【正文】 em is one of the key technologies of smart antenna technology。與其它日漸深 入和成熟的干擾削除技術(shù)相比，智能天線技術(shù)在移動(dòng)通信中的應(yīng)用研究更顯得方興未艾并顯示出巨大潛力。如何消除同信道干擾 (CCI)、多址干擾 (MAI)與多徑衰落的影響成為人們?cè)谔岣邿o線移動(dòng)通信系統(tǒng)性能時(shí)考慮的主要因素。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 作者簽名： 日 期： 智能天線的發(fā)展及在 TDSCDMA中的應(yīng)用 2 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 目 錄 摘要 ......................................................... 1 ABSTRACT .................................................. 4 第一章 智能天線簡(jiǎn)介 ........................................... 5 ......................................................... 5 ..................................... 5 ......................................... 6 ............................................... 6 第二章 智能天線的基本機(jī)構(gòu)和工作原理 ............................ 8 ..................................................... 8 ..................................................... 8 ........................................... 8 第三章 智能天線的關(guān)鍵技術(shù) .................................... 10 .............................................. 10 .............................................. 10 ................................................ 10 ........................ 11 第四章 智能天線的用途及應(yīng)用前景 ............................... 12 ................................................ 12 3G 中的應(yīng)用前景 ................................... 12 TDSCDMA ............................... 13 技術(shù)概述 ............................................... 13 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ............................................... 14 關(guān)鍵技術(shù) ............................................... 14 智能天線在 TDSCDMA 系統(tǒng)中的應(yīng)用 ............................ 15 第五章 結(jié)束語 ............................................... 17 參考文獻(xiàn) ..................................................... 18 附錄： ...................................................... 19 謝 詞 ...................................................... 23 智能天線的發(fā)展及在 TDSCDMA中的應(yīng)用 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成 果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué) 校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 智能天線的發(fā)展及在 TDSCDMA中的應(yīng)用 3 摘要 隨著全球通信業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，作為未來個(gè)人通信主要手段的無線移動(dòng)通信技術(shù)引起人們極大關(guān)注。智能天線利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，達(dá)到充分高效利用移動(dòng)用戶信號(hào)并刪除或抑制干擾信號(hào)的目的。 我國(guó)提交的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn) TDSCDMA 系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一就是智能天線技術(shù)，論文詳細(xì)介紹了智能天線的歷史及其發(fā)展，深入分析了智能天線在 TDSCDMA 中的應(yīng)用，最后對(duì)智能天線的應(yīng)用進(jìn)行了展望。 paper details the history of smart antennas and their development, indepth analysis of smart antenna in TDSCDMA application, the last of the smart antenna outlook application. Key words: TDSCDMA、 smart antennas 智能天線的發(fā)展及在 TDSCDMA中的應(yīng)用 5 第一章 智能天線簡(jiǎn)介 隨著移動(dòng)通信的迅速發(fā)展，越來越多的業(yè)務(wù)將通過無線電波的方式來進(jìn)行，有限的頻譜資源面對(duì)著越來越高的容量需求的壓力。高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將作為 3G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的一個(gè)主要特點(diǎn)，這使得網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量尤其是下行方向上將有明顯的提高。就目前的情況而言，智能天線技術(shù)將是提高網(wǎng)絡(luò)容量最有效的方法之一，尤其對(duì)于 3G 中以自干擾為主要干擾形式的通信系統(tǒng) 。與普通天線以射頻部分為主不同，智能天線包括射頻部分以及信號(hào)處理和控制部分。 目前，普 遍使用的是全向天線或者扇區(qū)天線，這些天線具有固定的天線方向圖形式， 而智能天線將具有根據(jù)信號(hào)情況實(shí)時(shí)變化的 方向圖特性（見圖）： 如圖所示，在使用扇區(qū)天線的系統(tǒng)中，對(duì)于在同一扇區(qū)中的終端，基站使用相同的方向圖特性進(jìn)行通信，這時(shí)系統(tǒng)依靠頻率、時(shí)間和碼字的不同來避免相互間的干擾。這相當(dāng)于在頻率和時(shí)間的基礎(chǔ)上擴(kuò)展了一個(gè)新的維度，能夠很大程度地提高系統(tǒng)的容量以及與之相關(guān)的目錄 。它利用信號(hào)傳輸?shù)目臻g特性，從空間位置及入射角度上區(qū)分所需信號(hào)與干擾信號(hào)，從而控制天線陣的方向圖，達(dá)到增強(qiáng)所需信號(hào)、抑制干擾信號(hào)的目的；同時(shí)它還能根據(jù)所需信號(hào)和干擾信號(hào)位置及入射角度的變化，自動(dòng)調(diào)整天線 陣的方向圖，實(shí)現(xiàn)智能跟蹤環(huán)境變化和用戶移動(dòng)的目的，達(dá)到最佳收發(fā)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài) “ 空間濾波 ” 的效果。 b）通過控制天線零點(diǎn)來抑制干擾。 （ 2）智能天線的基本概念 智能天線是一種安裝在基站現(xiàn)場(chǎng)的雙向天線，通過一組帶有可編程電子相位關(guān)系的固定天線單元獲取方向性，并可以同時(shí)獲取基站和移動(dòng)臺(tái)之間各個(gè)鏈路的方向特性。同時(shí)，智能天線技術(shù)利用各個(gè)移動(dòng)用戶間信號(hào)空間特征的差異，通過陣列天線技術(shù)在同一信道上接收和發(fā)射多個(gè)移動(dòng)用戶信號(hào)而不發(fā)生相互干擾，使無線電頻譜的利用和信號(hào)的傳輸更為有效。 智能天線主要包含兩類：開關(guān)波束系統(tǒng)和自適應(yīng)陣列系統(tǒng)。 束天線 多波 束天線利用多個(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，波束寬度也隨天線元數(shù)目而確定。因?yàn)橛脩粜盘?hào)并不一定在波束中心，當(dāng)用戶位于波束邊緣及干擾信號(hào)位于波束中央時(shí)，接收效果最差，所以多波束天線不能實(shí)現(xiàn)信號(hào)最佳接收，一般只用作接收天線。 自適應(yīng)天線陣列一般采用 4～ 16 天線陣元結(jié)構(gòu)，陣 元間距為半個(gè)波長(zhǎng)。自適應(yīng)天線陣列是智能天線的主要類型，可以完成用戶信號(hào)接收和發(fā)送。 智能天線包括射頻天線陣列部分和信號(hào)處理部分，其中信號(hào)處理部分根據(jù)得到的關(guān)于通信情況的信息，實(shí)時(shí)地控制天線陣列的接收和發(fā)送特性。 智能天線的發(fā)展及在 TDSCDMA中的應(yīng)用 7 由于移動(dòng)通信中 無線 信號(hào)的復(fù)雜性，所以這種根據(jù)通信情況實(shí)時(shí)調(diào)整天線特性的工作方式對(duì)算法的準(zhǔn)確程度、運(yùn)算量以及能夠?qū)崟r(shí)完成運(yùn)算的硬件設(shè)備都有很高的要求。 智能天線的發(fā)展及在 TDSCDMA中的應(yīng)用 8 第二章 智能天線的基本機(jī)構(gòu)和工作原理 顧名思義自適應(yīng)天線陣由多個(gè)天線單元組成，每一個(gè)天線后接一個(gè)加權(quán)器（即乘以某一個(gè)系數(shù)，這個(gè)系數(shù)通常是復(fù)數(shù)，既調(diào)節(jié)幅度又調(diào)節(jié)相位，而在相控陣?yán)走_(dá)中只有相位可調(diào)），最后用相加器進(jìn)行合并，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)復(fù)雜些，每個(gè)天線后接的是一個(gè)延時(shí)抽頭加權(quán)網(wǎng)（結(jié)構(gòu)上與時(shí) 域 FIR均衡器相同） 。上面介紹的是智能天線用作接收天線時(shí)的結(jié)構(gòu)，當(dāng)用它進(jìn)行發(fā)射時(shí)結(jié)構(gòu)稍有變化，加權(quán)器或加權(quán)網(wǎng)絡(luò)置于天線之前，也沒有相加合并器。若入射信號(hào)為平面波（只有一個(gè)入射方向），則這些相位差由載波波長(zhǎng)、入射角度、天線位置分布唯一確定。 以入射角為橫坐標(biāo) ， 對(duì)應(yīng)的智能 天 線輸出增益（ dB）為縱坐標(biāo)所作的圖被稱為方向圖（天線術(shù)語），智能天線的方向圖不同于全向（ omni）天線（理想時(shí)為一直線），而更接近方向（ directional）天線的方向圖，即有主瓣（ main lobe）、副瓣（ side lobe）等，但相比而言智能天線通常有較窄的主瓣，較靈活的主，副瓣大小、位置關(guān)系，和較大的天線增益（天線術(shù)語，天線的一項(xiàng)重要指標(biāo)，是最強(qiáng)大向的增益與各方向平均增益之比），另外和固定天線的最大區(qū)別是：不同的權(quán)值通常 對(duì)應(yīng)不同的方向圖，我們可以通過改變權(quán)值來選擇合適的方向圖。在天線端預(yù)先定義一些波瓣較窄的波束，根據(jù)信號(hào)的來波方向?qū)崟r(shí)確定發(fā)送和接收所使用的波束，達(dá)到將最大天線增益方向?qū)?zhǔn)有效信號(hào)，降低發(fā)送和接收過程中的干擾的目 的。 智能天線的發(fā)展及在 TDSCDMA中的應(yīng)用 9 ●第二階段：自適應(yīng)（最強(qiáng)）信號(hào)方向。這是動(dòng)態(tài)自適應(yīng)波束成形的最初階段，性能優(yōu)于開關(guān)波束轉(zhuǎn)換，同時(shí)算法也較為復(fù)雜，但是還未達(dá)到最優(yōu)的狀態(tài)。根據(jù)得到的通信情況的信息，實(shí)時(shí)地調(diào) 整天線陣列的參數(shù)，自適應(yīng)地形成最大化有用信號(hào)、最小化干擾信號(hào)的天線特性，保持最佳的射頻通信方式。但是其算法復(fù)雜，實(shí)時(shí)運(yùn)算量大，同時(shí)還需要進(jìn)一步探尋各種實(shí)際情