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1、第12期电 子 学 报Vol.28No.122000年12月ACTAELECTRONICASINICADec.2000无线系统中的智能天线赵瑞锋,谈振辉,蒋海林(北方交通大学电子信息工程学院,北京100044) 摘 要:本文介绍了智能天线在未来移动通信系统中的重要作用.分别介绍了多波束天线和自适应天线阵,阐明了智能天线的定义、组成.着重介绍了在自适应天线阵通信系统中的时空信号模型、空间信道模型和时空通信理论,比较了智能天线中的智能算法.最后,结合智能天线技术的应用进展,探讨了实现智能天线的难点和发展前景.关键词:智能天线;移
2、动通信系统;数字波束形成+中图分类号:TN82114文献标识码:A文章编号:037222112(2000)1220077204SmartAntennasforWirelessSystemsZHAORui2feng,TANZhen2hui,JIANGHai2lin(SchoolofElectronicInformationEngineering,NorthernJiaotongUniversity,Beijing100044,China)Abstract:Inthispaper,theroleofsmartantennainfutur
3、emobilecommunicationsystemisintroduced.Weintroducedmulti2beamandadaptivearrayantenna,givingthedefinitionandstructure.Thespatialandtemporalcommunicationtheory,spatialandtem2poralchannelmodelandspace-timesignalmodelareemphasized,thealgorithmsinsmartantennasarecompared.Fi
4、nallyapplicationprospectanddifficultiesarediscussed.Keywords:smartantenna;mobilecommunicationsystem;digitalbeamforming1 引言2 智能天线技术 随着全球通信业务的迅速发展,作为未来个人通信主要 智能天线分为两大类:多波束天线和自适应天线阵.智能[1]天线不同于常规的扇区天线和天线分集方法,通过在基站使手段的无线移动通信技术引起了极大的关注.如何消除同信道干扰(CCI)、多址干扰(MAI)、码间串扰(ISI)与多径
5、衰落用全向收发智能天线,为每个用户提供一个窄的定向波束,使的影响成为提高无线通信系统性能的主要课题,ISI和CCI已信号在有限的方向区域发送和接收,充分利用了信号发射功[2]率,降低了信号全向发射带来的电磁污染与相互干扰.智能天经成为第三代移动通信急需解决的问题.当时延较小时,在时域使用传统的均衡器可以解决这些问题,但是当时延较大线采用数字方法实现波束成形,即数字波束形成DBF(Digital时,均衡器的复杂性增大.而智能天线是一组空间概念上的天BeamForming).图1为M元智能天线的原理图:线,其输出是对每个天线输出合并的结
6、果.智能天线根据到达多波束天线方向(DOA)的不同来减小干扰,即使延时较大,系统的复杂性利用多个并行波也不会增加.将智能天线和传统的均衡器组合可以互相弥补束覆盖整个用户缺点,从而提高系统的性能.智能天线不仅涉及到时间域而且区,每个波束的指涉及到空间域,因此基于智能天线的时空信号处理成为第三向是固定的,波束代移动通信系统的一项关键技术.宽度也随阵元数智能天线利用数字信号处理技术,产生空间定向波束,使目的确定而确定. 图1M元的天线阵的方框图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随着用户在小区号到达方向,达到充分高效利用移
7、动用户信号并删除或抑制中的移动,基站选择不同的相应波束,使接收信号最强.干扰信号的目的.使用智能天线将在以下方面提高未来移动自适应天线阵是通过反馈控制方式连续调整本身方向图[3]的天线阵.一般采用4-16天线阵元结构,阵元间距1/2波通信系统的性能:(1)扩大系统的覆盖区域;(2)提高系统容量和频谱利用效率;(3)提高数据传输速率;(4)降低基站发射长.阵元分布方式有直线型、圆环型和平面型.自适应天线系功率,节省系统成本,减少信号间干扰与电磁环境污染.统采用数字信号处理技术识别用户信号到达方向,并在此方收稿日期:1999208218
8、;修回日期:2000202208基金项目:国家自然科学基金(No.69872001)©1994-2006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.h
