【正文】 天 線 是 一 種 空 分 多 址 的 信 號(hào) 處 理 技 術(shù) ， 它 是 由 多 個(gè) 天 線 按 一 定 結(jié) 構(gòu)排 列 組 成 的 天 線 陣 ， 它 通 過 調(diào) 節(jié) 各 陣 元 接 收 信 號(hào) 的 加 權(quán) 幅 度 和 相 位 來 改 變 陣列 的 方 向 圖 形 狀 ， 即 自 適 應(yīng) 或 以 預(yù) 制 方 式 控 制 波 束 幅 度 、 指 向 和 零 點(diǎn) 位 置 ，作者：劉學(xué)民 第 15 頁(yè) 共 1622頁(yè)使 波 束 總 是 指 向 期 望 方 向 ， 而 零 點(diǎn) 指 向 干 擾 方 向 ， 實(shí) 現(xiàn) 波 束 隨著用戶走，從而 提 高 天 線 的 增 益 和 信 干 噪 比 (SignaltoInteiferenceNoiseRatio， sINR)。由 于 陣 列 波 束 的 強(qiáng) 指 向 性 ， 在 下 行 方 向 上 有 選 擇 的 發(fā) 射 ， 降 低 了 基 站 發(fā)射 功 率 。在 上 行 方 向 可 以 有 效 地 減 少 多 徑 干 擾 ， 提 高 系 統(tǒng) 的 容 量 。 智 能 天 線 的基 本 組 成 框 圖 如 圖 31 所 示 圖 31 智能天線的基本框圖智 能 天 線 按 權(quán) 系 數(shù) 調(diào) 節(jié) 方 式 的 不 匾 可 分 為 兩 大 類 :多 波 束 天 線 (也 稱 作 波束 切 換 智 能 天 線 陣 列 )與 自 適 應(yīng) 天 線在 圖 31 中 ， 若 智 能 天 線 的 波 束 控 別 部 分 使 用 波 束 切 換 控 制 ， 則 稱 其 為波 束 切 換 天 線 15。 波 束 切 換 天 線 利 用 多 個(gè) 并 行 波 束 覆 蓋 整 個(gè) 用 戶 區(qū) ， 每 個(gè) 波束 的 指 向 是 固 定 的 ， 波 束 寬 度 隨 陣 元 數(shù) 目 而 定 16。 隨 著 用 戶 在 小 區(qū) 扣 移 動(dòng) ，基 站 選 擇 不 同 的 相 應(yīng) 波 束 ， 使 接 收 信 號(hào) 最 強(qiáng) 17。切 換 波 束 方 式 是 將 空 間 分 成 扇 區(qū) ， 己 在 蜂 窩 系 統(tǒng) 中 應(yīng) 用 。 采 用 120 度 扇區(qū) 的 系 統(tǒng) 可 認(rèn) 為 是 一 個(gè) 三 波 束 的 波 束 切 換 系 統(tǒng) 。 智 走 天 線 切 換 波 束 采 用 更 窄的 波 束 ， 進(jìn) 一 步 將 宏 扇 區(qū) 分 為 幾 個(gè) 微 扇 區(qū) 。 當(dāng) 移 動(dòng) 臺(tái) 用 戶 進(jìn) 入 公 扇 區(qū) 時(shí) ， 切換 波 束 系 統(tǒng) 選 擇 一 個(gè) 收 到 最 強(qiáng) 信 號(hào) 的 波 束 用 于 該 用 戶 。 用 戶 呼 叫 時(shí) ， 系 統(tǒng) 不斷 監(jiān) 視 信 號(hào) 強(qiáng) 度 ， 需 要 時(shí) 可 以 轉(zhuǎn) 入 另 一 個(gè) 波 束 。切 換 波 束 方 式 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 相 對(duì) 于 全 向 波 束 和 120 度 扇 區(qū) 系 統(tǒng) ， 切 換 波 束 能夠 提 供 更 大 的 SINR， 更 大 的 覆 蓋 范 圍 或 更 小 的 發(fā) 射 功 率 ， 可 以 一 定 程 度 減少 時(shí) 延 擴(kuò) 展 。結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 造 價(jià) 低 廉 ， 投 資 風(fēng) 險(xiǎn) 少 。比 較 容 易 與 現(xiàn) 有 基 站 系 統(tǒng) 連 接 。作者：劉學(xué)民 第 16 頁(yè) 共 1622頁(yè)只 需 檢 測(cè) 信 號(hào) 強(qiáng) 度 以 確 定 所 用 波 束 ， 無(wú) 須 更 準(zhǔn) 確 地 對(duì) 用 戶 方 向 進(jìn) 行 判 定 或 者估 計(jì) 。能 以 波 束 切 換 速 度 (通 常 這 個(gè) 速 度 可 以 很 高 )實(shí) 現(xiàn) 跟 蹤 。 該 方 式 的 缺 點(diǎn) 是波 束 切 換 中 的 各 權(quán) 直 系 數(shù) 只 能 從 預(yù) 先 計(jì) 算 好 的 幾 組 中 挑 選 ， 因 而 它 不 能 完 全實(shí) 現(xiàn) 自 適 應(yīng) 任 意 指 向 ， 在 理 論 上 是 準(zhǔn) 最 優(yōu) 的 。 波 束 切 換 天 線 具 有 有 限 數(shù) 目 的 、固 定 的 、 預(yù) 定 義 的 方 向 圖 。 實(shí) 際 中 ， 信 號(hào) 未 必 在 固 定 波 束 中 心 ， 當(dāng) 用 戶 位 于波 束 邊 緣 ， 干 擾 信 號(hào) 在 波 束 中 心 時(shí) ， 接 收 效 果 最 差 ， 所 以 多 波 束 天 線 不 能 實(shí)現(xiàn) 信 號(hào) 的 最 佳 接 收 ， 不 能 實(shí) 現(xiàn) 自 適 應(yīng) 干 擾 置 零 ， 干 擾 抑 制 差 波 束 數(shù) 量 增 加 時(shí) ，干 擾 會(huì) 從 副 瓣 進(jìn) 入 。 同 時(shí) 期 望 用 戶 信 號(hào) 也 要 通 過 副 瓣 進(jìn) 入 各 個(gè) 波 束 ， 若 要 充分 利 用 各 波 束 的 信 號(hào) ， 在 用 戶 多 時(shí) 處 理 變 得 復(fù) 雜 。對(duì) 靠 近 期 望 信 號(hào) 方 向 的 多 徑珍 量 抑 制 能 力 差 ， 對(duì) 多 徑 信 號(hào) 的 角 度 分 布 較 自 適 應(yīng) 天 線 系 統(tǒng) 更 為 敏 感 。 在 有陰 影 、 干 擾 .寬 的 角 度 擴(kuò) 散 時(shí) 可 能 出 現(xiàn) 虛 假 鎖 定 。 不 能 對(duì) 多 徑 分 量 進(jìn) 行 適 當(dāng) 的合 并 。 當(dāng) 用 戶 橫 向 運(yùn) 勸 時(shí) ， 波 束 及 波 束 交 疊 產(chǎn) 生 的 增 益 變 化 將 使 信 號(hào) 功 率 起伏 較 大 。 自 適 應(yīng) 天 線在 圖 31 中 ， 若 智 能 天 線 的 波 束 控 制 部 分 使 用 自 適 應(yīng) 算 法 ， 則 稱 其 為 自適 應(yīng) 天 線 。自 適 應(yīng) 天 線 使 用 自 適 應(yīng) 算 法 來 調(diào) 整 改 變 天 線 中 的 加 權(quán) 系 數(shù) ， 使 得 天 線 陣的 主 波 束 (即 增 益 最 大 的 方 向 )對(duì) 準(zhǔn) 用 戶 信 號(hào) 方 向 ， 而 在 干 擾 方 向 形 成 零 陷 (即較 低 的 增 益 )， 從 而 達(dá) 到 抑 制 干 擾 ， 實(shí) 現(xiàn) 期 望 信 號(hào) 的 最 佳 接 收 。在 最 優(yōu) 波 束 形 成 技 術(shù) 中 ， 權(quán) 矢 量 是 由 最 小 化 某 一 代 價(jià) 函 數(shù) 而 確 定 的 。 當(dāng)代 價(jià) 函 數(shù) 最 小 時(shí) ， 陣 列 輸 出 端 的 信 號(hào) 質(zhì) 量 最 優(yōu) 。 在 計(jì) 算 權(quán) 矢 量 時(shí) ， 通 信 系 統(tǒng)最 常 用 的 兩 個(gè) 準(zhǔn) 則 是 最 小 均 方 誤 差 (MinimumMeansquareErmr， MMsE)準(zhǔn)則 和 最 小 二 乘 (玩 astSquare， LS)準(zhǔn) 則 。 確 定 權(quán) 矢 量 的 自 適 應(yīng) 算 法 可 有 多 種 選擇 ， 在 本 文 接 下 來 的 章 節(jié) 中 將 會(huì) 介 紹 ， 實(shí) 際 中 可 根 據(jù) 需 要 選 擇 不 同 的 算 法 。與 波 束 切 換 天 線 相 比 ， 自 適 應(yīng) 天 線 的 方 向 圖 是 根 據(jù) 期 望 信 號(hào) 和 干 擾 的 不同 波 達(dá) 方 向 動(dòng) 態(tài) 調(diào) 整 的 ， 當(dāng) 期 望 信 號(hào) 和 干 擾 靠 得 比 較 近 時(shí) ， 仍 然 可 以 有 效 地抑 制 干 擾 。 其 SINR 改 善 優(yōu) 于 波 束 切 換 方 式 ， 從 而 增 加 了 系 統(tǒng) 容 量 ， 提 高 了頻 譜 利 用 率 。而 且 可 以 對(duì) 期 望 用 戶 的 多 徑 信 號(hào) 合 成 ， 利 用 路 徑 分 集 。 自 適 應(yīng) 天線 雖 然 從 理 論 上 可 以 達(dá) 到 最 優(yōu) ， 但 確 定 權(quán) 矢 量 的 各 種 算 法 均 存 在 計(jì) 算 量 大 ，收 斂 速 度 慢 ， 在 某 些 情 況 下 甚 至 可 能 出 現(xiàn) 錯(cuò) 誤 收 斂 等 缺 點(diǎn) 。 實(shí) 際 信 道 條 件 下作者：劉學(xué)民 第 17 頁(yè) 共 1622頁(yè)當(dāng) 干 擾 較 多 、 多 徑 嚴(yán) 重 ， 特 別 是 信 道 快 速 變 化 ， 很 難 對(duì) 某 一 用 戶 進(jìn) 行 實(shí) 時(shí) 跟蹤 。 但 是 從 理 論 角 度 看 ， 自 適 應(yīng) 天 線 能 夠 實(shí) 現(xiàn) 系 統(tǒng) 的 最 佳 性 能 ， 是 未 來 無(wú) 線通 信 的 理 想 目 標(biāo) 。 而 高 效 、 快 速 的 自 適 應(yīng) 算 法 是 自 適 應(yīng) 天 線 實(shí) 用 化 的 關(guān) 鍵 。故 本 文 主 要 研 究 自 適 應(yīng) 天 線 中 的 自 適 應(yīng) 算 法 。作者：劉學(xué)民 第 18 頁(yè) 共 1622頁(yè)第 4 章 對(duì)國(guó)產(chǎn) 3G 的研究的展望 本 文 在 詳 盡 的 實(shí) 驗(yàn) 方 法 和 理 論 分 析 上 ， 采 用 理 論 與 試 驗(yàn) 相 結(jié) 合 的 方 法 研究 了 智 能 天 線 技 術(shù) 和 聯(lián) 合 檢 測(cè) 技 術(shù) 對(duì) 國(guó) 產(chǎn) 3G 技 術(shù) 的 影 響 ， 進(jìn) 行 了 詳 細(xì) 的 仿真 ， 并 得 出 結(jié) 論 。3G 已 經(jīng) 成 為 不 可 阻 擋 的 趨 勢(shì) ， 4G 也 蓄 勢(shì) 待 發(fā) ， 目 前 主 流 4G 技 術(shù) LTE 已經(jīng) 進(jìn) 行 了 測(cè) 試 18。 4G 通 信 是 一 個(gè) 比 3G 通 信 更 完 美 的 新 無(wú) 線 世 界 ， 它 將 可 創(chuàng)造 出 許 多 消 費(fèi) 者 難 以 想 象 的 應(yīng) 用 19。 4G 具 有 如 下 特 點(diǎn) ： 首 先 ， 傳 輸 速 率 快 ， 其 最 大 數(shù) 據(jù) 傳 輸 速 率 超 過100Mbit/s， 是 目 前 移 動(dòng) 電 話 數(shù) 據(jù) 傳 輸 速 率 的 1 萬(wàn) 倍 ， 也 是 3G 移 動(dòng) 電 話 速 率的 50 倍 。 為 了 達(dá) 到 4G 網(wǎng) 絡(luò) 所 需 要 達(dá) 到 的 速 率 要 求 ， 現(xiàn) 在 的 移 動(dòng) 運(yùn) 營(yíng) 商 必 須部 署 更 多 的 基 站 20。 有 人 粗 略 計(jì) 算 過 ， 為 達(dá) 到 10 倍 于 3G 的 速 率 ， 4G 至 少 需要 3 倍 于 現(xiàn) 有 基 站 的 數(shù) 量 。 其 次 ， 網(wǎng) 絡(luò) 頻 譜 更 寬 。 4G 手 機(jī) 將 可 以 提 供 高 性 能 的 匯 流 媒 體 內(nèi) 容 ， 并 通過 ID 應(yīng) 用 程 序 成 為 個(gè) 人 身 份 鑒 定 設(shè) 備 。 它 也 可 以 接 受 高 分 辨 率 的 電 影 和 電視 節(jié) 目 ， 從 而 成 為 合 并 廣 播 和 通 信 的 新 基 礎(chǔ) 設(shè) 施 中 的 一 個(gè) 紐 帶 。 4G 技 術(shù) 支 持的 終 端 必 將 是 多 模 式 、 多 頻 段 、 支 持 多 業(yè) 務(wù) 的 智 能 終 端 ， 融 合 和 共 存 是 其 發(fā)展 趨 勢(shì) ， 因 此 ， 可 以 預(yù) 測(cè) 4G 將 擁 有 龐 大 的 用 戶 市 場(chǎng) 。 最 后 ， 兼 容 性 更 好 。 4G 有 望 集 成 不 同 模 式 的 無(wú) 線 通 信 ———從 無(wú) 線 局 域網(wǎng) 和 藍(lán) 牙 等 室 內(nèi) 網(wǎng) 絡(luò) 、 蜂 窩 信 號(hào) 、 廣 播 電 視 到 衛(wèi) 星 通 信 ， 移 動(dòng) 用 戶 可 以 自 由地 從 一 個(gè) 標(biāo) 準(zhǔn) 漫 游 到 另 一 個(gè) 標(biāo) 準(zhǔn) 。 因 此 ， 從 這 個(gè) 角 度 來 看 ， 未 來 的 第 四 代 移動(dòng) 通 信 系 統(tǒng) 應(yīng) 當(dāng) 具 備 全 球 漫 游 ， 接 口 開 放 ， 能 跟 多 種 網(wǎng) 絡(luò) 互 聯(lián) ， 終 端 多 樣 化以 及 能 從 第 三 代 平 穩(wěn) 過 渡 等 特 點(diǎn) 。 本 人 從 理 論 和 實(shí) 驗(yàn) 兩 方 面 詳 細(xì) 研 究 了 智 能天 線 技 術(shù) 對(duì) 國(guó) 產(chǎn) 3G 標(biāo) 準(zhǔn) 的 影 響 。 并 通 過 認(rèn) 真 細(xì) 致 的 實(shí) 驗(yàn) 。 在 以 后 的 理 論 分析 與 實(shí) 驗(yàn) 中 ， 我 們 準(zhǔn) 備 從 以 下 幾 個(gè) 方 面 改 進(jìn) 。（ 1） 在 公 式 理 論 推 到 方 面 ， 可 以 探 索 運(yùn) 用 其 他 的 數(shù) 學(xué) 方 法 和 物 理 方 法 ，簡(jiǎn) 化 計(jì) 算 方 法 ， 設(shè) 計(jì) 更 有 效 的 算 法 。（ 2） 在 實(shí) 驗(yàn) 模 擬 與 仿 真 方 面 ， 隨 著 計(jì) 算 機(jī) 軟 件 的 高 速 發(fā) 展 ， 可 以 運(yùn) 用 其他 軟 件 編 譯 ， 以 簡(jiǎn) 化 程 序 設(shè) 計(jì) ， 方 便 操 作 。作者：劉學(xué)民 第 19 頁(yè) 共 1622頁(yè)通 過 以 上 實(shí) 驗(yàn) 的 改 進(jìn) 以 及 實(shí) 驗(yàn) 條 件 的 改 善 ， 在 上 述 改 進(jìn) 的 條 件 下 ， 得 出 國(guó) 產(chǎn)3g 標(biāo) 準(zhǔn) 的 優(yōu) 越 。作者：劉學(xué)民 第 20 頁(yè) 共 1622頁(yè)參考文獻(xiàn)[1]李 世 鶴 .智 能 天 線 的 原 理 與 實(shí) 現(xiàn) .技 術(shù) 論 壇 .2022[2]劉 樹 德 .間 譜 估 計(jì) 及 其 應(yīng) 用 .國(guó) 科 技 大 學(xué) 出 版 社 .999[3] [4] 桑懷勝，李崢嶸 .[5] 于秀蘭，楊豐瑞 .多步聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)在 SCDMA [6] 系統(tǒng)中基于 schur [7] 3