通信天線技術(shù)-與非網(wǎng)

1、通信天線技術(shù)：. 智能天線技術(shù)及其應(yīng)用摘要：在移動(dòng)通信領(lǐng)域，形成了一個(gè)新的研究熱點(diǎn) 智能天線（） ，本文論述了智能天線的兩個(gè)主要類型和基本特性，分析了智能天線的算法，介紹了智能天線研究動(dòng)向和未來移動(dòng)通信系統(tǒng)智能天線應(yīng)用前景。年代以來，陣列處理技術(shù)引入移動(dòng)通信領(lǐng)域，很快形成了一個(gè)新的研究熱點(diǎn)智能天線（）?智能天線應(yīng)用廣泛，它在提高系統(tǒng)通信質(zhì)量、緩解無線通信日益發(fā)展與頻譜資源不足的矛盾、以及降低系統(tǒng)整體造價(jià)和改善系統(tǒng)管理等方面，都具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。最初的智能天線技術(shù)主要用于雷達(dá)、聲納、軍事抗干擾通信，用來完成空間濾波和定位等。近年來，隨著移動(dòng)通信的發(fā)展及對(duì)移動(dòng)通信電波傳播、組網(wǎng)技術(shù)、天線理論等方面的

2、研究逐漸深入，現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)發(fā)展迅速，數(shù)字信號(hào)處理芯片處理能力不斷提高，利用數(shù)字技術(shù)在基帶形成天線波束成為可能，提高了天線系統(tǒng)的可靠性與靈活程度。智能天線技術(shù)因此用于具有復(fù)雜電波傳播環(huán)境的移動(dòng)通信。此外，隨著移動(dòng)通信用戶數(shù)迅速增長和人們對(duì)通話質(zhì)量要求的不斷提高，要求移動(dòng)通信網(wǎng)在大容量下仍具有較高的話音質(zhì)量。 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，智能天線可將無線電的信號(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（ v），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)，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

3、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（）體制。一、智能天線技術(shù)智能天線技術(shù)有兩個(gè)主要分支。波束轉(zhuǎn)換技術(shù)（）和自適應(yīng)空間數(shù)字處理技術(shù)（） ，或簡稱波束轉(zhuǎn)換天線和自適應(yīng)天線陣。天線以多個(gè)高增益的動(dòng)態(tài)窄波束分別跟蹤多個(gè)期望信號(hào)，來自窄波束以外的信號(hào)被抑制。但智能天線的波束跟蹤并不意味著一定要將高增益的窄波束指向期望用戶的物理方向，事實(shí)上，在隨機(jī)多徑信道上，移動(dòng)用戶的物理方向是難以確定的，特別是在發(fā)射臺(tái)至接

4、收機(jī)的直射路徑上存在阻擋物時(shí)，用戶的物理方向并不一定是理想的波束方向。 智能天線波束跟蹤的真正含義是在最佳路徑方向形成高增益窄波束并跟蹤最佳路徑的變化，充分利用信號(hào)的有效的發(fā)送功率以減小電磁干擾。波束轉(zhuǎn)換天線波束轉(zhuǎn)換天線具有有限數(shù)目的、固定的、預(yù)定義的方向圖，通過陣列天線技術(shù)在同一信道中利用多個(gè)波束同時(shí)給多個(gè)用戶發(fā)送不同的信號(hào)，它從幾個(gè)預(yù)定義的、固定波束中選擇其一，檢測信號(hào)強(qiáng)度，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)越過扇區(qū)時(shí)，從一個(gè)波束切換到另一個(gè)波束。在特定的方向上提高靈敏度，從而提高通信容量和質(zhì)量。為保證波束轉(zhuǎn)換天線共享同一信道的各移動(dòng)用戶只接收到發(fā)給自己的信號(hào)而不發(fā)生串話，要求基站天線陣產(chǎn)生多個(gè)波束來分別照射不同用

5、戶，特別地，在每個(gè)波束中發(fā)送的信息不同而且要互不干擾。每個(gè)波束的方向是固定的，并且其寬度隨著天線陣元數(shù)而變化。對(duì)于移動(dòng)用戶，基站選擇不同的對(duì)應(yīng)波束，使接收的信號(hào)強(qiáng)度最大。但用戶信號(hào)未必在固定波束中心，當(dāng)使用者是在波束邊緣，干擾信號(hào)在波束的中央，接收效果最差。因此，與自適應(yīng)天線陣比較，波束轉(zhuǎn)換天線不能實(shí)現(xiàn)最佳的信號(hào)接收。由于扇形失真，波束轉(zhuǎn)換天線增益在方位角上不均勻分布。但波束轉(zhuǎn)換天線有結(jié)構(gòu)簡單和不需要判斷用戶信號(hào)方向（） 的優(yōu)勢。主要用于模擬通信系統(tǒng)。自適應(yīng)天線陣融入自適應(yīng)數(shù)字處理技術(shù)的智能天線是利用數(shù)字信號(hào)處理的算法去測量不同波束的信號(hào)強(qiáng)度，因而能動(dòng)態(tài)地改變波束使天線的傳輸功率集中。應(yīng)用空間

6、處理技術(shù)（）可以增強(qiáng)信號(hào)能力，使多個(gè)用戶共同使用一個(gè)信道。自適應(yīng)天線陣結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。是相鄰的抽頭之間的延遲，是天線第個(gè)抽頭因子。每個(gè)天線后接一個(gè)延時(shí)抽頭加權(quán)網(wǎng)，可自適應(yīng)的調(diào)整加權(quán)系數(shù)。這樣一來同時(shí)具有時(shí)域和空域處理能力。自適應(yīng)天線陣是一個(gè)由天線陣和實(shí)時(shí)自適應(yīng)信號(hào)接收處理器所組成的一個(gè)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，它用反饋控制方法自動(dòng)調(diào)準(zhǔn)天線陣的方向圖，使它在干擾方向形成零陷，將干擾信號(hào)抵消，而且可以使有用信號(hào)得到加強(qiáng)，從而達(dá)到抗干擾的目的。由自適應(yīng)天線陣接收到的信號(hào)被加權(quán)和合并，取得最佳的信噪比系數(shù)。采用個(gè)陣元自適應(yīng)天線，理論上，自適應(yīng)天線陣的價(jià)值是能產(chǎn)生（）倍天線放大，可帶來的改善，消除扇形失真的影

7、響，并且它的（）倍分集增益相關(guān)性是足夠低的。對(duì)相同的通信質(zhì)量要求，移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率可減小。這不但表明可以延長移動(dòng)臺(tái)電池壽命或可采用體積更小的電池，也意味著基站可以和信號(hào)微弱的用戶建立正常的通信鏈路。對(duì)基站發(fā)射而言，總功率被分配到個(gè)陣元，又由于采用（）可以使所需總功率下降，因此，每個(gè)陣元通道的發(fā)射功率大大降低，進(jìn)而可使用低功率器件。采用自適應(yīng)抽頭時(shí)延線天線陣對(duì)信號(hào)接收、均衡和測試很有幫助。對(duì)每一接收天線加上若干抽頭延時(shí)線，然后送入智能處理器，則可以對(duì)多徑信號(hào)進(jìn)行最佳接收，減少多徑干擾的影響，從而使基站的接收信號(hào)的信噪比得到很大程度的提高，降低了系統(tǒng)的誤碼率。通常采用天線陣元結(jié)構(gòu)，相鄰陣元間距一般

8、取為接收信號(hào)中心頻率波長的。陣元間距過大，降低接收信號(hào)相關(guān)度；陣元間距過小，將在方向圖引起不必要的波瓣，因此陣元半波長間距通常是優(yōu)選的。天線陣元配置方式包含直線的型，環(huán)型和平面的型，自適應(yīng)天線是智能天線的主要的型式。自適應(yīng)天線完成用戶信號(hào)接收和發(fā)送可認(rèn)為是全向天線。它采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)識(shí)別用戶信號(hào)的，或者是主波束方向。根據(jù)不同空間用戶信號(hào)傳播方向，提供不同空間通道，有效克服對(duì)系統(tǒng)干擾。自適應(yīng)天線主要用于數(shù)字通信系統(tǒng)。二、智能天線算法 智能天線系統(tǒng)的核心是智能的算法，智能的算法決定瞬時(shí)響應(yīng)速率和電路實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度，因此重要的是選擇較好算法實(shí)現(xiàn)波束的智能控制。 通過算法自動(dòng)調(diào)整加權(quán)值得到所需空間

9、和頻率濾波器的作用。目前已提出很多著名算法，概括地講有非盲算法和盲算法兩大類。非盲算法是指需借助參考信號(hào)（導(dǎo)頻序列或?qū)ьl信道）的算法，此時(shí)收端知道發(fā)送的是什么，進(jìn)行算法處理時(shí)要么先確定信道響應(yīng)再按一定準(zhǔn)則（比如最優(yōu)的迫零準(zhǔn)則 ）確定各加權(quán)值，要么直接按一定的準(zhǔn)則確定或逐漸調(diào)整權(quán)值，以使智能天線輸出與已知輸入最大相關(guān)，常用的相關(guān)準(zhǔn)則有（最小均方誤差）、（最小均方）和（最小二乘）等。盲算法則無需發(fā)端傳送已知的導(dǎo)頻信號(hào)，判決反饋算法（ ）是一類較特殊的算法，收端自己估計(jì)發(fā)送的信號(hào)并以此為參考信號(hào)進(jìn)行上述處理，但需注意的是應(yīng)確保判決信號(hào)與實(shí)際傳送的信號(hào)間有較小差錯(cuò)。三、智能天線技術(shù)的研究動(dòng)向美國，日本

10、和歐洲等國非常重視未來移動(dòng)通信中智能天線的作用，已經(jīng)開展了大量的理論分析和研究。我國也早已將研究智能天線技術(shù)列入國家通信技術(shù)主題研究中的個(gè)人通信技術(shù)分項(xiàng)，許多專家及大學(xué)正在進(jìn)行相關(guān)的研究。在連續(xù)獲得和通過的我國自主研發(fā)的技術(shù)體制中，就廣泛采用了智能天線和軟件無線電技術(shù)。歐洲進(jìn)行了基于基站的智能天線技術(shù)初步研究，于年初開始現(xiàn)場試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)驗(yàn)證了智能天線的功能，在兩個(gè)用戶四個(gè)空間信道（包括上行和下行鏈路）下，試驗(yàn)系統(tǒng)比特差錯(cuò)率（）優(yōu)于 -3 。實(shí)驗(yàn)評(píng)測了采用算法判別用戶信號(hào)方向的能力，同時(shí)，通過現(xiàn)場測試，表明圓環(huán)和平面天線適于室內(nèi)通信環(huán)境使用，而像市區(qū)環(huán)境則采用簡單的直線陣更合適。在此基礎(chǔ)上又繼

11、續(xù)進(jìn)行諸如最優(yōu)波束形成算法、系統(tǒng)性能評(píng)估、多用戶檢測與自適應(yīng)天線結(jié)構(gòu)、時(shí)空信道特性估計(jì)及微蜂窩優(yōu)化與現(xiàn)場試驗(yàn)等研究。日本某研究所制作了基于波束空間處理方式的波束轉(zhuǎn)換智能天線。天線陣元布局為間距半波長的陣元平面方陣，射頻工作頻率是。陣元組件接收信號(hào)在模數(shù)變換后，進(jìn)行快速付氏變換 ( ) 處理，形成正交波束后，分別采用恒模( ) 算法或最大比值合并分集算法，提出了基于智能天線的軟件無線概念，即用戶所處環(huán)境不同，影響系統(tǒng)性能的主要因素亦不同，可通過軟件采用相應(yīng)的算法。美國的公司對(duì)用于、系統(tǒng)的智能天線進(jìn)行了大量研究開發(fā)；公司也研制了用于無線本地環(huán)路的智能天線系統(tǒng)；美國德州大學(xué)建立了智能天線試驗(yàn)環(huán)境；加

12、拿大大學(xué)研究開發(fā)了元陣列天線，采用恒模( )算法四、智能天線對(duì)系統(tǒng)的改善和主要用途智能天線潛在的性能效益表現(xiàn)在多方面，例如，抗多徑衰落、減小時(shí)延擴(kuò)展、支持高數(shù)據(jù)速率、抑制干擾、減少遠(yuǎn)近效應(yīng)、減小中斷概率、改善( )性能、增加系統(tǒng)容量、提高頻譜效率、支持靈活有效的越區(qū)切換、擴(kuò)大小區(qū)覆蓋范圍、靈活的小區(qū)管理、延長移動(dòng)臺(tái)電池壽命、以及維護(hù)和運(yùn)營成本較低，等等。改善系統(tǒng)性能采用智能天線技術(shù)可提高第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量及服務(wù)質(zhì)量，系統(tǒng)就采用自適應(yīng)天線陣列技術(shù)，增加系統(tǒng)容量。我國系統(tǒng)是應(yīng)用智能天線技術(shù)的典型范例。系統(tǒng)采用方式，使上下射頻信道完全對(duì)稱，可同時(shí)解決諸如天線上下行波束賦形、抗多徑干擾和抗多址干

13、擾等問題。該系統(tǒng)具有精確定位功能，可實(shí)現(xiàn)接力切換，減少信道資源浪費(fèi)；歐洲在基站中進(jìn)行智能天線實(shí)驗(yàn)時(shí)，采用和評(píng)估了多種自適應(yīng)算法，并驗(yàn)證了智能天線的功能。日本在系統(tǒng)中的測試表明，采用智能天線可減少基站數(shù)量。由于等系統(tǒng)的通信距離有限，需要建立很多基站，若采用智能天線技術(shù)，則可降低成本；無線本地環(huán)路系統(tǒng)的基站對(duì)收到的上行信號(hào)進(jìn)行處理，獲得該信號(hào)的空間特征矢量，進(jìn)行上行波束賦形，達(dá)到最佳接收效果。天線波束賦形等效于提高天線增益，改善了接收靈敏度和基站發(fā)射功率，擴(kuò)大了通信距離，并在一定程度上減少了多徑傳播的影響；系統(tǒng)采用智能天線技術(shù)，與通常的三扇區(qū)基站相比，值平均提高約，大大改善了基站覆蓋效果；頻率復(fù)用

14、系數(shù)由改善為，增加了系統(tǒng)容量。在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時(shí)，采用智能天線技術(shù)可降低無線掉話率和切換失敗率 . 系統(tǒng)采用智能天線技術(shù)可提高指標(biāo)。據(jù)研究，用個(gè)°天線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的°天線，可提高，提高了服務(wù)質(zhì)量。在滿足系統(tǒng)比最小的前提下，提高頻率復(fù)用系數(shù)，增加了系統(tǒng)容量；系統(tǒng)系統(tǒng)采用智能天線技術(shù)，可進(jìn)行話務(wù)均衡，將高話務(wù)扇區(qū)的部分話務(wù)量轉(zhuǎn)移到容量資源未充分利用的扇區(qū)；通過智能天線靈活的輻射模式和定向性，可進(jìn)行軟硬切換控制；智能天線的空間域?yàn)V波可改善遠(yuǎn)近效應(yīng)，簡化功率控制，降低系統(tǒng)成本，也可減少多址干擾，提高系統(tǒng)性能。提高頻譜利用效率容量和頻譜利用率的問題是發(fā)展移動(dòng)通信根本性的問題。智能天線通過空分多

15、址，將基站天線的收發(fā)限定在一定的方向角范圍內(nèi)，其實(shí)質(zhì)是分配移動(dòng)通信系統(tǒng)工作的空間區(qū)域，使空間資源之間的交疊最小，干擾最小，合理利用無線資源。對(duì)于給定的頻譜帶寬，系統(tǒng)容量愈大，頻譜利用率愈高。因此，增加系統(tǒng)容量與提高頻譜效率一致。為了滿足移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的巨大需求，應(yīng)盡量擴(kuò)大現(xiàn)有基站容量和覆蓋范圍。要盡量減少新建網(wǎng)絡(luò)所需的基站數(shù)量，必須通過各種方式提高頻譜利用效率。方法之一是采用智能天線技術(shù)，用自適應(yīng)天線代替普通天線。由于天線波束變窄，提高了天線增益及指標(biāo)，減少了移動(dòng)通信系統(tǒng)的同頻干擾，降低了頻率復(fù)用系數(shù)，提高了頻譜利用效率。使用智能天線后，無須增加新的基站就可改善系統(tǒng)覆蓋質(zhì)量，擴(kuò)大系統(tǒng)容量，增強(qiáng)現(xiàn)

16、有移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的性能。未來的智能天線應(yīng)能允許任一無線信道與任一波束配對(duì)，這樣就可按需分配信道，保證呼叫阻塞嚴(yán)重的地區(qū)獲得較多信道資源，等效于增加了此類地區(qū)的無線網(wǎng)容量。采用智能天線是解決稠密市區(qū)容量難題既經(jīng)濟(jì)又高效的方案，可在不影響通話質(zhì)量的情況下，將基站配置成全向連接，大幅度提高基站容量。五、結(jié)論 在無線電通信領(lǐng)域，智能天線有誘人的前景。智能天線的優(yōu)越性在于自身可以分析到達(dá)無線陣列的信號(hào)，靈活、優(yōu)化地使用波束，減少干擾和被干擾的機(jī)會(huì)。提高了頻率的利用率，改善了系統(tǒng)性能。這就是自適應(yīng)天線陣列的智能化，它體現(xiàn)了自適應(yīng)、自優(yōu)化和自選擇的概念，對(duì)當(dāng)前移動(dòng)通信系統(tǒng)的完善起到重大的推動(dòng)作用。智能

17、天線雖然從理論上講可以達(dá)到最優(yōu)，但要實(shí)現(xiàn)理想的智能的天線，還需要許多問題有待研究解決。 智能天線研究值得關(guān)注的有以下內(nèi)容：智能天線的接收準(zhǔn)則及自適應(yīng)算法；寬帶信號(hào)波束的高速波束成形處理；用于移動(dòng)臺(tái)的智能天線技術(shù)；智能天線實(shí)現(xiàn)中的硬件技術(shù)；智能天線的測試平臺(tái)及軟件無線電技術(shù)研究等方面。. PHS 系統(tǒng)中的天線技術(shù)本文分析了PHS 系統(tǒng)的無線信道對(duì)電波傳輸?shù)母鞣N影響，線技術(shù)，并展望了今后PHS 系統(tǒng)天線技術(shù)的發(fā)展。提出了PHS 系統(tǒng)中所采用的改善系統(tǒng)性能的天1 前言PHS 是個(gè)人便攜電話系統(tǒng) （ Personal Hand phone System）的簡稱，又稱為“小靈通”。它工作在1.9GHz的

18、頻段，采用微蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，每個(gè)基站可以覆蓋100-300 米范圍。它在我國的發(fā)展已經(jīng)有五年的歷史，自從 1998 年浙江省余杭市在國內(nèi)首先開通無線市話后，小靈通在全國各地像雨后春筍般地迅猛發(fā)展，由于它能以市話的價(jià)格提供移動(dòng)電話的服務(wù)，因此吸引了大量的用戶，至 2002 年底用戶量已迅速突破1250萬， 2003 年極有可能要達(dá)到2500 萬。但是，作為一種采用無線技術(shù)的個(gè)人通信系統(tǒng)，PHS 系統(tǒng)的無線信道面臨著各種問題，如多徑傳輸引起的快衰落問題，頻率復(fù)用引進(jìn)的同頻干擾問題等，這些問題解決的好壞將直接影響PHS 網(wǎng)絡(luò)的通話質(zhì)量，從而對(duì) PHS 系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的影響。本文分析了PHS系統(tǒng)中使

19、用分集接收、自適應(yīng)天線、智能天線等技術(shù)的基本思路，以及對(duì)PHS系統(tǒng)性能的改善。2 分集接收技術(shù)PHS 屬于低功率系統(tǒng)范疇，基站作用范圍通常在幾十到幾百米以內(nèi)，因此小尺度衰落對(duì)基站的影響十分明顯。小遲度衰落是指無線信號(hào)在經(jīng)過短時(shí)間或短距離傳播后其幅度快速衰落，這種衰落是由于同一傳輸信號(hào)沿兩個(gè)或多個(gè)路徑傳播，以微小的時(shí)間差到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)相互干涉引起的，其三個(gè)主要效應(yīng)表現(xiàn)為：* 經(jīng)過短距或短時(shí)傳播后信號(hào)強(qiáng)度的急劇變化；* 在不同多徑信號(hào)上，存在著時(shí)變的多普勒頻移引起的隨機(jī)頻率調(diào)制；* 多徑傳播時(shí)延引起的擴(kuò)展（回音）。在 PHS系統(tǒng)中，采用分集接收技術(shù)作為抗衰落技術(shù) 。 分集接收技術(shù)的基本思想是：如

20、果選取了一個(gè)信號(hào)的兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的采樣，這些樣本的衰落是不相關(guān)的。這意味著所有樣本同時(shí)低于一個(gè)給定電平的概率比任何一個(gè)樣本低于該值的概率要小得多。 M個(gè)樣本同時(shí)低于一個(gè)確定電平的概率是 Pm，其中 P 是單個(gè)樣本低于該電平的概率。因而，我們看到由不同樣本適當(dāng)合并而成的信號(hào)比任何一個(gè)單個(gè)樣本的衰落現(xiàn)象要輕得多。分集技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于能提高系統(tǒng)性能而不需增加發(fā)射機(jī)功率。分集技術(shù)分為空間分集、頻率分集、極化分集等， PHS 系統(tǒng)使用的基站天線采用空間分集的方式。分集接收效果的良好與否，決定于兩種信號(hào)衰落的相關(guān)程度，可以用相關(guān)系數(shù)表示，相關(guān)系數(shù)越小，則分集接收的效果越好，相關(guān)系數(shù)越大，則分集接收的效果越差

21、。對(duì)于空間分集來說，兩根接收天線相距越遠(yuǎn)，相關(guān)系數(shù)就越小，兩根天線同時(shí)位于衰落零點(diǎn)的概率越小。采用空間分集方式的天線， 其設(shè)計(jì)依賴于天線高度與天線間距離的比值H，即 H=h/d，對(duì)于水平分集天線，H 的最優(yōu)經(jīng)驗(yàn)值是 11，這時(shí)可獲得最優(yōu)分集增益。而兩天線之間間距應(yīng)為半波長的奇數(shù)倍，并且現(xiàn)有的PHS系統(tǒng)基站天線的距離應(yīng)大于 5 倍的波長，天線高度與天線間距的最優(yōu)經(jīng)驗(yàn)值如表1 所示：3 自適應(yīng)天線技術(shù) PHS 是采用微小區(qū)制來組網(wǎng)的，它把整個(gè)服務(wù)區(qū)劃為許多個(gè)微小區(qū)，這些微小區(qū)有機(jī)地組合在一起以滿足整個(gè)無線區(qū)移動(dòng)通信的需求。PHS 系統(tǒng)在各小區(qū)內(nèi)采用動(dòng)態(tài)信道分配技術(shù)，隨著通話建立過程為小區(qū)站自行分配

22、最佳的頻率信道。但是PHS 系統(tǒng)的頻率復(fù)用帶來了同頻干擾的問題，同頻干擾的存在使系統(tǒng)的頻率利用率降低，從而導(dǎo)致系統(tǒng)容量的下降。在PHS 系統(tǒng)中，若采用自適應(yīng)天線技術(shù)則可降低同頻干擾。自適應(yīng)天線中不同用戶的信號(hào)先通過多工器合成為一路信號(hào)，然后將該路信號(hào)分為 D 路（ D 為天線單元數(shù)） ，這些信號(hào)分別以系數(shù)W1,W2 Wn進(jìn)行加權(quán)，然后送到各天線單元上。各天線單元上的合成信號(hào)波形相同，只是幅度和相位有所不同。采用自適應(yīng)陣列天線技術(shù)的PHS 基站對(duì)覆蓋區(qū)域內(nèi)的天線方向圖，可以通過調(diào)整每個(gè)天線發(fā)射信號(hào)的相位、幅度，使得在通信方向的天線增益最大，而在干擾方向上的天線增益減小，從而減少干擾，載干比（ C

23、/I ）改善可達(dá) 10dB。采用了自適應(yīng)天線技術(shù)后，使得在基站與基站覆蓋相鄰的區(qū)域中場強(qiáng)有明顯高低區(qū)分，手機(jī)切換干擾減小，避免了反復(fù)切換掉話的現(xiàn)象。在日本的實(shí)際測試結(jié)果：自適應(yīng)天線基站的頻率利用率比普通型基站高4 倍。也就是說在同等頻率干擾程度下，自適應(yīng)天線基站可比普通型基站多3 倍的基站密度。自適應(yīng)天線基站的高抗干擾能力使得在高話務(wù)區(qū)比普通型基站更能有效的解決話務(wù)量和頻率沖突的矛盾。4 發(fā)展的方向；智能天線技術(shù)90 年代以來，移動(dòng)通信領(lǐng)域出現(xiàn)了一個(gè)新的研究熱點(diǎn)智能天線技術(shù)，它在提高系統(tǒng)通信質(zhì)量、緩解無線通信日益發(fā)展與頻譜資源不足的矛盾、以及降低系統(tǒng)整體造價(jià)和改善系統(tǒng)管理等方面，都具有獨(dú)特的優(yōu)

24、點(diǎn)。日本在PHS 系統(tǒng)中的測試表明，采用智能天線可減少基站數(shù)量，由于 PHS 等系統(tǒng)的通信距離有限，需要建立很多基站，若采用智能天線技術(shù)，就可以降低成本。智能天線首先將每個(gè)用戶信號(hào)分為D 路（ D 為陣列單元數(shù)） ，然后對(duì)每個(gè)用戶信號(hào)進(jìn)行分別加權(quán)，產(chǎn)生MxD 的信號(hào)（ M 為用戶數(shù)），最后將相應(yīng)的M 路信號(hào)合為一路送到各個(gè)天線單元，由于各天線單元信號(hào)都是由M 路信號(hào)以不同加權(quán)系數(shù)組合而成，因此各天線單元信號(hào)的波形是不同的，構(gòu)成了M 個(gè)信道方向圖。對(duì)每個(gè)信道，當(dāng)只有 A 點(diǎn)信號(hào)存在，通過選取W11、 W12, W1D 進(jìn)行加權(quán)，可以得到A 點(diǎn)的信道方向圖，當(dāng)只有 B 點(diǎn)信號(hào)存在時(shí)， 可以選取W2

25、1、W22 , W2D 進(jìn)行加權(quán)， 得到 B 點(diǎn)的信道方向圖，當(dāng)兩個(gè)信號(hào)同時(shí)存在時(shí)，由場的疊加原理可知，智能天線的功率方向圖為兩個(gè)信道方向圖的疊加，從而保證兩個(gè)用戶信號(hào)共用一個(gè)傳統(tǒng)的信道，實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用。智能天線系統(tǒng)中，各信道波束是互不相關(guān)的，能夠獨(dú)立的調(diào)整各信道波束區(qū)分別跟蹤信號(hào)，所能產(chǎn)生的信道波束與天線單元陣列數(shù)無關(guān)，每個(gè)用戶信號(hào)對(duì)應(yīng)一套（個(gè)）加權(quán)器，從而可以滿足增加系統(tǒng)容量，抑制干擾的要求。智能天線的最大魅力在于，它可以利用信號(hào)方向的不同，將不同的信號(hào)區(qū)分開，從而對(duì)傳統(tǒng)信道進(jìn)行空分復(fù)用，成倍地提高系統(tǒng)容量。5 結(jié)束語綜上所述， 分集接收與自適應(yīng)天線作為兩種比較成熟的天線技術(shù)，在 PHS 系

26、統(tǒng)中得到了廣泛的D運(yùn)用，并且取得了良好的效果。而智能天線作為一種全新的天線技術(shù)，目前處在研制階段，它是進(jìn)一步提高移動(dòng)通信系統(tǒng)容量及質(zhì)量的最大希望所在，其前景是光明的，但是困難和問題也很多，值得我們進(jìn)一步研究與開發(fā)。 .TD-SCDMA系統(tǒng)的智能天線技術(shù)智能天線的基本概念近年來，智能天線技術(shù)已經(jīng)成為移動(dòng)通信中最具有吸引力的技術(shù)之一。智能天線采用空分多址 （ SDMA ）技術(shù)， 利用信號(hào)在傳輸方向上的差別， 將同頻率或同時(shí)隙、 同碼道的信號(hào)區(qū)分開來，最大限度地利用有限的信道資源。與無方向性天線相比較，其上、下行鏈路的天線增益大大提高，降低了發(fā)射功率電平，提高了信噪比，有效地克服了信道傳輸衰落的影響

27、。同時(shí)，由于天線波瓣直接指向用戶，減小了與本小區(qū)內(nèi)其它用戶之間，以及與相鄰小區(qū)用戶之間的干擾，而且也減少了移動(dòng)通信信道的多徑效應(yīng)。 CDMA系統(tǒng)是個(gè)功率受限系統(tǒng)，智能天線的應(yīng)用達(dá)到了提高天線增益和減少系統(tǒng)干擾兩大目的，從而顯著地?cái)U(kuò)大了系統(tǒng)容量，提高了頻譜利用率。智能天線在本質(zhì)上是利用多個(gè)天線單元空間的正交性，即空分多址復(fù)用（SDMA）功能，來提高系統(tǒng)的容量和頻譜利用率。這樣， TDSCDMA系統(tǒng)充分利用了 CDMA、 TDMA、FDMA和SDMA這四種多址方式的技術(shù)優(yōu)勢，使系統(tǒng)性能最佳化。智能天線的核心在于數(shù)字信號(hào)處理部分，它根據(jù)一定的準(zhǔn)則，使天線陣產(chǎn)生定向波束指向用戶，并自動(dòng)地調(diào)整系數(shù)以實(shí)現(xiàn)

28、所需的空間濾波。智能天線須要解決的兩個(gè)關(guān)鍵問題是辨識(shí)信號(hào)的方向和數(shù)字賦形的實(shí)現(xiàn)。智能天線的工作原理TD SCDMA 的智能天線使用一個(gè)環(huán)形天線陣，由8 個(gè)完全相同的天線元素均勻地分布在一個(gè)半徑為R 的圓上所組成。智能天線的功能是由天線陣及與其相連接的基帶數(shù)字信號(hào)處理部分共同完成的。該智能天線的仰角方向輻射圖形與每個(gè)天線元相同。在方位角的方向圖由基帶處理器控制，可同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)波束，按照通信用戶的分布，在360°的范圍內(nèi)任意賦形。為了消除干擾，波束賦形時(shí)還可以在有干擾的地方設(shè)置零點(diǎn)，該零點(diǎn)處的天線輻射電平要比最大輻射方向低約40dB。TD SCDMA 使用的智能天線當(dāng)N 8 時(shí)，比無方向

29、性的單振子天線的增益分別大9dB（對(duì)接收）和 18dB（對(duì)發(fā)射）。每個(gè)振子的增益為8dB，則該天線的最大接收增益為17dB，最大發(fā)射增益為 26dB。由于基站智能天線的發(fā)射增益要比接收增益大得多，對(duì)于傳輸非對(duì)稱的IP 等數(shù)據(jù)、下載較大業(yè)務(wù)信息是非常適合的。智能天線的主要功能根據(jù)以上基本原理，在CDMA 系統(tǒng)（無論是TDD 或 FDD 方式）中，采用智能天線和波束賦形技術(shù)，能夠在多個(gè)方面大大改善通信系統(tǒng)的性能，概括地講主要有：提高了基站接收機(jī)的靈敏度，提高了基站發(fā)射機(jī)的等效發(fā)射功率，降低了系統(tǒng)的干擾，增加了CDMA 系統(tǒng)的容量，改進(jìn)了小區(qū)的覆蓋，降低了無線基站的成本。由于采用智能天線后，應(yīng)用波束

30、賦形技術(shù)顯著提高了基站的接收靈敏度和等效發(fā)射功率，能夠大大降低系統(tǒng)內(nèi)部的干擾和相鄰小區(qū)之間的干擾，從而使系統(tǒng)容量擴(kuò)大一倍以上；同時(shí)也可以使業(yè)務(wù)高密度的市區(qū)和郊區(qū)所要求的基站數(shù)目減少。在業(yè)務(wù)稀少的鄉(xiāng)村，無線覆蓋范圍將增加一倍，這也意味著在所覆蓋的區(qū)域的基站數(shù)目降至通常情況的1/4。天線增益的提高也能夠降低高頻功率放大器（HPA）的線性輸出功率。因?yàn)镠PA 的費(fèi)用占收發(fā)信機(jī)成本的主要部分。所以，智能天線的采用將顯著降低運(yùn)營成本、提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。 .雙極化天線及其下傾技術(shù)目前，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)工作中，如何解決網(wǎng)絡(luò)高話務(wù)密度區(qū)的容量和干擾問題，提高全網(wǎng)的接通率，降低掉話率和提高通話質(zhì)量，已經(jīng)成為近

31、期工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。采用合適的天線技術(shù)將是能夠有效地控制覆蓋范圍，降低同頻干擾和改善手機(jī)信號(hào)的接收效果的方法之一。一、雙極化天線技術(shù)雙極化天線是一種新型天線技術(shù)，組合了°和 °兩副極化方向相互正交的天線，同時(shí)工作在收發(fā)雙工模式下，每個(gè)小區(qū)僅需一副雙極化天線。當(dāng)全向小區(qū)分裂為三小區(qū)時(shí)，最多僅增加一副天線（原全向小區(qū)在雙工模式為副天線）。而傳統(tǒng)的單極化天線，當(dāng)全向小區(qū)分裂為三小區(qū)時(shí)，天線數(shù)量劇增（即使在雙工模式時(shí)也至少增加副），由于天線之間（，）的隔離度（ ）和空間分集技術(shù)要求天線之間有水平和垂直間隔距離，這時(shí)必須擴(kuò)大安裝天線的平臺(tái)，增加了基建投資。而雙極化天線中，±

32、 °的極化正交性可以保證 °和 °兩副天線之間的隔離度滿足互調(diào)對(duì)天線間隔離度要求（），雙極化天線之間的空間間隔僅需，因此移動(dòng)基站可以不必興建鐵塔，只需要架一根直徑的鐵柱，將雙極化天線按相應(yīng)覆蓋方向固定在鐵柱上即可。特別在選址時(shí)，若使用傳統(tǒng)單極化天線，必須考慮天線的架設(shè)安裝問題，往往由于天線架設(shè)安裝條件（需要興建鐵塔擴(kuò)大天線平臺(tái)）不具備而放棄了最佳站址。如果使用雙極化天線，由于雙極化天線對(duì)架設(shè)安裝要求不高，不需要征地建塔，節(jié)省基建投資，同時(shí)使基站布局更加合理。雙極化天線允許系統(tǒng)采用極化分集接收技術(shù)，其原理是利用± °極化方向之間的不相關(guān)性，兩者之

33、間的不相關(guān)性程度決定了分集接收的好壞。由于± °為正交極化，因此可以有效保證分集接收，其極化分集增益約為，比單極化天線通常采用的空間分集提高約。此外，單極化天線的空間分集接收效果和兩副接收天線的位置有關(guān)，天線覆蓋正方向?yàn)樽罴眩饾u向兩邊減弱，導(dǎo)致小區(qū)實(shí)際覆蓋范圍縮小。采用極化分集代替空間分集技術(shù)，分集增益和天線位置幾乎沒有關(guān)系，覆蓋主方向和邊緣處的差別很?。ㄔ摬顒e由于反射面寬度導(dǎo)致± °正交效果變差引起） ，因此可以有效改善邊緣處的接收效果，保證覆蓋范圍二、方向性圖下傾技術(shù)為了使信號(hào)限制在服務(wù)小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)，并且降低對(duì)其他同頻小區(qū)的干擾，天線垂直方向性圖下傾是一種比較有效的天線技術(shù)。其作