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智能天線在第3代移動(dòng)通信中的應(yīng)用研究

云知道

李榮 楊峰
在向第3代移動(dòng)通信系統(tǒng)(3G)發(fā)展過(guò)程中，迅速增加的業(yè)務(wù)量和有限的頻譜資源之間的矛盾日益突出 。運(yùn)營(yíng)商迫切希望提高系統(tǒng)的頻譜利用率從而提供更大的容量，智能天線正是解決這個(gè)矛盾的核心技術(shù)之一 。從智能天線原理入手，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用中的復(fù)雜度、使用成本等因素，重點(diǎn)介紹了智能天線在3G系統(tǒng)中的應(yīng)用，并具體分析了它的優(yōu)勢(shì)和存在的問(wèn)題 。最后針對(duì)國(guó)內(nèi)移動(dòng)通信市場(chǎng)的現(xiàn)狀，得出結(jié)論：在即將到來(lái)的第3代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，智能天線必將出現(xiàn)美好的應(yīng)用前景 。
要害詞 第3代移動(dòng)通信 智能天線 自適應(yīng)算法
隨著移動(dòng)通信的蓬勃發(fā)展，用戶數(shù)量迅速增加，頻譜資源越來(lái)越緊張，如何利用現(xiàn)有頻譜資源進(jìn)一步擴(kuò)展容量已成為移動(dòng)通信發(fā)展的要害問(wèn)題 。智能天線技術(shù)能夠降低系統(tǒng)干擾，提高系統(tǒng)容量和頻譜效率，因此受到業(yè)界的廣泛關(guān)注 。
【智能天線在第3代移動(dòng)通信中的應(yīng)用研究】 1、智能天線原理概述
智能天線也叫自適應(yīng)天線，由多個(gè)天線單元組成，每一個(gè)天線后接一個(gè)復(fù)數(shù)加權(quán)器，最后用相加器進(jìn)行合并輸出 。這種結(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)較復(fù)雜，每個(gè)天線后接的是一個(gè)延時(shí)抽頭加權(quán)網(wǎng)絡(luò)(結(jié)構(gòu)上與時(shí)域有限沖擊響應(yīng)均衡器相同) 。自適應(yīng)或智能的主要含義是指這些加權(quán)系數(shù)可以根據(jù)一定的自適應(yīng)算法進(jìn)行自適應(yīng)更新調(diào)整 。
智能天線的基本原理是：天線以多個(gè)高增益窄波束動(dòng)態(tài)地跟蹤多個(gè)期望用戶，在接收模式下，來(lái)自窄波束之外的信號(hào)被抑制，在發(fā)射模式下，能使期望用戶接收的信號(hào)功率最大，同時(shí)使窄波束照射范圍以外的非期望用戶受到的干擾最小 。智能天線是利用用戶空間位置的不同來(lái)區(qū)分不同用戶的 。不同于傳統(tǒng)的頻分多址(FDMA)、時(shí)分多址(TDMA)或碼分多址(CDMA)，智能天線引入第4種多址方式：空分多址(SDMA)，即在相同時(shí)隙、相同頻率或相同地址碼的情況下，仍然可以根據(jù)信號(hào)不同的中間傳播路徑而區(qū)分 。SDMA是一種信道增容方式，與其他多址方式完全兼容，從而可實(shí)現(xiàn)組合的多址方式，例如空分？碼分多址(SD-CDMA) 。智能天線與傳統(tǒng)天線概念有本質(zhì)的區(qū)別，其理論支撐是信號(hào)統(tǒng)計(jì)檢測(cè)與估計(jì)理論、信號(hào)處理及最優(yōu)控制理論，其技術(shù)基礎(chǔ)是自適應(yīng)天線和高分辨陣列信號(hào)處理 。
2、智能天線在3G系統(tǒng)中的應(yīng)用
歐、日、美等國(guó)非常重視智能天線技術(shù)在未來(lái)移動(dòng)通信方案中的地位與作用，已經(jīng)開展了大量的理論分析研究，同時(shí)也建立了一些技術(shù)試驗(yàn)平臺(tái) 。歐洲通信委員會(huì)(CEC)在RACE(researchintoadvancedcommunication in europe)計(jì)劃中實(shí)施了第一階段智能天線技術(shù)研究，由德國(guó)、英國(guó)、丹麥和西班牙合作完成 。日本的ATR光電通信研究所研制了基于波束空間處理方式的多波束智能天線 。而美國(guó)的ArrayComm公司和中國(guó)電信科學(xué)研究院信威公司也研制出應(yīng)用于無(wú)線本地環(huán)路(WLL)智能天線系統(tǒng) 。我國(guó)也早已將研究智能天線技術(shù)列入國(guó)家863-317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 。
2.1在WCDMA和CDMA2000中的應(yīng)用
第3代系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為一個(gè)可以提供相當(dāng)高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的系統(tǒng) 。但是，它們還會(huì)像第2代系統(tǒng)那樣受到空中信道質(zhì)量的限制 。標(biāo)準(zhǔn)化組織已經(jīng)熟悉到智能天線在改善這個(gè)矛盾方面所起的作用，并且在即將出臺(tái)的3G標(biāo)準(zhǔn)中制訂了相關(guān)的條款 。如WCDMA和CDMA2000都答應(yīng)在上行和下行鏈路為每個(gè)移動(dòng)用戶分配專門的導(dǎo)頻信道，但是將要求使用智能天線系統(tǒng) 。
對(duì)于WCDMA和CDMA2000系統(tǒng)而言，智能天線雖然是推薦配置，但是當(dāng)今的一些WCDMA和CDMA2000的基站產(chǎn)品已經(jīng)開始支持智能天線了 。

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