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智能天线在未来移动通信系统中的应用
智能天线是近年来移动通信领域中的一个研究热点,是解决频率资源匮乏的有效途径,同时还可以提高系统容量和通信质量。智能天线利用数字信号处理技术,产生空间定向波束,使天线主波束对准用户信号到达方向,旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向,以达到充分高效利用移动用户信号并消除或抑制干扰信号的目的。智能天线是一个具有良好应用前景且尚未得到充分开发的新技术,是第三代移动通信系统中不可或缺的关键技术之一。

智能天线
自适应天线是采用迭代自适应算法、应用于抗干扰军用通信的阵列天线。智能天线是一种应用于个人通信,能够根据所处的电磁环境智能地调节自身参数,是保持系统最佳性能的阵列天线。自适应智能天线是智能天线的一种。
智能天线最初广泛应用于雷达、声纳及军用通信领域,由于价格等因素一直未能普及到其他通信领域。近年来,现代数字信号处理技术发展迅速,DSP芯片处理能力不断提高,芯片价格已经可以为现代通信系统所接受。同时,利用数字技术在基带形成天线波束已成为可能,以此代替模拟电路,提高了天线系统的可靠性与灵活性,智能天线技术因此开始在移动通信中得到应用。
智能天线通过各阵元信号的加权幅度和相位来改变阵列的方向图形状,具有测向和调零功能,能够把主波束对准入射信号并自适应实时地跟踪信号,同时将零点对准干扰信号,从而抑制干扰信号,提高信号的信噪比,改善整个通信系统的性能及能够识别不同入射方向的直射波和反射波。智能天线的这一特点,在共信道干扰、多径衰落干扰日益严重的今天,可谓独具一格。
智能天线不同于常规的扇区天线和天线分集,它在基站使用全向收发智能天线,可以为每个用户提供一个很窄的定向波束,充分利用了信号发射功率,降低了信号全向发射带来的电磁污染与相互干扰。
与传统的TDMA、FDMA或CDMA方式相比,智能天线引入了第四维多址方式:空分多址(SDMA)方式。在相同的时隙、频率或相同的地址码的情况下,用户仍可以根据信号的不同空间传播路径而区分。
智能天线能自适应调节天线增益,从而较好地解决远近效应问题,为移动台的进一步简化提供了条件。越区切换是根据基站接收的移动台功率的电平来判断的,由于阴影效应和多径衰落的影响,常常导致错误的越区切换,在相邻小区应用智能天线可以实时测量和记录移动台的位置和速度,为越区切换提供更可靠的依据。

研究内容和发展动态
智能天线是一个综合性的课题,其涉及的领域包括信号处理、无线电波传输、通信系统和通信阵列。
世界各国都投入了大量人力和物力进行这方面的研究并已经取得了成果。
中国推出的TD-SCDMA是一种TDD模式技术,比起FDD来说更适用于上、下行不对称的业务环境,是多时隙的TDMA与直扩CDMA、同步CDMA技术合成的新技术。同时,采用了先进的智能天线技术,即采用八阵元环形自适应阵列,工作射频为1785~1805MHz;采用TDD双工方式,充分利用了TDD上、下行链路在同一频率上工作的优势,收发间隔10ms。接收机灵敏度最大可提高9dB,这样可大大增加系统容量、降低发射功率、更好地克服无线传播中遇到的多径衰落问题。另外,在TD-SCDMA中还采用联合检测、软件无线电、接力切换等技术,从而使系统在性能上有了较大程度的提高,在硬件制造方面降低了成本。
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