基于GA的智能天線系統前端扇區(qū)陣列設計

基于GA的智能天線系統前端扇區(qū)陣列設計
摘要：本文使用遺傳算法（Genetic Algorithm）設計了智能天線系統前端的扇區(qū)天線陣列。該天線陣列用于TD－SCDMA基站系統中。首先依據智能天線系統扇區(qū)覆蓋模式（即廣播波束）對方向圖的要求，利用GA的全局搜索性能，綜合了陣列結構及單元激勵相位。其次對該陣列結構使用GA模擬了智能天線系統工作模式（業(yè)務波束）下所要求方向圖的陣列激勵幅度和相位。本文首次給出了實際的智能天線系統前端扇區(qū)天線陣列結構，對智能天線技術的應用具有重要意義。
關鍵詞：智能天線、扇區(qū)天線陣列、TD－SCDMA、GA、廣播波束、業(yè)務波束
Design of the Sectored Array Antenna Based on Genetic Algorithm for Smart Antenna System Front End
Bu Antao1, Shi Xiaowei1, Liu Ying2, Xiao Liangyong3
(1.?P. O. 223, School of Electronic Engineering of Xi’dian University,
2. Institute of Antenna and EM Scattering, 710071, 3. Xi’an Haitian Antenna Co. Ltd. 710075)
Abstract: Genetic algorithm is used to design the sectored array antenna in smart antenna system in this paper. The sectored array antenna is applied to the base station of TD-SCDMA. Firstly, to meet the demand of smart antenna system sectored coverage mode (namely Broadcast Beam), the arrays configure and excitation phase are synthesized by the global-search Genetic algorithm. Secondly, the weights needed to simulate the working mode(Work Beam) are optimized by Genetic Algorithm. The sector antenna array of practical smart antenna system is firstly proposed, which is meaningful for the use of smart antenna technology.
Key Words: Smart Antenna, the Sectored Array Antenna, TD-SCDMA, GA, Broadcast Beam, Work Beam
1. 引言
智能天線[1-3]是當前通信領域最熱門的技術之一，其緣由是智能天線技術可以充分利用無線資源的空間可分割性，提高無線通信系統對無線資源的利用率，從根本上提高系統容量。
智能天線系統可以看作是一個空間濾波器，一般主要應用于基站系統，其基本思想是可為用戶提供窄定向波束，使主波束對準通信用戶方向，自動跟蹤通信用戶；而在干擾用戶方向則生成深零點，抑制同道干擾、多址干擾和多徑衰落，以實現顯著提高信干比、增強系統容量的目的。
智能天線采用一定陣元數的陣列天線，由于各陣元的空間位置不同，同一無線電信號到達各個陣元波程差不同，因而可用于波達估計（DoA）。不同方向的信號通過陣列天線后產生不同的陣列響應，智能天線接收系統可采取一定的算法（可在射頻、中頻或基帶實現）把不同方向的信號區(qū)分開來，從而降低干擾，提高系統性能。因此陣列結構對智能天線系統性能起著重要的影響。