜⎟−⋅−⋅−⋅⎡⎤⎜⎟⎣⎦⎜⎟⎜⎟===⎜⎟⎜⎟⎜⎟⎜⎟⎜⎟⎜⎟⎜⎟⎜⎟⎜⎟−⋅−⋅−⋅⎡⎤⎝⎠⎝⎠⎣⎦⎝⎠=G G G G G G G G G G G G ###G G G G G G G则在平坦衰落情况下,接收到的第k个用户的信号矢量为:5.智能天线的赋形5.1波束形成技术:使阵列天线方向图的主瓣指向所需的方向,提高阵列输出所需信号的强度;5.2零点技术:使阵列天线方向图的零点对准干扰方向,减少干扰信号的强度;5.3空间谱估计技术:处理带宽内信号的到达方向DOA(Direction of Arrival)问题;图五各用户的天线方向图6.智能天线的常用准则6.1最大信干噪比准则:最佳加权使得阵列输出信号的信号干扰噪声比最大;6.2最小均方误差准则:最佳加权使得阵列输出和有用信号的均方误差最小;6.3最小方差准则:最佳加权使得阵列输出噪声的方差最小;6.4最大似然准则:经过空时加权后的估计信号与期望信号有最大可能的相似;7.智能天线提高系统性能的原理7.1提高频谱利用率采用智能天线技术代替普通天线,提高小区内频谱复用率,可以在不新建或尽量少建基站的基础上增加系统容量,降低运营商成本。
7.2迅速解决稠密市区容量瓶颈未来的智能天线应能允许任一无线信道与任一波束配对,这样就可按需分配信道,保证呼叫阻塞严重的地区获得较多信道资源,等效于增加了此类地区的无线网络容量。
7.3抑制干扰信号智能天线对来自各个方向的波束进行空间滤波。
它通过对各天线元的激励进行调整,优化天线阵列方向图,将零点对准干扰方向,大大提高阵列的输出信干比,改善了系统质量,提高了系统可靠性。
对于软容量的CDMA系统,信干比的提高还意味着系统容量的提高。
7.4抗衰落高频无线通信的主要问题是信号的衰落,普通全向天线或定向天线都会因衰落使信号失真较大。
如果采用智能天线控制接收方向,自适应地构成波束的方向性,可以使得延迟波方向的增益最小,降低信号衰落的影响。
智能天线还可用于分集,减少衰落。
实现移动台定位。
采用智能天线的基站可以获得接收信号的空间特征矩阵,由此获得信号的功率估值和到达方向。
通过此方法,用两个基站就可将用户终端定位到一个较小区域。
由于目前蜂窝移动通信系统只能确定移动台所处的小区,因此移动台定位的实现可以使许多与位置有关的新业务得以方便地推出,而发展新业务是目前移动运营商提升ARPU值、加强自身竞争力的必然手段8.智能天线在3G中的应用8.1欧洲欧洲通信委员会(CEC)在RACE(Research into Advanced Communication in Europe)计划中实施了第一阶段智能天线技术研究,1995年初开始现场试验。
天线由八个阵元组成,射频工作频率为1.89GHz,阵元间距可调,阵元分布分别有直线型、圆环型和平面型三种形式。
8.2日本ATR光电通信研究所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。
8.3中国ArrayComm公司和中国邮电电信科学研究院信威公司研制出应用于无线本地环路(WLL)智能天线系统。
中国的TD-SCDMA是3G中比较明确使用智能天线的方案。
9.智能天线的现状及展望我国已将智能天线技术列入国家863-317通信技术主课题研究中的个人通信技术分项;我国的第三代移动通信系统基于同步码分多址技术,广泛采用了智能天线和软件无线电技术作为系统根基的SCDMA-WLL的现场运行结果,足以证明基于TD-SCDMA技术的第三代移动通信系统是可行和成熟的美国Metawave公司,ArrayComm公司对智能天线进行了大量研究;10.智能天线的研究方向论证智能天线对通信系统的功效:对通信系统容量的提高;抗多径干扰的性能;提出优化方案和快速算法。