智能天线答辩课件.ppt

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1、智能天线的原理及应用汇报人:于秀青德庆央宗陈述内容智能天线的简介及其概念智能天线的现状及发展前景智能天线的原理智能天线的应用陈述内容智能天线的简介及其概念智能天线的现状及发展前景智能天线的原理智能天线的功能无线通信技术在不断发展。有限的无线频率资源面临着不断增长的通信需求,智能天线可以在某种程度上缓解这一矛盾。智能天线的简介及其概念智能天线系统(smartantennasystem)具有提高移动通信系统容量、质量和减少干扰的功能。现在移动通信系统正处于大力开展移动数据通信业务,逐步向第三代移动通信过渡的阶段,更需要解

2、决提高载波与干扰之比(称载干比,C/1)的问题,达到能提供更高数据传送速率和增大系统容量两大目标。应用智能天线系统将对上述两大目标的实现起重要的作用。以下是几中智能天线的实物图：智能天线的简介及其概念智能天线的简介及其概念智能天线的简介及其概念智能天线的简介及其概念智能天线的简介及其概念智能天线的基本概念智能天线指能够利用多个天线阵元的组合进行信号处理，自动调整发射和接收方向图，以针对不同的信号环境达到性能最优的天线。与普通天线以射频部分为主不同，智能天线包括射频部分以及信号处理和控制部。智能天线是一种安装在基站现场

3、的双向天线，通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性，并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。智能天线的简介及其概念1.1交换波束天线交换波束使用许多窄波束天线，每个指向一个微有不同的方向，以此覆盖整个120度扇区。当扇区内的移动用户移动时，系统内的智能天线从一个天线变换到另一个天线。波束转换天线具有有限数目的、固定的、预定义的方向图，通过阵列天线技术在同一信道中利用多个波束同时给多个用户发送不同的信号，它从几个预定义的、固定波束中选择其一，检测信号强度，当移动台越过扇区时，从一个波束切换到另

4、一个波束。在特定的方向上提高灵敏度，从而提高通信容量和质量。智能天线可以分为两种类型：交换波束天线和适应阵列。自适应天线阵列用在无线系统中一个关键题目是在视距（LOS）和非视距（NLOS）情况下的性能差异。在视距情况下，对接收到的信号进行加权、合并后产生一个天线图案，它的主波束方向就指向目标用户，而在其它方向上抑制干扰用户。此时，若天线阵元数大于到达的信号数，可以用信号处理中MUSIC、ESPRIT等现代谱估计算法来估计信号的到达角度，这样一个阵列至少可以在M－1个方向上形成方向图零点。在非视距情况下，无线信号的到

5、达经过了多次反射和多个途径（两条不同路径之间的相对时延大的必须作为两条独立的路径）。1.2自适应天线阵列智能天线的简介及其概念陈述内容智能天线的简介及其概念智能天线的现状及发展趋势智能天线的原理智能天线的功能智能天线的现状及发展前景一、智能天线的发展历程由于移动通信中无线信号的复杂性，所以这种根据通信情况实时调整天线特性的工作方式对算法的准确程度、运算量以及能够实时完成运算的硬件设备都有很高的要求。这决定了智能天线的发展是一个分阶段的、逐步完善的过程，目前通常将这种过程分为以下三个阶段（见下图）：智能天线的现状及发展

6、前景智能天线的现状及发展前景●第一阶段：开关波束转换。在天线端预先定义一些波瓣较窄的波束，根据信号的来波方向实时确定发送和接收所使用的波束，达到将最大天线增益方向对准有效信号，降低发送和接收过程中的干扰的目的。这种方法位于扇区天线和智能天线之间，实现运算较为简单，但是性能也比较有限。●第二阶段：自适应（最强）信号方向。根据接收信号的最强到达方向，自适应地调整天线阵列的参数，形成对准该方向的接收和发送天线方向图。这是动态自适应波束成形的最初阶段，性能优于开关波束转换，同时算法也较为复杂，但是还未达到最优的状态。第三阶段

7、：自适应最佳通信方式。根据得到的通信情况的信息，实时地调整天线阵列的参数，自适应地形成最大化有用信号、最小化干扰信号的天线特性，保持最佳的射频通信方式。这是理想的智能天线的工作方式，能够很大程度地提高系统无线频谱的利用率。但是其算法复杂，实时运算量大，同时还需要进一步探寻各种实际情况下的最佳算法。智能天线的现状及发展前景智能天线的现状及发展前景目前，基站普遍使用的是全向天线或者扇区天线，这些天线具有固定的天线方向图形式，而智能天线将具有根据信号情况实时变化的方向图特性。智能天线的现状及发展前景二、智能天线的发展前景未

8、来无线系统需要可以适用于各种通信环境的信号处理技术，因此未来智能天线设计的初始阶段必须认真地考虑在性能和复杂度之间折衷地优化。 首先，在物理层的可重配置性方面，为了使无线通信收发机可以工作在多参数连续改变的环境中，需要在收发机中采用可重新配置的自适应技术来调节结构，从而获得最好的性能。其次，在不同层之间的优化中，通过由OSI模型定义的高层之间