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探索智能天線技術(shù)

文章出處:http://www.sgrivertours.com 作者:深圳市彼達通訊設(shè)備有限公司   人氣: 發(fā)表時間:2011年10月28日

[文章內(nèi)容簡介]:智能天線利用數(shù)字信號處理的能力,合成天線陣列的輸入和輸出,以自適應(yīng)的方式發(fā)射和接收信號。也就是說,相應(yīng)于信號環(huán)境的改變,系統(tǒng)能自動改變其輻射方向圖,因而可大大提高系統(tǒng)容量、質(zhì)量及覆蓋范圍。

在無線通信領(lǐng)域中,面臨著如何抗同道干擾及多徑衰落等諸多問題。智能天線利用數(shù)字信號處理的能力,合成天線陣列的輸入和輸出,以自適應(yīng)的方式發(fā)射和接收信號。也就是說,相應(yīng)于信號環(huán)境的改變,系統(tǒng)能自動改變其輻射方向圖,因而可大大提高系統(tǒng)容量、質(zhì)量及覆蓋范圍。

智能天線系統(tǒng)涵蓋如智能天線、相控陣、多路空分接入SDMA(Spatial Division Mulitiple Access、空間處理、數(shù)字波束成形以及自適應(yīng)天線等等多個方面。盡管如此,人們在習(xí)慣上還是將智能天線系統(tǒng)分為兩類,開關(guān)波束和自適應(yīng)陣列系統(tǒng)。

開關(guān)波束具有有限數(shù)目的、固定的、預(yù)定義的方向圖,其天線系統(tǒng)可形成多個固定的波束,在特定的方向上提高靈敏度。它從幾個預(yù)定義的、固定波束中選擇其一,檢測信號強度,當(dāng)移動臺越過扇區(qū)時,從一個波束切換到另一個波束。

自適應(yīng)天線具有無限數(shù)目的、隨時間調(diào)整的方向圖,該技術(shù)是目前最先進的智能天線方法,它采用多種較新的信號處理算法,可以有效地跟蹤、鎖定各種類型的信號,動態(tài)抑制其干擾到最小,而所希望的信號最大。

開關(guān)波束和自適應(yīng)天線這兩種系統(tǒng)都力圖根據(jù)用戶的位置來提高增益,但是只有自適應(yīng)天線系統(tǒng)能提供優(yōu)化增益。為了處理對方向敏感的信息,需要一個天線陣元陣列(通常4到12個陣元),其輸入被合成,用于自適應(yīng)地控制信號的發(fā)射。天線陣元可以設(shè)計成線性的、環(huán)型的或是平板結(jié)構(gòu),通常安裝在基站內(nèi)。

在智能天線技術(shù)中最復(fù)雜的應(yīng)用是SDMA。它采用先進的處理技術(shù)去鎖定和跟蹤固定的或是移動終端,自適應(yīng)地把發(fā)射信號對準(zhǔn)用戶,遠離干擾。采用這種自適應(yīng)技術(shù)能獲得較好的干擾抑制,有可能頻率的重復(fù)利用模式比標(biāo)準(zhǔn)的固定六角形的重復(fù)利用模式更有效。在本質(zhì)上,這種系統(tǒng)能夠根據(jù)多數(shù)用戶的位置自適應(yīng)地進行頻率分配。

智能天線系統(tǒng)的目的是在通過無線電信號的集中發(fā)射來提高系統(tǒng)信號質(zhì)量的同時,通過提高頻率的重復(fù)利用來擴大容量。根據(jù)覆蓋范圍所需的可用功率的大小,對從多個天線接收到的信號進行優(yōu)化合成,以集中能量發(fā)射,增大基站的覆蓋范圍,同時延長了手機待機時間。通過控制天線方向圖,提高了接收信號的C/I值,從而提高頻率復(fù)用率,減小簇的半徑,增加了容量。通過將來自陣列的信息合成,可使衰落和其它多徑傳輸中不希望有的結(jié)果最小化以降低成本,同時減小信道的有效時延擴展,支持較高的比特率,實現(xiàn)多徑抑制。另外,它還可以利用下行鏈路中多個天線輸入的合成,優(yōu)化可用的處理增益,降低功放成本,減小功耗,獲得較高的可靠性和功率效率。

智能天線技術(shù)還可以大大改善無線系統(tǒng)的性能以及減少用戶投資,能使PCS、GSM、WLL(無線局域網(wǎng))等的信號質(zhì)量和系統(tǒng)容量以及覆蓋范圍得到很大的提高。

考慮到目前空分多址接入技術(shù)的發(fā)展還不是十分成熟,為了解決頻譜日益緊張的問題,應(yīng)適當(dāng)考慮利用現(xiàn)有技術(shù)作為過渡,一個較好的方法就是采用固定的窄波束技術(shù)。對于頻分或時分多址接入方式,只要做好頻率規(guī)劃,可以復(fù)用距離很近的小區(qū)頻率,而不至于引起很強的小區(qū)間干擾。

由于SDMA引入空分多址后的容量改善要遠遠大于FDMA及TDMA,還具有容量共享等靈活性??梢韵胂?,隨著SDMA技術(shù)的成熟,它與CDMA技術(shù)的結(jié)合必然會成為潮流和趨勢,且可能成為第三代移動通信中多址技術(shù)的核心。

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