浅谈智能天线在移动通信中的应用 毕业论文

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四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)论文题目:浅谈智能天线在移动通信中的应用专业:通信技术班级:学号:姓名:指导教师:二〇一三年五月九日 四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书学生姓名学号班级专业通信技术设计（或论文）题目浅谈智能天线在移动通信中的应用指导教师姓名职称工作单位及所从事专业联系方式备注副教授四川信息职业技术学院设计（论文）内容：l介绍智能天线的发展现状及特点，阐述智能天线在移动通信中在的应用前景。l对智能天线的发展趋势做深入了解，详细阐述智能天线在移动通信中的应用。l必要的调研报告，论据。l撰写详细的毕业论文，观点明确，论据充足，层次清楚，不少于5000字。进度安排：l2013.2.1—2013.2.8，接受任务、消化任务；l2013.2.9—2013.2.18，查阅、手机资料，酝酿方案；l2013.2.19—2013.2.28，整理资料；l2013.3.1—2013.3.8，中期检查；l2013.3.9—2013.4.19整理思路，撰写论文；l2013.4.20—2013.4.30，检查修改完善论文；l2013.5.1—2013.5.9，准备答辩；l2013.5.9答辩主要参考文献、资料：[1]　吴伟陵．移动通信原理（第二版）．电子工业出版社，1998[2]　宋文涛．移动通信【M】．上海交通大学出版社，1996[3]何林娜．数字移动通信技术【M】．机械工业出版社，2004[4]丁奇，阳桢．大话移动通信．人民邮电出版社，2010-01-01[5]　(美) 格罗斯著 ，何业军，桂良启，李霞译．电子工业出版社，2009-12-01[6]　刘英，龚书喜著．移动通信系统中的天线．电子工业出版社，2011-05-01审批意见教研室负责人：年月日备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)目录摘　要1第1章　绪论2第2章　智能天线的实现3第3章　智能天线的基本原理4第4章　智能天线的诱人前景6第5章　智能天线的应用85.1　用于FDMA系统85.2　用于TDMA系统85.3　用于CDMA系统85.4　用于无线本地环路系统85.5　用于DECT、PHS等系统85.6　用于第三代移动通信9第6章　智能天线在第3代移动通信中的应用106.1　在WCDMA和CDMA2000中的应用106.2　在TD-SCDMA系统中的应用106.3　对系统性能的改善及需解决的问题116.3.1　智能天线对系统性能的改善116.3.2　在实际应用中需要解决的问题13第7章　移动通信采用智能天线的好处157.1　提高系统容量和频谱利用效率157.2　智能化的的信道分配和越区切换157.3　提高通信质量和传输效率15结　束　语17致　谢18参考文献19I 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)摘　要在移动通信领域，形成了一个新的研究热点—智能天线（smartantennas），本文论述了智能天线的两个主要类型和基本特性，介绍了智能天线研究动向和未来移动通信系统智能天线应用前景。智能天线最初广泛应用于雷达、声纳及军事通信领域，由于价格等因素一直未能普及到其它通信领域。近年来，随着移动通信的发展及对移动通信电波传播、组网技术、天线理论等方面的研究逐渐深入，智能天线开始用于具有复杂电波传播环境的移动通信。此外，随着移动用户数迅速增长和人们对通话质量要求的不断提高，要求移动通信网在大容量下仍具有较高的话音质量。经研究发现，在不增加系统复杂度的情况下，使用智能天线可满足服务质量和网络扩容的需要。经研究发现，智能天线可将无线电的信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向DOA（directionofarrival），旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。同时，利用各个移动用户间信号空间特征的差异，通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰，使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。在不增加系统复杂度的情况下，使用智能天线可满足服务质量和网络扩容的需要。实际上它使通信资源不再局限于时间域（TDMA）、频率域（FDMA）或码域（CDMA）而拓展到了空间域，属于空分多址（SDMA）体制。关键词　智能天线；移动通信；容量；覆盖第1页　共19页 第1章　绪论随着全球通信业务的迅速发展，作为未来个人通信主要手段的无线移动通信技术引起人们极大关注。如何消除同信道干扰(CCI)、多址干扰(MAI)与多径衰落的影响，成为人们在提高无线移动通信系统性能时考虑的主要因素。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，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。与其它日渐深入和成熟的干扰削除技术相比，智能天线技术在移动通信中的应用研究更显得方兴未艾并显示出巨大潜力。随着移动通信的发展，移动用户数目迅速增加，移动通信业务量的增长和有限的频谱资源的矛盾日益突出。解决上述矛盾的一种途径是提高频谱的有效利用率，近年来，智能天线作为提高频谱有效利用率的一种技术受到了广泛的关注。智能天线是在自适应滤波和阵列信号处理技术的基础上发展起来的。20世纪90年代初，随着移动通信的发展，阵列信号处理技术被引入移动通信领域，形成了智能天线这个新的研究领域。许多大学、科研机构和通信公司都对智能天线表现出了浓厚的兴趣，做了大量的研究。在未来的第三代移动通信系统中，智能天线将发挥重要的作用，我国提出的第三代移动通信系统标准TD—SCDMA把智能天线列为一项关键技术。第19页　共19页 第2章　智能天线的实现智能天线阵列系统主要包括天线阵列、自适应处理器和波束形成网络。天线阵列是收发射频信号的辐射单元。自适应处理器把有一定规律的激励信号转换成与各波束相对应的幅度和相位，提供给各辐射单元，用来确定波束形成网络各部分的增益。波束形成网络利用天线阵元产生的方向图，实现智能天线的各种应用。自适应处理器产生的各支路幅度和相位调整系数，是波束形成网络工作的重要依据。自适应处理器包括信号处理器和自适应算法器。信号处理器根据所需进行的信号处理，自适应算法器根据均方误差、信噪比、输出噪声功率等性能量度，用适当的算法调整方向图，形成网络的加权系数，使智能天线阵系统性能达到最优化。最初的智能天线采用复杂的模拟电路，如今采用数字波束形成(DBF)方式，用软件完成算法更新，也可采用数模相结合的处理方法，既保证处理精度，又保证处理速度及灵活性。此外，为了使智能天线具有良好性能，应根据具体的电波传播环境，选择相应的智能算法。采用软件无线电技术使系统具有良好的改善能力，提高系统性能。为了尽量减少对现有系统的改动，也可使用多波束智能天线。多波束天线利用多个指向固定的波束覆盖全方向，虽然不能实现信号最佳接收，但结构简单，便于实现，且无需判定所接收信号的方向。第19页　共19页 第3章　智能天线的基本原理智能天线的基本思想是利用各用户信号空间特征的差异，采用阵列天线技术，根据某个接收准则自动调节各天线阵元的加权向量，达到最佳接收和发射，使得在同一信道上接收和发送多个用户的信号而不互相干扰。采用智能天线技术能够有效地抑制与接收的信号方向不同的多径干扰、同信道干扰、多址干扰以及其他各种类型的有意或无意干扰，提高信号的传输质量，提高频谱的有效利用率，增大系统容量，因而智能天线在未来的无线通信系统中应用前景广阔。智能天线根据信号的空间特性差异区分信号，它在传统的时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)和码分多址(CDMA)之外引入了第四种多址方式:空分多址(SDMA)，即在相同时隙、相同频率或相同地址码的情况下，仍然可以根据信号不同的中间传播路径而区分。SDMA是一种信道增容方式，与其他多址方式完全兼容，从而可实现组合的多址方式，例如空分-码分多址(SD-CDMA)。智能天线与传统天线概念有本质的区别，其理论支撑是信号统计检测与估计理论、信号处理及最优控制理论，其技术基础是自适应天线和高分辨阵列信号处理。智能天线分为两大类:多波束天线阵列和自适应天线阵列，后者是智能天线的主要形式。多波束天线采用多个波束覆盖整个用户区，每个波束的指向固定，波束宽度随天线阵元数目的确定而确定，系统根据用户在小区中的位置选取相应的波束，使接收的信号最佳。自适应天线是一种控制反馈系统，它根据一定的准则，采用数字信号处理技术形成天线阵列的加权向量，通过对接收到的信号进行加权合并，在有用信号方向上形成主波束，而在干扰方向上形成零陷，从而提高信号的输出。智能天线的结构主要包括四部分：天线阵列、模数转换、自适应处理器，波束成型网络。1、天线阵列部分天线的阵元数量与天线阵元的配置方式对智能天线的性能有着重要的影响。2、模数转换下行是将模拟信号转换成数字信号，上行是将数字信号转换成模拟信号。3、自适应处理部分第19页　共19页 自适应处理器是根据自适应空间滤波器/波束成型算法和估计的来波方向等产生权值。4、波束成型网络波束成型网络进行动态自适应加权处理以产生期望的自适应波束。见下图3-1所示，智能天线的原理图：图3-1　智能天线的原理图以下是生活中常见的移动智能天线图，如见下图：如图3-2　生活中常见的智能天线第19页　共19页 第4章　智能天线的诱人前景美国、日本和欧洲的一些国家非常重视未来移动通信中智能天线的应用，已经开展了大量的理论分析和研究。我国早已将研究智能天线技术列入了国家863-317通信技术主题研究中的个人通信技术分项，许多专家及大学正在进行相关的研究。在连续获得ITU和3GPP通过的我国自主研发的TD—SCDMA技术体制中，就广泛用了智能天线和软件无线电技术。作为系统根基的SCDMA-WLL的现场运行结果，足以证明基于TD-SCDMA技术的第三代移动通信系统是可行和成熟的。欧洲在进行了基于DECT基站的智能天线技术研究后，继续进行诸如最优波束形成算法、系统性能评估等研究。日本某研究所提出了基于智能天线的软件天线概念，即用户所处环境不同，影响系统性能的主要因素亦不同，可通过软件采用相应的算法。美国的Metwave公司对用于FDMA、CDMA、TDMA系统的智能天线进行了大量研究开发；ArrayComm公司也研制了用于无线本地环路的智能天线系统；美国德州大学建立了智能天线试验环境；加拿大McMaster大学也对算法进行了研究。当前对智能天线的研究包括智能天线的接收准则及自适应算法；宽带信号波束的高速波束成形处理；用于移动台的智能天线技术；智能天线实现中的硬件技术；智能天线的测试平台及软件无线电技术研究等方面。通过智能天线进行空分多址，将基站天线的收发限定在一定的方向角范围内，其实质是分配移动通信系统工作的空间区域，使空间资源之间的交叠最小，干扰最小，合理利用无线资源。传统的全向或者定向天线效果并不理想，主要是由于空间资源分割是基于设计人员的经验知识，尽管可以在系统建成后，采取某些优化措施改进系统性能，但由于种种原因，这种优化的余地不大，而且工程量很大。与之相比，智能天线的优越性在于自身可以分析到达天线阵列的信号，灵活、优化地使用波束，减少干扰和被干扰的机会。这就是自适应天线阵列的智能化，它体现了自适应、自优化和自选择的概念，对当前移动通信系统的完善起到重大的推动作用。第19页　共19页 随着全球通信业务的迅速发展，作为未来个人通信主要手段的无线移动通信技术引起人们极大关注。如何消除同信道干扰(CCI)、多址干扰(MAI)与多径衰落的影响成为人们在提高无线移动通信系统性能时考虑的主要因素。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，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。与其它日渐深入和成熟的干扰削除技术相比，智能天线技术在移动通信中的应用研究更显得方兴未艾并显示出巨大潜力。第19页　共19页 第5章　智能天线的应用5.1　用于FDMA系统据研究，与通常的三扇区基站相比，C/I值平均提高约8dB，大大改善了基站覆盖效果；频率复用系数由7改善为4，增加了系统容量。在网络优化时，采用智能天线技术可降低无线掉话率和切换失败率。5.2　用于TDMA系统无线能量在时间和空间上都受到限制，智能波束切换规则可提高C/I指标。据研究，用4个30°天线代替传统的120°天线，C/I可提高6dB，提高了服务质量。在满足GSM系统C/I比最小的前提下，提高频率复用系数，增加了系统容量。5.3　用于CDMA系统在CDMA系统中，智能天线可进行话务均衡，将高话务扇区的部分话务量转移到容量资源未充分利用的扇区；通过智能天线灵活的辐射模式和定向性，可进行软/更软切换控制；智能天线的空间域滤波可改善远近效应，简化功率控制，降低系统成本，也可减少多址干扰，提高系统性能。5.4　用于无线本地环路系统在无线本地环路系统中，基站对收到的上行信号进行处理，获得该信号的空间特征矢量，进行上行波束赋形，达到最佳接收效果。由于本系统采用TDD方式，可将上行波束赋形数据直接用于下行发射信号，实现对下行波束的赋形。天线波束赋形等效于提高天线增益，改善了接收灵敏度和基站发射功率，扩大了通信距离，并在一定程度上减少了多径传播的影响。5.5　用于DECT、PHS等系统DECT、PHS都是基于TDD方式的慢速移动通信系统。欧洲在DECT基站中进行智能天线实验时，采用和评估了多种自适应算法，并验证了智能天线的功能。日本在PHS系统中的测试表明，采用智能天线可减少基站数量。近期受移动“本地通”业务的启发，我国一些地方提出利用PHS等技术建设“移动市话”，第19页　共19页 期望与蜂窝移动网争夺本地移动用户群。由于PHS等系统的通信距离有限，需要建立很多基站，若采用智能天线技术，则可降低成本。5.6　用于第三代移动通信采用智能天线技术可提高第三代移动通信系统的容量及服务质量，W-CDMA系统就采用自适应天线阵列技术，增加系统容量。在第三代移动通信系统中，我国SCDMA系统是应用智能天线技术的典型范例。SCDMA系统采用TDD方式，使上下射频信道完全对称，可同时解决诸如天线上下行波束赋形、抗多径干扰和抗多址干扰等问题。该系统具有精确定位功能，可实现接力切换，减少信道资源浪费。第19页　共19页 第6章　智能天线在第3代移动通信中的应用在向第3代移动通信系统(3G)发展过程中，迅速增加的业务量和有限的频谱资源之间的矛盾日益突出。运营商迫切希望提高系统的频谱利用率从而提供更大的容量，智能天线正是解决这个矛盾的核心技术之一。从智能天线原理入手，结合实际应用中的复杂度、使用成本等因素，重点介绍了智能天线在3G系统中的应用，并详细分析了它的优势和存在的问题。最后针对国内移动通信市场的现状，得出结论：在即将到来的第3代移动通信系统中，智能天线必将出现美好的应用前景。欧、日、美等国非常重视智能天线技术在未来移动通信方案中的地位与作用，已经开展了大量的理论分析研究，同时也建立了一些技术试验平台。欧洲通信委员会(CEC)在RACE计划中实施了第一阶段智能天线技术研究，由德国、英国、丹麦和西班牙合作完成。日本的ATR光电通信研究所研制了基于波束空间处理方式的多波束智能天线。而美国的ArrayComm公司和中国电信科学研究院信威公司也研制出应用于无线本地环路(WLL)智能天线系统。我国也早已将研究智能天线技术列入国家863-317通信技术主题研究中的个人通信技术分项，许多专家及大学正在进行相关的研究。6.1　在WCDMA和CDMA2000中的应用第3代系统被设计为一个可以提供相当高速的数据业务的系统。但是，它们还会像第2代系统那样受到空中信道质量的限制。标准化组织已经认识到智能天线在改善这个矛盾方面所起的作用，并且在即将出台的3G标准中制订了相关的条款。如WCDMA和CDMA2000都允许在上行和下行链路为每个移动用户分配专门的导频信道，但是将要求使用智能天线系统。对于WCDMA和CDMA2000系统而言，智能天线虽然是推荐配置，但是当今的一些WCDMA和CDMA2000的基站产品已经开始支持智能天线了。6.2　在TD-SCDMA系统中的应用TD-SCDMA(时分同步的码分多址)智能天线的高效率是基于上行链路和下行链路的无线路径的对称性(无线环境和传输条件相同)而获得的。第19页　共19页 此外，智能天线可减少小区间干扰，也可减少小区内干扰。智能天线的这些特性可显著提高移动通信系统的频谱效率。TD-SCDMA系统的智能天线是由8个天线单元的同心阵列组成的，直径为25cm。同全方向天线相比，它可获得较高的增益。其原理是使一组天线和对应的收发信机按照一定的方式排列和激励，利用波的干涉原理可以产生强方向性的辐射方向图，使用DSP(数字信号处理器)使主瓣自适应地指向移动台方向，就可达到提高信号的载干比，降低发射功率等目的。智能天线的上述性能允许更为密集的频率复用，使频谱效率得以显著地提高。由于每个用户在小区内的位置都是不同的。这一方面要求天线具有多向性，另一方面则要求在每一独立的方向上，系统都可以跟踪个别的用户。通过DSP控制用户的方向测量使上述要求可以实现。每用户的跟踪通过到达角进行测量。在TD-SCDMA系统中，由于无线子帧的长度是5ms，则至少每秒可测量200次，每用户的上下行传输发生在相同的方向，通过智能天线的方向性和跟踪性，可获得其最佳的性能。TDD(时分双工)模式的TD-SCDMA的进一步的优势是用户信号的发送和接收都发生在完全相同的频率上。因此在上行和下行两个方向中的传输条件是相同的或者说是对称的，使得智能天线能将小区间干扰降至最低，从而获得最佳的系统性能。6.3　对系统性能的改善及需解决的问题6.3.1　智能天线对系统性能的改善智能天线可以明显改善无线通信系统的性能，提高系统的容量。具体体现在下列方面：1、抗衰落高频无线通信的主要问题是信号的衰落，普通全向天线或定向天线都会因衰落使信号失真较大。如果采用智能天线控制接收方向，自适应地构成波束的方向性，可以使得延迟波方向的增益最小，降低信号衰落的影响。智能天线还可用于分集，减少衰落。在陆地移动通信中，电波传播路径由反射、折射及散射的多径波组成，随着移动台移动及环境变化，信号瞬时值及延迟失真的变化非常迅速，且不规则，造成信号衰落。采用全向天线接收所有方向的信号，或采用定向天线接收某个固定方向的信号，都会因衰落使信号失真较大。如果采用智能天线控制接收方向，天线自适应地构成波束的方向性，使得延迟波方向的增益最小，减小信号衰落的影响。第19页　共19页 智能天线还可用于分集，减少衰落。电波通过不同路径到达接收天线，其方向角各不相同，利用多副指向不同的自适应接收天线，将这些分量隔离开，然后再合成处理，即可实现角度分集。2、抑制干扰信号智能天线对来自各个方向的波束进行空间滤波。它通过对各天线元的激励进行调整，优化天线阵列方向图，将零点对准干扰方向，大大提高阵列的输出信干比，改善了系统质量，提高了系统可靠性。对于软容量的CDMA系统，信干比的提高还意味着系统容量的提高。用高增益、窄波束智能天线阵代替现有FD-MA和TDMA基站的天线。与传统天线相比，用12个30°波束天线阵列组成360°全覆盖天线的同频干扰要小得多。将智能天线用于CDMA基站，可减少移动台对基站的干扰，改善系统性能。抗干扰应用的实质是空间域滤波。智能天线波束具有方向性，可区别不同入射角的无线电波，可调整控制天线阵单元的激励“权值”，其调整方式与具有时域滤波特性的自适应均衡器类似，可以自适应电波传播环境的变化，优化天线阵列方向图，将其“零点”自动对准干扰方向，大大提高阵列的输出信噪比，提高系统可靠性。3、迅速解决稠密市区容量瓶颈为了满足移动通信业务的巨大需求，应尽量扩大现有基站容量和覆盖范围。要尽量减少新建网络所需的基站数量，必须通过各种方式提高频谱利用效率。方法之一是采用智能天线技术，用多波束板状天线代替普通天线。由于天线波束变窄，提高了天线增益及C/I指标，减少了移动通信系统的同频干扰，降低了频率复用系数，提高了频谱利用效率。使用智能天线后，毋需增加新的基站就可改善系统覆盖质量，扩大系统容量，增强现有移动通信网络基础设施的性能。未来的智能天线应能允许任一无线信道与任一波束配对，这样就可按需分配信道，保证呼叫阻塞严重的地区获得较多信道资源，等效于增加了此类地区的无线网容量。采用智能天线是解决稠密市区容量难题既经济又高效的方案，可在不影响通话质量情况下，将基站配置成全向连接，大幅度提高基站容量。当前我国正考虑大规模引入CDMA移动通信系统，但部分省市模拟系统占用了CDMA频段，必须采用清频手段解决此问题。使用智能天线，可大大改善模拟系统小区复用方式，增加模拟系统容量，即使清频也不会导致模拟系统资源匮乏，为CDMA系统留出频段。4、实现移动台定位第19页　共19页 目前蜂窝移动通信系统只能确定移动台所处的小区，如果增加定位业务，则可随时确定持机者所处位置，不但给用户和网络管理者提供很大方便，还可开发出更多的新业务。在陆地移动通信中，如果基站采用智能天线阵，一旦收到信号，即对每个天线元所连接收机产生的响应作相应处理，获得该信号的空间特征矢量及矩阵，由此获得信号的功率估值和到达方向，即用户终端的方位。通过此方法，用两个基站就可将用户终端定位到一个较小区域。6.3.2　在实际应用中需要解决的问题智能天线技术对无线通信，特别是CDMA系统的性能提高和成本下降都有巨大的好处。但是，在将智能天线用于CDMA系统时，必须考虑所带来的问题，并在标准和产品设计上解决这些问题。1、全向波束和赋形波束上述智能天线的功能主要是由自适应的发射和接收波束赋形来实现的，而且接收和发射波束赋形是依据基站天线几何结构、系统的要求和所接收到的用户信号。在移动通信系统中，智能天线对每个用户的上行信号均采用赋形波束，提高系统性能是非常直接的；但在用户没有发射、仅处于接收状态下，又是在基站的覆盖区域内移动时(空闲状态)，基站不可能知道该用户所处的方位，只能使用全向波束进行发射(如系统中的pilot、同步、广播、寻呼等物理信道)。一个全向覆盖的基站，其不同码道的发射波束是不同的，即基站必须能提供全向和定向的赋形波束。这样一来，对全向信道来说，将要求高得多的发射功率，这是系统设计时所必须考虑的。2、智能天线的校准在使用智能天线时，必须具有对智能天线进行实时自动校准的技术。在TDD系统中使用智能天线时是根据电磁场理论中的互易原理，直接利用上行波束赋形系数来进行下行波束赋形。但对实际无线基站，每一条通路的无线收发信机不可能是完全相同的，而且，其性能将随时期、工作电平和环境条件等因素变化。如果不进行实时自动校准，则下行波束赋形将受严重影响。这样，不仅得不到智能天线的优势，甚至完全不能通信。3、智能天线和其他抗干扰技术的结合目前，在智能天线算法的复杂性和实时实现的可能性之间必须进行折中。第19页　共19页 这样，实用的智能天线算法还不能解决时延超过一个码片宽度的多径干扰，也无法克服高速移动多普勒效应造成的信道恶化。在多径严重的高速移动环境下，必须将智能天线和其他抗干扰的数字信号处理技术结合使用，才可能达到最佳的效果。这些数字信号处理技术包括联合检测、干扰抵消及Rake接收等。目前，智能天线和联合检测或干扰抵消的结合已有实用的算法，而和Rake接收机的结合算法还在研究中。4、设备复杂性的考虑显然，智能天线的性能将随着天线阵元数目的增加而增加。但是增加天线阵元的数量，又将增加系统的复杂性。此复杂性主要是基带数字信号处理的量将成几何级数递增。现在，CDMA系统在向宽带方向发展，码片速率已经很高，基带处理的复杂性已对微电子技术提出了越来越高的要求，这就限制了天线元的数量不可能太多。按目前的水平，天线元的数量在6-16之间。考虑到国内不同的移动通信网络现状，对得到3G牌照的各个运营商来说，将会采用不同的3G标准和不同的演进道路，但智能天线将是运营商共同的选择。对于原本就没有建设2G移动通信网络的运营商来说，建设全新的网络非常适宜。如果选择建设TD-SCDMA系统，作为其核心技术，智能天线凭借其提高系统容量、减小移动台发射功率等方面的优势，将会有效地降低运营商的投资并提高其经济收益。而对于已经建设GSM或CDMA网络的运营商，分别过渡到WCDMA和CDMA2000系统将是最佳选择。对这些运营商而言，智能天线虽然只作为一种推荐配置，但是它可以显著提高无线网络的容量，由于我国大城市的人口密度一般都很高，因而这一优势对我国的运营商尤其重要。与此同时，由于智能天线技术的使用，提高了小区的信号质量，减少了邻近小区的干扰，因此也扩大了覆盖范围。而智能天线技术的干扰缓解机制对系统也有改善：由于整体噪声水平的降低，信号功率能够集中于特定的用户终端，基站和用户终端仅仅需要较小的发射功率就能够达到同样的信号质量水平。尽管智能天线技术要求配置多个天线，增加了功率放大器的数量，但更重要的是，功率放大器的发射功率有较大的减少，功率放大器的单价大大下降；由于大功率宽带放大器制造工艺复杂，成本高昂，所以使用多个低功率放大器反而大大节约了投资，同时还提高了整个功放子系统的可靠性。第19页　共19页 第7章　移动通信采用智能天线的好处7.1　提高系统容量和频谱利用效率智能天线通过以下途径来提高系统容量和频谱利用率:1、产生多个窄波束来对准移动用户，以致处于发射状态时能减少对附近小区移动用户的共信道干扰，处于接收状态时各种干扰信号因落入方向图零点而被抑制；2、具有空分多址性能。假设智能天线形成N个波束来跟踪移动用户，那么在理论上，该小区内相同的频率就可重复利用N次，系统的容量增加N倍，或者在容量不变的情况下，服务的小区面积可增加N1r倍(r是电波传播损耗因子，通常为4)；3、智能天线还能明显提高接收信号的信噪比，改善系统的服务质量，意味着在不提高服务质量的条件下可增加用户数量。研究表明，现有蜂窝移动通信系统的每个基站都使用四单元的智能天线后，系统的容量可提高7倍，而在同样条件下，采用四个固定波束的天线只能增加1倍的容量。以上结果都是与全向天线相比而言。7.2　智能化的的信道分配和越区切换智能天线采用数字信号方式将各支路的有用信号保留到A/D变换之后，借助于阵列信号处理，可对各种信号(包括通信信号和干扰信号)的参数(如信号个数、频率、到达角等)进行估计，对移动用户进行定位和跟踪。有了这些重要信息，智能天线就能打破传统按固定边界小区分配信道数的思路，将其波束覆盖的区域定义为一个智能小区，根据该小区内用户群业务量的大小，实时分配信道，大大提高了信道利用率。由于智能天线能够随时提供移动用户的位置信息，控制中心就可利用它们计算出用户的移动速度和方向，非常容易实现越区切换。这种所谓的“智能切换”，既不同于“硬切换”，也不同于“软切换”。7.3　提高通信质量和传输效率智能天线用于移动通信系统后，能明显改善BER性能。对于一个CDMA移动通信系统，当小区内有K个用户同时工作时，在采用RLS算法的智能天线和全向天线两种情况下，BER的表达式分别如下:第19页　共19页 其中，Q(X)是标准Q函数，G是CDMA系统处理增益，β值为0.05513，D是智能天线增益。此外，智能天线还能有效地提高接收信号的信噪比、降低码间串扰和通信过程中的掉话率，提高通信质量。与固定波束的天线相比，智能天线窄波束产生的增益一方面可降低发射台的功率，另一方面可减小移动终端的体积和重量、延长终端电池的使用寿命，或可以采用更小的电池，降低整个系统的成本。第19页　共19页 结　束　语经过三个多月的努力，浅谈智能天线在移动通信中的应用的论文终于完成了，在毕业设计的整个过程中，我遇到了很多不懂的问题，但在老师和同学的帮助下都一一的解决了，在这个过程中，我学习到很多有用的知识。在此过程中，我明白毕业设计不只是复制、粘贴那么的简单，首先，是让我们对自己所写的事物进行了解，就像我现在写的论文一样，虽然我们经常在生活中看到智能天线，但要自己写一份关于它的详细的理论出来，我却觉得它是那么的陌生。刚开始写的是时候，一点头绪也没有，通过收集资料的过程中，我学到了很多知识，让我对智能天线有了较深入的了解，也体会到智能天线对于我们的重要意义。同时，这不只是一份毕业设计，也是学校给我们安排的一个自主学习的机会，让我们学习如何收集、整理我们所要的资料。通过这次毕业设计让我明白，我们不管做什么事情之前都应该做好充分的准备，有系统的思维方式，而且要细心，有耐心，要学会收集、处理、识别有用的资料，不断的学习，丰富自己的学识，只有这样我们才能不断的进步。第19页　共19页 致　谢本论文是在我的指导老师——老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。在我撰写论文的过程中刘老师倾注了大量的心血和汗水，无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了刘老师悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是她广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益，在此表示真诚地感谢和深深的谢意，我还要感谢在一起愉快的度过毕业设计小组的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。在毕业设计即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到毕业设计的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意！回首在学校的日子，很快就要结束三年的大学生活，心里百感交集，有兴奋、期待，也有不舍和失落，不管怎样，我们始终都要向前看，向前进。在此，再次感谢陪我走过这三年的老师和同学，因为有你们，在这里的三年才如此精彩，谢谢！第19页　共19页 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)参考文献[1]　吴伟陵，牛凯．移动通信原理（第二版）．电子工业出版社，1998[2]　宋文涛，移动通信【M】．上海交通大学出版社，1996[3]　何林娜，数字移动通信技术【M】机械工业出版社，2004[4]　丁奇，阳桢．大话移动通信．人民邮电出版社，2010[5]　(美)格罗斯，何业军，桂良启，李霞译．电子工业出版社，2009[6]　刘英，龚书喜．移动通信系统中的天线．电子工业出版社，2011第19页　共19页 四川信息职业技术学院毕业设计（论文）评语学生姓名学号班级专业通信技术设计（论文）题目浅谈智能天线在移动通信中的应用指导教师指导老师考核意见等级：指导教师：答辩评语等级：答辩老师：总评成绩等级：考核小组组长：备注以上两项成绩综合后，指导老师考核成绩占总分的60%，答辩成绩占总分的40%，按五级记分（优、良、中、及格、不及格）。