智能天線在3G系統(tǒng)中抗干擾功能的研究.doc

智能天線在3G系統(tǒng)中抗干擾功能的研究I智能天線在3G系統(tǒng)中抗干擾功能的研究摘要隨著移動(dòng)通信的快速發(fā)展，用戶和手持無線終端的增多和用戶對(duì)高速數(shù)據(jù)交互的要求越來越高，而到現(xiàn)在基站建設(shè)密度由于各個(gè)方面的限制幾乎已達(dá)極限，多用戶間的速率分配和多址干擾已成限制系統(tǒng)容量和影響無線通話質(zhì)量的首要因素。在通信系統(tǒng)的抗干擾措施中引入智能天線這一方法，是由于近年來通信系統(tǒng)快速發(fā)展和對(duì)人們?nèi)粘Ｉ畹拇罅繎?yīng)用為前提和服務(wù)目的的。雖然是有系統(tǒng)將相應(yīng)技術(shù)開始投入應(yīng)用，可智能天線在未來的和現(xiàn)在其他的系統(tǒng)中還有很大的應(yīng)用空間和潛力。通過智能天線在干擾中的作用驗(yàn)證使其得到更多的應(yīng)用,這就是本文的目的。關(guān)鍵詞：移動(dòng)通信/智能天線/抗干擾智能天線在3G系統(tǒng)中抗干擾功能的研究IITHEAPPLICATIONOFTHESMARTANTENNAONTHE3GSYSTEMOFANTI-D-ISTURBANCEABSTRACTWiththerapiddevelopmentofmobilecommunications，Usersandhandheldwirelessterminalstoincreaseandusershigh-speeddatainteractivedemandishigherandhigher，Andnowasaresultofeachbasestationconstructiondensityrestrictionsintermsofthealmosthasreachedthelimit,Therateofbetweenusersmoredistributionandmulti-accessinterferencehasbecomearestrictedsystemcapacityandinfluencetheprimaryfactorsofwirelesscallquality.Basedonthecommunicationsystemofanti-disturbancemeasuresintroducedsmartantennainthisway,isduetotherapiddevelopmentinrecentyearscommunicationsystemofPeoplesDailylifeandlotsofapplicationsforthepremiseandservicepurposeAlthoughitisasystemwillbeputintoapplicationcorrespondingtechnologybeganinthefuture,thesmartantennaandnowothersystemwithalotofspaceandpotentialapplications.Throughtheroleofsmartantennaverifiedinterferenceinitsgetmoreapplications,thisisthepurposeofthisarticle.KEYWORDS：MobileCommunications/SmartAntenna/Anti-Disturbance目錄錯(cuò)誤!未找到引用源。智能天線在3G系統(tǒng)中抗干擾功能的研究11課題背景隨著移動(dòng)通信的快速發(fā)展，用戶和手持無線終端的增多和用戶對(duì)高速數(shù)據(jù)交互的要求越來越高，而到現(xiàn)在基站建設(shè)密度由于各個(gè)方面的限制幾乎已達(dá)極限，多用戶間的速率分配和多址干擾已成限制系統(tǒng)容量和影響無線通話質(zhì)量的首要因素。如何消除同信道干擾(CCI)、多址干擾(MAI)與多徑衰落的影響成為人們?cè)谔岣邿o線移動(dòng)通信系統(tǒng)性能時(shí)考慮的主要因素，近年來智能天線成為移動(dòng)通信領(lǐng)域中的一個(gè)研究熱點(diǎn)，是解決小區(qū)間干擾和頻率資源匱乏的有效途徑，同時(shí)還可以提高系統(tǒng)容量和通信質(zhì)量。在3G系統(tǒng)中無論北美、日本和韓國(guó)應(yīng)用的的CDMA2000，還是歐洲應(yīng)用的WCDMA，在天饋方面由于是自適應(yīng)天線都沒有恰當(dāng)?shù)目垢蓴_措施，只有中國(guó)移動(dòng)應(yīng)用的TD-SCDMA采用的是智能天線能在天饋方面采用相應(yīng)的技術(shù)來抑制干擾。1.13G系統(tǒng)的干擾由來及相應(yīng)的抗干擾措施因?yàn)?G是一個(gè)自干擾系統(tǒng)，所有用戶共同使用同一頻率。對(duì)每一個(gè)用戶來說，相對(duì)于其他用戶，系統(tǒng)中某個(gè)用戶信號(hào)的功率較強(qiáng)，對(duì)該用戶被正確接收是有利的，但卻會(huì)增加對(duì)共享的頻帶內(nèi)其它的用戶的干擾，甚至淹沒其它用戶的信號(hào)，結(jié)果使其它用戶通信質(zhì)量劣化，甚至掉話。還使網(wǎng)絡(luò)效率降低，建設(shè)和維護(hù)成本升高，運(yùn)營(yíng)商不得不加大調(diào)制解調(diào)和抗干擾技術(shù)投入和增加網(wǎng)絡(luò)硬件建設(shè)和維護(hù)的成本。針對(duì)移動(dòng)通信中存在的各種干擾，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用了相關(guān)抗干擾關(guān)鍵技術(shù)。這些技術(shù)包括：空分多址，智能天線技術(shù)，用于抗多徑干擾的RAKE接收技術(shù)，抗多址干擾的聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)。1.2智能天線的抗干擾作用及相關(guān)應(yīng)用移動(dòng)通信傳輸環(huán)境惡劣，由于多經(jīng)衰落、時(shí)延擴(kuò)展造成的符號(hào)間干擾、CDMA系統(tǒng)中的多址干擾等都會(huì)使鏈路性能變差、系統(tǒng)容量下降，而我們所熟知的均衡、智能天線在3G系統(tǒng)中抗干擾功能的研究2碼匹配濾波、RAKE接收機(jī)、信道譯碼技術(shù)等都是為了對(duì)抗或者較少這些干擾的影響。這些技術(shù)實(shí)際利用的都是時(shí)域、頻域信息，但在實(shí)際上有用的信號(hào)，其時(shí)延樣本和干擾信號(hào)在時(shí)域、頻域存在差異的同時(shí)，在空域（DirectionOfArrival，DOA）也存在差異，扇區(qū)天線可看作是對(duì)這部分區(qū)域資源的初步利用，而要更充分地利用它只有智能天線。眾所周知，CDMA系統(tǒng)是一個(gè)干擾受限系統(tǒng)，多用戶的干擾存在嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的性能，從而限制了小區(qū)的用戶數(shù)。減少小區(qū)的多徑干擾和多用戶干擾的一種方法就是小區(qū)的扇區(qū)化，但這并不能從根本上解決問題，但可以考慮使用智能天線來解決這一問題智能天線也叫自適應(yīng)天線，由多個(gè)天線單元組成，一般結(jié)構(gòu)的智能天線只能完成空域處理，同時(shí)具有空域、時(shí)域處理能力的智能天線在結(jié)構(gòu)上相對(duì)復(fù)雜些，自適應(yīng)或職能的主演含義是指這些加權(quán)系數(shù)可以根據(jù)自適應(yīng)算法進(jìn)行更新調(diào)整。在陸地移動(dòng)通信中，電波傳播路徑由反射、折射及散射的多徑波組成，隨著移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)及環(huán)境變化，信號(hào)瞬時(shí)值及延遲失真的變化非常迅速，且不規(guī)則，造成信號(hào)衰落。采用全向天線接收所有方向的信號(hào)，或采用定向天線接收某個(gè)固定方向的信號(hào)，都會(huì)因衰落使信號(hào)失真較大。如果采用智能天線控制接收方向，天線自適應(yīng)地構(gòu)成波束的方向性，使得延遲波方向的增益最小，減小信號(hào)衰落的影響。智能天線的應(yīng)用增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力，提高了系統(tǒng)的容量和性能。1.3本文的寫作目的智能天線的原理是將無線電的信號(hào)導(dǎo)向具體的方向，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向DOA，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，達(dá)到充分高效利用移動(dòng)用戶信號(hào)并刪除或抑制干擾信號(hào)的目的。同時(shí)，智能天線技術(shù)利用各個(gè)移動(dòng)用戶間信號(hào)空間特征的差異，通過陣列天線技術(shù)在同一信道上接收和發(fā)射多個(gè)移動(dòng)用戶信號(hào)而不發(fā)生相互干擾，使無線電頻譜的利用和信號(hào)的傳輸更為有效。在不增加系統(tǒng)復(fù)雜度的情況下，使用智能天線可滿足服務(wù)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容的需要。實(shí)際上，它使通信資源不再局限于時(shí)間域、頻率域或碼域而拓展到了空間域，屬于空分多址（SDMA）體制。第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)組織已經(jīng)認(rèn)識(shí)到智能天線在降低網(wǎng)絡(luò)干擾方面的重要作用，因此，在3G標(biāo)準(zhǔn)如WCDMA智能天線在3G系統(tǒng)中抗干擾功能的研究3和cdma2000中，支持智能天線的條款已經(jīng)出現(xiàn)，智能天線已成為3G的重要組成部分。以期在未來的LTE等4G技術(shù)上得到更大應(yīng)用。智能天線在3G系統(tǒng)中抗干擾功能的研究42智能天線智能天線利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，采用了先進(jìn)的波束轉(zhuǎn)換技術(shù)（switchedbeamtechnology）和自適應(yīng)空間數(shù)字處理技術(shù)（adaptivespatialdigitalprocessingtechnology），產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，達(dá)到充分高效利用移動(dòng)用戶信號(hào)并刪除或抑制干擾信號(hào)的目的。2.1智能天線的研究由來及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀早期智能天線的研究主要集中在軍事領(lǐng)域，尤其是雷達(dá)領(lǐng)域，目的是在復(fù)雜的電磁環(huán)境中有效地識(shí)別和跟蹤目標(biāo)。隨后，智能天線在信道擴(kuò)容和提高通信質(zhì)量等方面具備的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)吸引了眾多的專家學(xué)者，日本、歐洲和美國(guó)的許多研究機(jī)構(gòu)都相繼開展了針對(duì)智能天線的眾多研究計(jì)劃，這也為智能天線的迅速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)自適應(yīng)天線波束賦形技術(shù)在20世紀(jì)60年代就開始發(fā)展，其研究對(duì)象是雷達(dá)天線陣，目的是提高雷達(dá)的性能和電子對(duì)抗的能力。而其真正的發(fā)展是在90年代初，隨著微計(jì)算器和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的飛速發(fā)展，DSP芯片的處理能力日益提高，且價(jià)格也逐漸能夠?yàn)榭蒲泻蜕a(chǎn)所接受，這樣也就促進(jìn)了自適應(yīng)天線波束賦形技術(shù)的發(fā)展，但其發(fā)展也是從雷達(dá)開始的。另外，移動(dòng)通信頻譜資源日益緊張，如何消除多址干擾(MAI)、共信道干擾(CCI)以及多徑衰落的影響成為提高移動(dòng)通信系統(tǒng)性能時(shí)要考慮的主要因素。而用現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，選擇合適的自適應(yīng)算法，動(dòng)態(tài)形成空間定向波束，使天線陣列方向圖主瓣對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，從而達(dá)到充分利用移動(dòng)用戶信號(hào)并抵消或最大程度的抑制干擾信號(hào)的目的