智能天線(xiàn)技術(shù)1資料

1、智能天線(xiàn)(tinxin)技術(shù) 共三十頁(yè)目錄(ml)智能(zh nn)天線(xiàn)技術(shù)基本概念智能天線(xiàn)技術(shù)的基本原理智能天線(xiàn)的用途智能無(wú)線(xiàn)技術(shù)的分類(lèi)智能天線(xiàn)對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能及電磁輻射的改善TD智能天線(xiàn)的四大趨勢(shì)共三十頁(yè)智能(zh nn)天線(xiàn)技術(shù)基本概念智能天線(xiàn)也叫自適應(yīng)陣列天線(xiàn)，它由天線(xiàn)陣、波束(bsh)形成網(wǎng)絡(luò)、波束(bsh)形成算法三部分組成。它通過(guò)滿(mǎn)足某種準(zhǔn)則的算法去調(diào)節(jié)各陣元信號(hào)的加權(quán)幅度和相位，從而調(diào)節(jié)天線(xiàn)陣列的方向圖形狀，以達(dá)到增強(qiáng)所需信號(hào)抑制干擾信號(hào)的目的。智能天線(xiàn)技術(shù)適宜于TDD方式的CDMA系統(tǒng)能夠在較大程度上抑制多用戶(hù)干擾、提高系統(tǒng)容量。但是由于存在多徑效應(yīng)，每個(gè)天線(xiàn)均需一個(gè)Rake接

2、收機(jī)，從而使基帶處理單元復(fù)雜度明顯提高。共三十頁(yè)柵狀拋物面天線(xiàn)(tinxin)八木定向天線(xiàn)(dngxingtinxin)基站天線(xiàn)它是為了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的它是由日本東北大學(xué)的八木秀次和宇田太郞兩人發(fā)明了這種天線(xiàn)，它的特點(diǎn)是有很好的方向性基站天線(xiàn)設(shè)置需要重點(diǎn)考慮下傾角、方向角、天線(xiàn)掛高、天線(xiàn)分集距離和隔離距離等參數(shù)。共三十頁(yè)手機(jī)(shu j)天線(xiàn)車(chē)載(ch zi)衛(wèi)星天線(xiàn)它是配合GPS定位儀和RSSI信號(hào)強(qiáng)度分析設(shè)備，實(shí)現(xiàn)高速移動(dòng)中變向搜索信號(hào)的功能，內(nèi)置多個(gè)控制電機(jī)。同時(shí)可收看國(guó)內(nèi)外超過(guò)300個(gè)頻道，和更多電影電視頻道的電視節(jié)目。我們打電話(huà)、發(fā)短信、玩網(wǎng)絡(luò)游戲、轉(zhuǎn)微博都是通過(guò)天線(xiàn)模塊實(shí)現(xiàn)的。

3、共三十頁(yè)智能天線(xiàn)(tinxin)技術(shù)的基本原理智能天線(xiàn)采用空分多址技術(shù)(SCDMA),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(kāi)來(lái),最大限度地利用有限(yuxin)的信道資源。無(wú)線(xiàn)基站中的智能天線(xiàn)由天線(xiàn)陣和基于基帶數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)組成。共三十頁(yè)智能(zh nn)天線(xiàn)技術(shù)的基本原理右圖描述了一個(gè)具有智能天線(xiàn)、工作于TDD 方式CDMA 基站的示意方框圖。和傳統(tǒng)的沒(méi)有智能天線(xiàn)的基站比較, 他在硬件上由一個(gè)天線(xiàn)陣和一組收發(fā)信機(jī)組成了其射頻部分, 而在基帶信號(hào)處理部分的硬件則基本相同。必須說(shuō)明(shumng)的是, 這一組收發(fā)信機(jī)將使用同一個(gè)本振源, 以保證此組收發(fā)信機(jī)是相干工作

4、的。共三十頁(yè)智能(zh nn)天線(xiàn)技術(shù)的基本原理人們(rn men)在習(xí)慣上還將智能天線(xiàn)系統(tǒng)分為兩類(lèi)，開(kāi)關(guān)波束和自適應(yīng)陣列系統(tǒng)。開(kāi)關(guān)波束具有有限數(shù)目的、固定的、預(yù)定義的方向圖，其天線(xiàn)系統(tǒng)可形成多個(gè)固定的波束，在特定的方向上提高靈敏度。它從幾個(gè)預(yù)定義的、固定波束中選擇其一，檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)越過(guò)扇區(qū)時(shí)，從一個(gè)波束切換到另一個(gè)波束。自適應(yīng)天線(xiàn)具有無(wú)限數(shù)目的、隨時(shí)間調(diào)整的方向圖，該技術(shù)是目前最先進(jìn)的智能天線(xiàn)方法，它采用多種較新的信號(hào)處理算法，可以有效地跟蹤、鎖定各種類(lèi)型的信號(hào)，動(dòng)態(tài)抑制其干擾到最小，而所希望的信號(hào)最大。 共三十頁(yè)開(kāi)關(guān)(kigun)波束天線(xiàn)接收機(jī)波束(bsh)切換系統(tǒng)原理圖開(kāi)關(guān)波束

5、天線(xiàn)方向圖共三十頁(yè)波束(bsh)形成步驟首先，估計(jì)所有多徑分量的入射角；其次，確定某一方向的信號(hào)為有用信號(hào)還是干擾信號(hào)，當(dāng)然這需要有用戶(hù)識(shí)別信號(hào)；第三，計(jì)算出天線(xiàn)加權(quán)值，形成特定的波束，得到最優(yōu)化的信號(hào)噪聲干擾信號(hào)比。該波束自適應(yīng)波束形成需三個(gè)能夠最大限度地放大有效信號(hào)，同時(shí)以零陷對(duì)準(zhǔn)(du zhn)干擾信號(hào)，使干擾信號(hào)在理論上被完全地抑制。共三十頁(yè)智能(zh nn)天線(xiàn)的用途智能天線(xiàn)在移動(dòng)通信(tng xn)中的用途主要包括抗衰落、抗干擾、增加系統(tǒng)容量以及移動(dòng)臺(tái)的定位。共三十頁(yè)抗衰落(shuilu)采用智能天線(xiàn)(tinxin)控制接收方向，天線(xiàn)(tinxin)自適應(yīng)地構(gòu)成波束的方向性，使得延

6、遲波方向的增益最小，減少信號(hào)衰落的影響。智能天線(xiàn)(tinxin)還可以用于分集，減少衰落?？垢蓴_高增益、窄波束智能天線(xiàn)陣用于WCDMA基站，可減少移動(dòng)臺(tái)對(duì)基站的干擾，改善系統(tǒng)性能?？垢蓴_應(yīng)用實(shí)質(zhì)是空間域?yàn)V波。增加系統(tǒng)容量為了滿(mǎn)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(guò)各種方式提高頻譜利用效率。方法之一是采用智能天線(xiàn)技術(shù)，用多波束板狀天線(xiàn)代替普通天線(xiàn)。實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)定位目前蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)只能確定移動(dòng)臺(tái)所處的小區(qū)。如果基站采用智能天線(xiàn)陣，一旦收到信號(hào)，即對(duì)每個(gè)天線(xiàn)元所連接收機(jī)產(chǎn)生的響應(yīng)作相應(yīng)處理，獲得該信號(hào)的空間特征矢量及矩陣，由此獲得信

7、號(hào)的功率估值和到達(dá)方向，即用戶(hù)終端的方位。共三十頁(yè)智能無(wú)線(xiàn)技術(shù)(jsh)的分類(lèi)智能天線(xiàn)是一個(gè)天線(xiàn)陣列，它由N個(gè)天線(xiàn)單元組成。每個(gè)天線(xiàn)單元有M套加權(quán)器，可以形成(xngchng)M個(gè)不同方向的波束，用戶(hù)數(shù)M可以大于天線(xiàn)單元數(shù)N。根據(jù)采用的天線(xiàn)方向圖形狀，可以分為兩類(lèi)：共三十頁(yè)自適應(yīng)方向圖智能(zh nn)天線(xiàn)采用自適應(yīng)算法，其方向圖沒(méi)有固定的形狀，隨著信號(hào)及干擾而變化。它的優(yōu)點(diǎn)(yudin)是算法較為簡(jiǎn)單，可以得到最大的信號(hào)干擾比。但是它的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度相對(duì)較慢。另外，由于波束的零點(diǎn)對(duì)頻率和空間位置的變化較為敏感，在頻分雙工系統(tǒng)中上下行的響應(yīng)不同，因此它不適應(yīng)于頻分雙工而比較適應(yīng)時(shí)分雙工系統(tǒng)。自適

8、應(yīng)天線(xiàn)陣著眼于信號(hào)環(huán)境的分析與權(quán)集實(shí)時(shí)優(yōu)化上。共三十頁(yè)自適應(yīng)(shyng)天線(xiàn)陣接收機(jī)自適應(yīng)(shyng)天線(xiàn)陣方向圖共三十頁(yè)自適應(yīng)天線(xiàn)(tinxin)的發(fā)展自適應(yīng)天線(xiàn)已有30多年(du nin)，大體上可以分成三個(gè)發(fā)展階段第二個(gè)10年主要集中在自適應(yīng)零點(diǎn)控制上。第三個(gè)10年主要集中在空間譜估計(jì)上，諸如最大似然譜估計(jì)、最大熵譜估計(jì)、特征空間正交譜估計(jì)等等。第一個(gè)10年主要集中在自適應(yīng)波束控制上。共三十頁(yè)自適應(yīng)(shyng)算法最小均方誤差(wch)(LMS)準(zhǔn)則最小二乘(LS)準(zhǔn)則最大信噪比準(zhǔn)則統(tǒng)計(jì)檢測(cè)準(zhǔn)則最優(yōu)準(zhǔn)則自適應(yīng)算法是采用基于梯度的算法，其中最小均方誤差算法（即LMS算法）尤為常用。自

9、適應(yīng)算法可以用硬件(處理電路)或軟件（程序控制）兩種辦法實(shí)現(xiàn)。前者依據(jù)算法的數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)電路，后者則將算法的數(shù)學(xué)模型編制成程序并用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。共三十頁(yè)固定形狀(xngzhun)方向圖智能天線(xiàn)固定形狀方向圖智能天線(xiàn)方向圖形狀基本不變。它通過(guò)測(cè)向確定用戶(hù)信號(hào)的到達(dá)方向(DOA)，然后根據(jù)信號(hào)的DOA選取合適的陣元加權(quán)，將方向圖的主瓣指向用戶(hù)方向，從而提高(t go)用戶(hù)的信噪比。固定形狀波束智能天線(xiàn)對(duì)處于非主瓣區(qū)域的干擾，是通過(guò)控制低的旁瓣電平來(lái)確保抑制的。與自適應(yīng)智能天線(xiàn)相比，固定形狀波束智能天線(xiàn)無(wú)需迭代、響應(yīng)速度快，而且魯棒性好，但它對(duì)天線(xiàn)單元與信道的要求較高。共三十頁(yè)智能(zh nn)天線(xiàn)對(duì)

10、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能及電磁輻射的改善對(duì)無(wú)線(xiàn)干擾的控制一直是移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商關(guān)注的問(wèn)題，良好的干擾控制不僅可以提高通信質(zhì)量(zhling)，而且可以提升網(wǎng)絡(luò)所能承載的用戶(hù)數(shù)。為了有效地控制干擾，移動(dòng)通信基站從單小區(qū)全向站發(fā)展到了三小區(qū)定向站，CDMA系統(tǒng)甚至使用六小區(qū)定向站。共三十頁(yè)麥得威的GSM智能(zh nn)天線(xiàn)麥得威的GSM智能(zh nn)天線(xiàn)系統(tǒng)實(shí)際是一個(gè)近似十二小區(qū)的系統(tǒng)，在使用上，廣播信道和公用控制信道使用三小區(qū)系統(tǒng)，而話(huà)務(wù)信道使用十二小區(qū)系統(tǒng)。如圖是12小區(qū)的系統(tǒng)相對(duì)與全向站，載干比有大約11dB的增益。共三十頁(yè)對(duì)一些同頻信道進(jìn)行了干擾強(qiáng)度(qingd)的比較測(cè)試，結(jié)果是這些信道的干擾強(qiáng)

11、度(qingd)在使用智能天線(xiàn)后，得到了很大程度的控制。從表中可以看出對(duì)其他小區(qū)同頻信道的干擾減少了3.56dB。上行、下行信號(hào)的誤率也降 低，移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率、場(chǎng)強(qiáng)也降低了。共三十頁(yè)測(cè)試次數(shù) 測(cè)試頻點(diǎn) 平均干擾強(qiáng)度（傳統(tǒng)天線(xiàn)） 平均干擾強(qiáng)度（智能天線(xiàn)） 干擾降低 第一次 同頻1 -80.19 dBm -85.70 dBm 5.52 dB 同頻2 -82.27 dBm -87.91 dBm 5.64 dB 第二次 同頻1 -82.91 dBm -89.00 dBm 6.09 dB 同頻2 -84.14 dBm -87.62 dBm 3.48 dB 共三十頁(yè)共三十頁(yè)共三十頁(yè)TD智能天線(xiàn)(tinx

12、in)的四大趨勢(shì)趨勢(shì)一：與MIMO技術(shù)相結(jié)合MIMO技術(shù)是4G中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，可以大大增加無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的容量，并有效改善無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的性能，非常適合未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)中對(duì)高速率業(yè)務(wù)的要求。智能天線(xiàn)和MIMO都屬于多天線(xiàn)系統(tǒng)中的技術(shù)，兩者既有共性又有顯著區(qū)別：智能天線(xiàn)是僅在無(wú)線(xiàn)鏈路的一端采用陣列天線(xiàn)捕獲與合并信號(hào)的處理技術(shù)；而MIMO是在無(wú)線(xiàn)鏈路兩端都使用多元天線(xiàn)陣列，將發(fā)送分集和接收分集結(jié)合起來(lái)的技術(shù)。智能天線(xiàn)的原理是利用到達(dá)天線(xiàn)陣的信號(hào)之間完全相關(guān)性形成天線(xiàn)方向(fngxing)圖，利用信號(hào)的相位關(guān)系克服多徑干擾，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的定向發(fā)送和接收；而在MIMO中天線(xiàn)收發(fā)信號(hào)是全方位的，并且到達(dá)天線(xiàn)陣

13、的信號(hào)必須相互獨(dú)立，用多個(gè)天線(xiàn)接收信號(hào)來(lái)克服信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的空間深衰落，增加分集增益。智能天線(xiàn)技術(shù)可以形成能量集中的波束，增強(qiáng)有用信號(hào)并降低干擾，而MIMO技術(shù)可以充分利用多徑信息來(lái)提高系統(tǒng)容量。如果將兩者結(jié)合起來(lái)，充分利用兩種技術(shù)帶來(lái)的增益，將給系統(tǒng)性能和容量帶來(lái)極大的提升。因此，充分結(jié)合MIMO技術(shù)和智能天線(xiàn)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)空域資源，使得通信終端能在更高的移動(dòng)速度下實(shí)現(xiàn)可靠傳輸，則成為智能天線(xiàn)未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)之一。共三十頁(yè)TD智能天線(xiàn)的四大(s d)趨勢(shì)趨勢(shì)二：一體化智能天線(xiàn)目前，現(xiàn)網(wǎng)使用的雙極化智能天線(xiàn)都需要通過(guò)9條上跳線(xiàn)額外連接RRU設(shè)備，其中8條連接天線(xiàn)射頻通道，1條是智能天

14、線(xiàn)校準(zhǔn)線(xiàn)。這種智能天線(xiàn)和RRU分體通過(guò)電纜連接的方式有著一些不可避免的缺點(diǎn)，如：9條上跳線(xiàn)均需要做好接頭防水處理，電大量防水接頭施工給工程帶來(lái)極大的不便，使得安裝困難的同時(shí)還降低了設(shè)備的穩(wěn)定性；天線(xiàn)和RRU設(shè)備之間的線(xiàn)纜連接也使得基站室外美觀性大大降低，站點(diǎn)選擇及協(xié)調(diào)困難，周?chē)用竦钟|情緒較高；分別安裝RRU和天線(xiàn)，耗費(fèi)工時(shí)，安裝復(fù)雜；8個(gè)天線(xiàn)端口需要有很好的幅度和相位一致性，以便在智能天線(xiàn)的方向圖合成中以及校準(zhǔn)中獲得準(zhǔn)確的結(jié)果。在實(shí)際應(yīng)用中，9根上跳線(xiàn)的幅相一致性以及長(zhǎng)期戶(hù)外應(yīng)用中的穩(wěn)定性和可靠性都將難以保證等。一體化智能天線(xiàn)是將天線(xiàn)與RRU整合為一體的智能天線(xiàn)，此類(lèi)天線(xiàn)是在普通雙極化天線(xiàn)的

15、基礎(chǔ)上，外部結(jié)構(gòu)做相應(yīng)調(diào)整完成的，在電氣性能，電性能測(cè)試等方面(fngmin)，與普通雙極化天線(xiàn)一致?？紤]到室外F、E頻段的引入，一體化智能天線(xiàn)必將登上TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的舞臺(tái)，成為智能天線(xiàn)發(fā)展的重要趨勢(shì)之一。共三十頁(yè)TD智能天線(xiàn)的四大(s d)趨勢(shì)趨勢(shì)三：電調(diào)智能天線(xiàn)目前，現(xiàn)網(wǎng)采用的智能天線(xiàn)均采用預(yù)置下傾和機(jī)械下傾相結(jié)合的方式來(lái)調(diào)整天線(xiàn)的下傾角。雖然這種方式也能滿(mǎn)足覆蓋要求，但在工程應(yīng)用(yngyng)中也暴露了一些機(jī)械調(diào)下傾角無(wú)法克服的缺點(diǎn)，如：調(diào)整下傾角困難，在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的工程中，需要耗費(fèi)大量的人力資源，調(diào)節(jié)效率低；由于采用機(jī)械下傾，站點(diǎn)在進(jìn)行隱蔽工程時(shí)，隱蔽外罩需要預(yù)留較大的下傾角

16、調(diào)節(jié)空間，造成隱蔽工程體積龐大；在大角度下傾時(shí)水平面覆蓋產(chǎn)生畸變，且伴隨交叉極化和主極化特性變差、水平面前后比與無(wú)下傾時(shí)趨勢(shì)不一致等。正是由于常規(guī)智能天線(xiàn)存在這些不可克服的缺點(diǎn)，電調(diào)智能天線(xiàn)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將必然成為未來(lái)TD-SCDMA智能天線(xiàn)發(fā)展的重要趨勢(shì)之一。電調(diào)智能天線(xiàn)有以下優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)波束下傾角的連續(xù)動(dòng)態(tài)調(diào)整，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整時(shí)不需要閉站，可以及時(shí)平衡覆蓋、容量、干擾等多方面的矛盾；在結(jié)構(gòu)上垂直安裝，無(wú)需考慮下傾預(yù)留空間，安裝件簡(jiǎn)單可靠，且便于美化；監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)保存各站址天線(xiàn)波束的調(diào)整數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，便于結(jié)合遠(yuǎn)程監(jiān)控分析和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)覆蓋。共三十頁(yè)趨勢(shì)四：介質(zhì)智能天線(xiàn)對(duì)于基站天線(xiàn)來(lái)說(shuō)，小型化

17、天線(xiàn)有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)：不僅可以降低機(jī)械承載，方便天線(xiàn)的安裝，而且可以節(jié)省寶貴的天面資源，為多系統(tǒng)的天線(xiàn)共站提供了更加便利的條件，此外，也非常有利于天線(xiàn)美化和隱蔽工程。雖然目前的雙極化智能天線(xiàn)尺寸已比最初的智能天線(xiàn)尺寸減少了一半左右，但還不能稱(chēng)之為小型化天線(xiàn)，小尺寸智能天線(xiàn)的研發(fā)和應(yīng)用(yngyng)仍是智能天線(xiàn)未來(lái)的發(fā)展方向之一。由于電磁波在不同的介質(zhì)傳播特性有所不同，介質(zhì)的存在就會(huì)影響電磁波的傳播，利用這個(gè)特性，采用低損耗高頻介質(zhì)作為填充材料，結(jié)合適當(dāng)?shù)奶炀€(xiàn)結(jié)構(gòu)，在選擇適當(dāng)形狀、介電常數(shù)以及饋電方式的情況下，介質(zhì)諧振器可以作為天線(xiàn)來(lái)使用。介質(zhì)天線(xiàn)的一大優(yōu)點(diǎn)就是在不改變天線(xiàn)性能的情況下，可以

18、將天線(xiàn)的尺寸大幅度降低。介質(zhì)智能天線(xiàn)就是將介質(zhì)天線(xiàn)和智能天線(xiàn)相結(jié)合而制造出來(lái)的幾何尺寸較小的智能天線(xiàn)。TD-SCDMA系統(tǒng)使用的智能天線(xiàn)是由多個(gè)天線(xiàn)單元組成的天線(xiàn)陣，介質(zhì)材料的使用不僅可以減小單個(gè)天線(xiàn)單元的尺寸，還可以減小天線(xiàn)單元之間的間距，從而減小智能天線(xiàn)整體尺寸。小型化的介質(zhì)智能天線(xiàn)不僅減小了天線(xiàn)尺寸，同時(shí)還降低了成本，便于實(shí)際工程安裝，對(duì)環(huán)境的影響減小，有很強(qiáng)的實(shí)際可操作性。近些年來(lái)，在微波系統(tǒng)小型化的推動(dòng)下發(fā)展起來(lái)的介質(zhì)微波器件，已在無(wú)線(xiàn)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，與此同時(shí)，普通型介質(zhì)天線(xiàn)特別是微帶介質(zhì)天線(xiàn)的應(yīng)用也有了長(zhǎng)足的發(fā)展。介質(zhì)天線(xiàn)的應(yīng)用技術(shù)成熟可靠，也為未來(lái)介質(zhì)智能天線(xiàn)的推出起到很好的作用。TD智能天線(xiàn)(tinxin)的四大趨勢(shì)共三十頁(yè)謝謝(xi xie)觀看共三十頁(yè)內(nèi)容摘要智能天線(xiàn)技術(shù)。它的優(yōu)