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標簽 > 智能天線
智能天線是一種安裝在基站現(xiàn)場的雙向天線,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,并可以同時獲取基站和移動臺之間各個鏈路的方向特性。
智能天線又稱自適應天線陣列、可變天線陣列、多天線。智能天線指的是帶有可以判定信號的空間信息(比如傳播方向)和跟蹤、定位信號源的智能算法,并且可以根據(jù)此信息,進行空域濾波的天線陣列。
智能天線是一種安裝在基站現(xiàn)場的雙向天線,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,并可以同時獲取基站和移動臺之間各個鏈路的方向特性。
智能天線采用空分復用(SDMA)方式,利用信號在傳播路徑方向上的差別,將時延擴散、瑞利衰落、多徑、信道干擾的影響降低,將同頻率、同時隙信號區(qū)別開來,和其他復用技術(shù)相結(jié)合,最大限度地有效利用頻譜資源。早期應用集中于雷達和聲吶信號處理領(lǐng)域,20世紀70年代后被引入軍事通信中。隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展,陣列處理技術(shù)被引入到移動通信領(lǐng)域,很快就形成了智能天線的研究領(lǐng)域。在移動通信技術(shù)的發(fā)展中,以自適應陣列天線為代表的智能天線已成為最活躍的研究領(lǐng)域之一,應用領(lǐng)域包括聲音處理、跟蹤掃描雷達、射電天文學、射電望遠鏡和3G手機網(wǎng)絡。
智能天線又稱自適應天線陣列、可變天線陣列、多天線。智能天線指的是帶有可以判定信號的空間信息(比如傳播方向)和跟蹤、定位信號源的智能算法,并且可以根據(jù)此信息,進行空域濾波的天線陣列。
智能天線是一種安裝在基站現(xiàn)場的雙向天線,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,并可以同時獲取基站和移動臺之間各個鏈路的方向特性。
智能天線采用空分復用(SDMA)方式,利用信號在傳播路徑方向上的差別,將時延擴散、瑞利衰落、多徑、信道干擾的影響降低,將同頻率、同時隙信號區(qū)別開來,和其他復用技術(shù)相結(jié)合,最大限度地有效利用頻譜資源。早期應用集中于雷達和聲吶信號處理領(lǐng)域,20世紀70年代后被引入軍事通信中。隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展,陣列處理技術(shù)被引入到移動通信領(lǐng)域,很快就形成了智能天線的研究領(lǐng)域。在移動通信技術(shù)的發(fā)展中,以自適應陣列天線為代表的智能天線已成為最活躍的研究領(lǐng)域之一,應用領(lǐng)域包括聲音處理、跟蹤掃描雷達、射電天文學、射電望遠鏡和3G手機網(wǎng)絡。
實現(xiàn)原理
智能天線技術(shù)前身是一種波束成形(Beamforming)技術(shù)。波束成形技術(shù)是發(fā)送方在獲取一定的當前時刻當前位置發(fā)送方和接收方之間的信道信息,調(diào)整信號發(fā)送的參數(shù),使得射頻能量向接收方所處位置集中,從而使得接收方接收到的信號質(zhì)量較好,最終能保持較高的吞吐量。該技術(shù)又分為芯片方式(On-Chip) 和硬件智能天線方式 (On-Antenna)的兩種。
智能天線的原理是將無線電的信號導向具體的方向,產(chǎn)生空間定向波束,使天線主波束對準用戶信號到達方向,旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向,達到充分高效利用移動用戶信號并刪除或抑制干擾信號的目的。同時,智能天線技術(shù)利用各個移動用戶間信號空間特征的差異,通過陣列天線技術(shù)在同一信道上接收和發(fā)射多個移動用戶信號而不發(fā)生相互干擾,使無線電頻譜的利用和信號的傳輸更為有效。在不增加系統(tǒng)復雜度的情況下,使用智能天線可滿足服務質(zhì)量和網(wǎng)絡擴容的需要。
智能天線系統(tǒng)的核心是智能算法,智能算法決定瞬時響應速率和電路實現(xiàn)的復雜程度,因此重要的是選擇較好算法實現(xiàn)波束的智能控制。通過算法自動調(diào)整加權(quán)值得到所需空間和頻率濾波器的作用。已提出很多著名算法,概括地講有非盲算法和盲算法兩大類。非盲算法是指需借助參考信號(導頻序列或?qū)ьl信道)的算法,此時,接收端知道發(fā)送的是什么,進行算法處理時要么先確定信道響應再按一定準則(比如最優(yōu)的迫零準則zero forcing)確定各加權(quán)值,要么直接按一定的準則確定或逐漸調(diào)整權(quán)值,以使智能天線輸出與已知輸入最大相關(guān),常用的相關(guān)準則有SE(最小均方誤差)、LS(最小均方)和LS(最小二乘)等。盲算法則無需發(fā)端傳送已知的導頻信號,判決反饋算法(Decision Feedback)是一種較特殊的算法,接收端自己估計發(fā)送的信號并以此為參考信號進行上述處理,但需注意的是應確保判決信號與實際傳送的信號間有較小差錯。
天線結(jié)構(gòu)
智能天線由三部分組成:實現(xiàn)信號空間過采樣的天線陣;對各陣元輸出進行加權(quán)合并的波束成型網(wǎng)絡;重新合并權(quán)值的控制部分。在移動通信應用中為便于分析、旁瓣控制和DOA(到達方向)估計,天線陣多采用均勻線陣或均勻圓陣??刂撇糠郑此惴ú糠郑┦侵悄芴炀€的核心,其功能是依據(jù)信號環(huán)境,選擇某種準則和算法計算權(quán)值。
智能天線技術(shù)是一個好技術(shù),具不具備實用性
智能天線不算我國提出來的吧,只是在 TD-SCDMA 里使用了而已
智能天線又叫自適應天線陣列(AAA),利用數(shù)字信號處理技術(shù),將多根天線接收到的信號進行處理,從而形成定向性很強的所謂波束,區(qū)分不同位置的終端,降低其他位置的終端的干擾。這個技術(shù)實際上在軍事/雷達技術(shù)中,很早就采用了,就是所謂的相控陣雷達,嗯,宙斯盾聽說過吧,就是類似的技術(shù)。
優(yōu)點:波束定位的越精確,不同終端之間的干擾就越小,因為兩個終端能在同一個位置的可能性大大降低了,從而提高了頻譜利用率。同時,這個技術(shù)主要是在基站端計算,對終端的要求不是特別高,所以,不太消耗終端的計算能力。
缺點:
基站天線體積大,TD的是8根天線,不論是定向的面板,還是無向的圓桶,體積都很大,安裝天線的工程復雜度和審批要求都高,還容易引起周圍居民的恐慌,基站到天線的饋管也因此也一根變8根,安裝復雜度和成本都變高了,在移動的努力投入下,這些都有了不少改進,但還是不可能從根本上解決
過于依賴信號處理技術(shù),不但提高了計算量需求,而且因為發(fā)送接收都要根據(jù)移動臺發(fā)射的信號進行精確地信道估計,遇到高速移動等無法有效估算信道的情況,通信質(zhì)量必然大幅度下降。
為什么TD要采用智能天線,或者為什么只有TD采用智能天線。這是由TD的特點決定的:
TD的帶寬低,是非對稱1.6MHz,WCDMA 是對稱5MHz,上下行一共10MHz,兩者是6倍的關(guān)系,所以要達到3G要求的速率,TD必須有更高的頻譜利用率,智能天線就是為了提高頻譜利用率而采用的。
TD 的上下行在一個頻率上,接收到的上行信號可以用來估算下行信道,進行聯(lián)合接收、聯(lián)合發(fā)送,而 WCDMA 有 190MHz 的上下行雙工間隔,無法利用上行估算下行信道,智能天線的作用會大打折扣,所以也就沒什么采用的必要了
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