現代移動通信論文

.西北師大學計算機科學與工程學院現代移動通信課程設計報告設計題目：智能天線—線陣XX：記強學號：7專業(yè)班級：2012級物聯網工程系所中心：計算機科學與工程學院指導教師：賈向東起訖時間：2014年12月1日-12月20日設計地點：教9-C501實驗室2014年12月20日..摘要隨著移動通信技術的開展,與日俱增的移動用戶數量和日趨豐富的移動增值效勞,使無線通信的業(yè)務量迅速增加,無線電波有限的帶寬遠遠滿足不了通信業(yè)務需求的增長。另一方面,由于移動通信系統(tǒng)中的同頻干擾和多址干擾的影響嚴重,更影響了無線電波帶寬的利用率。并且無線環(huán)境的多變性和復雜性,使信號在無線傳輸過程中產生多徑衰落和損耗。這些因素嚴重地限制了移動通信系統(tǒng)的容量和性能。因此為了適應通信技術的開展,迫切需要新技術的出現來解決這些問題。這樣智能天線技術就應運而生。智能天線技術為解決頻率資源缺乏、提高移動通信系統(tǒng)容量和系統(tǒng)效勞質量提供了一個有效的解決途徑。1998年我國電信科學研究院向國際電聯提交的TD-SCDMARTT建議并于2000年確定為國際第三代移動通信主流標準之一,第一次提出以智能天線為核心技術的CDMA通信實施方案。在TD-SCDMA中,智能天線作為關鍵技術,可以大大提高系統(tǒng)性能。由于智能天線本身的優(yōu)越性,因此早在1990年就有智能天線在蜂窩移動通信中的應用研究,隨著G3移動通信技術的成熟,目前,智能天線的商用化進程也加快。論文的研究工作是在MATLAB軟件平臺上實現的。首先介紹了智能天線技術的背景；其次介紹了智能天線的原理和相關概念,并分析了智能天線中的自適應算法。而論文主要研究了平面陣列的性能，并通過MATLAB仿真實現了智能天線圓陣排列。關鍵詞：移動通信；智能天線；MATLAB；圓陣目錄緒論1.1移動通信開展簡介1.1.1通信從有線通信到無線通信的演進1.1.2無線接入方式的演變1.1.3從大區(qū)模擬通信到蜂窩數字通信1.2第三代移動通信1.3智能天線技術的由來1.3.1智能天線簡介1.3.2傳統(tǒng)解決方法的瓶頸1.3.3智能天線實現的實際考慮智能天線簡介2.1智能天線原理2.2智能天線的根本構造2.3智能天線的應用技術2.4智能天線的分類2.4.1自適應方向圖智能天線2.4.2多波束切換天線2.5智能天線中的自適應算法2.6智能天線國外應用及研究現狀基于MATLAB的智能天線線陣排列仿真3.1智能天線平面陣列仿真總結緒論1.1移動通信開展簡介1.1.1通信從有線通信到無線通信的演進從通信技術的出現到現在,通信網絡的規(guī)模和用戶也越來越壯大。通信業(yè)務也從僅僅是語音通信開展到了數據、視頻通信。然而,要使用戶最終享受通信網絡和技術帶來的便利和快捷,就必須讓用戶和通信網絡方便連接。最先用戶接入通信網絡的方法是通過銅線等金屬線來實現。但是,由于銅資源的稀少,本錢高,而且同時所能提供的傳輸帶寬遠遠滿足不了廣闊用戶的寬帶應用要求。后來開展到用同軸電纜對用戶進展通信網絡接入。人們對通信的要求也越來越高,為了滿足這這些要求,采用光纖作為用戶的接入媒介,可以提供很寬的帶寬,有很大的優(yōu)越性,但其費用對于個人和商業(yè)用戶來說非常昂貴,一般只用于主干傳輸線路。最重要的是由于通信線路的布局不能實現隨時隨地方便地接入。因此,無線通信方式逐漸開展,并可以提供移動靈活性和寬帶接入要求,很快成為傳統(tǒng)有線接入方式的替代品。1934年,人們就開場利用微波無線電系統(tǒng)傳送橫越英吉利海峽。1947年,美國貝爾研究所在紐約與波士頓之間建立了寬帶模擬微波中繼系統(tǒng)。70年代以后,數字微波通信系統(tǒng)開場投入使用。漸漸地,無線通信技術應用于個人通信領域并且產生了移動通信。1.1.2無線接入方式的演變模擬蜂窩系統(tǒng)的技術是采用頻率復用實現網絡的大圍覆蓋，它在每個小區(qū)采用頻分多址技術FDMA(FrequeneynivisionMultipleAecess),即對于在同一基站覆蓋的圍同時工作的多個移動臺,基站是以工作頻率來區(qū)分的,每一個移動臺都使用不同的頻率與基站通信。然而,電磁波的頻率資源是有限的,隨著移動用戶與日俱增,最終將導致移動通信系統(tǒng)的容量不能滿足現實開展的需要。為了擴大移動通信系統(tǒng)的容量,必須開拓新的接入方法。隨著計算機技術大規(guī)模集成電路和數字信號處理技術的開展,移動通信技術也采用了數字技術。從此移動通信中出現了新的無線接入技術時分多址技術TDMA(五meoivisionMultipleAeeess)。將特定長度的時間段劃分為多個時隙,每個移動臺對應特定的時隙進展接收或發(fā)送信息,這樣,在同一個頻率點上,基站就可以根據不同時隙來區(qū)分同時工作的多個移動臺。將FDMA和TDMA技術結合起來,就可以大大提高通信系統(tǒng)的通信容量。雖然TDMA技術的出現提高了通信系統(tǒng)的容量,但其容量上限受到硬件處理速度的限制。隨著擴頻通信技術的出現和開展,誕生了新的無線接入技術碼分多址CDMA(CodenivisionMultipleAeeess),多個移動臺在同一個小區(qū)Cell中工作的時候,每一個移動臺擁有唯一區(qū)別其他移動臺的正交偽隨機碼,基站是通過碼型區(qū)分移動臺的,這樣,在某一個特定頻率點、某一個特定時隙點,可以有多個移動臺同時有效工作于一個小區(qū)。由于可以找到的準正交碼的數目巨大,大大提高系統(tǒng)的容量。信系統(tǒng)的容量將更大。假設將FDMA、TDMA、CDMA技術結合在一起,那么可以移動通但在實際的CDMA系統(tǒng)中,所用的碼型是相互準正交,故存在非完全正交帶來的多址干擾。1.1.3從大區(qū)模擬通信到蜂窩數字通信通信技術的開展經歷了從模擬到數字的一個過程。模擬通信系統(tǒng)就是所有傳輸和處理的信號及其信號處理手段都是模擬的。70年代,美國貝爾實驗室研制成功了先進移動系統(tǒng)AMPS并于1979年在芝加哥試運行,這是世界上第一個蜂窩模擬移動通信系統(tǒng)。進入閱年代,模擬蜂窩移動通信技術走向成熟并在全世界得到廣泛應用。到90年代初,模擬蜂窩移動通信網占了全世界移動通信網的大多數,并使移動業(yè)務得到快速普及。模擬移動通信被稱為第一代移動通信。早期的模擬移動通信系統(tǒng)是在大的覆蓋區(qū)域中心設置大功率發(fā)射機,采用高架天線把信號發(fā)送到整個覆蓋地區(qū)(半徑可達幾十公里)；為該覆蓋區(qū)域的用戶提供無線接入效勞。這種系統(tǒng)的缺乏是它同時提供應用戶使用的信道數有限,滿足不了移動通信業(yè)務迅速增長的需求。例如,在70年代于美國紐約開通的IMTS(Im講ovedMobile介lephonesevriee)系統(tǒng),僅能同時提供12對信道供使用，如果出現第13對用戶要求通話,只能出現忙音。隨著以大規(guī)模集成電路為根底的數字信號處理技術的開展和應用,使人們拋開模擬技術而采取了數字技術。數字信號處理技術的應用,提高了信號的傳輸質量；擴大了通信系統(tǒng)的容量；同時采用數字加密技術,提高了傳輸信號的性。同時為了解決提高通信系統(tǒng)的容量這個問題,出現了蜂窩網覆蓋的概念。蜂窩網是把原來的大覆蓋區(qū)域劃分成假設干個較小的區(qū)域Cell(在蜂窩系統(tǒng)中稱為小區(qū)),各小區(qū)均用小功率的基站發(fā)射機進展覆蓋,并為該小區(qū)的移動用戶提供無線接入效勞。這樣,在保證通信質量的情況下,一個任意形狀的大區(qū)域都可以用假設干個Cell進展覆蓋,使大區(qū)域里可以同時容納的用戶數大大提高。以至今還在使用的GSM和SI一95為代表的數字蜂窩通信系統(tǒng)稱為第二代移動通信系統(tǒng)。為了通過移動通信能夠提供無線工internet業(yè)務和多媒體業(yè)務,提高移動通信中數據的傳輸率,使之滿足人們日益對帶寬的需求,因而的第三代移動通信己提上議事日程。它應能支持從話音到分組數據到多媒體業(yè)務；應能根據需要提供帶寬。TIU規(guī)定的第三代移動通信無線傳輸技術的最低要求中,必須滿足以下三種,即()l快速移動環(huán)境,最高速率達144kbit/s；(2)室外到室或步行環(huán)境,最高速率到達384kbit/s；(3)室環(huán)境,最高速率到達ZMbit/S這樣的速率已經能滿足我們對無線工internet業(yè)務和多媒體業(yè)務要求了。目前,ITU將WCDMA、CDMA2000和TD一SCDMA確定為目前3G的三大主流無線接口標準。1.2第三代移動通信第三代移動通信是近20年來現代移動通信技術和實踐的總結和開展。國際電聯TU-R在20年前(1985年),就開場研究第三代移動通信的技術和標準。其目標是統(tǒng)一全球移動通信標準和頻段,實現全球漫游,提高移動通信的頻譜利用率及數據傳輸速率,滿足多媒體業(yè)務的需求。1997年,確定了根本要求和征求無線傳輸技術(RTT)建議。至此,第三代移動通信進入了制定和完成國際標準的快車道,成為全球通信業(yè)技術和市場競爭的一個焦點。在信息產業(yè)部的大力支持下,大唐電信集團代表中國起草的第三代移動通信世界標準草案TD-SCDMA提交到ITU。這是中國自有電信史100多年以來,首次向IUT提交完整的全系統(tǒng)標準。ITU本次共征集到分別來自美、歐、中、日、等國家和地區(qū)的16種3GRTT(第三代移動通信無線傳輸技術)標準提案,其中6種是衛(wèi)星移動的RTT標準提案,其余10種為地面移動的G3RTT標準提案。中國的TD一SCDMA是10種地面移動的3GRTT標準提案中的一員。在提案評審和篩選的過程中,國際電聯根據對G3標準的要求,對10個地面移動的G3標準提案進展了長達兩年的評估、仿真、融合、關鍵參數確實定工作,最終在2000年5月5日土耳其工TU-R全會上,通過了包括中國提案在的幾個無線傳輸的技術規(guī),它們分別是:CDMA2OO0(美國提出),WCDMA(歐、日提出),TD-SCDMA(大唐起草,中國提出)；其中,CDMAZ000與WCDMA是頻分雙工(FDD)模式,TD一SCDMA屬于時分雙工(TDD)模式,ITU-R分別為G3的這兩種模式劃分了獨立的頻段,自此DCMAZ000,WDCMA和TD一SCDMA成為目前G3的三大主流標準。目前,第三代移動通信系統(tǒng)的框架己確定,將以衛(wèi)星移動通信網與地面移動通信網結合,形成一個對全球無縫覆蓋的立體通信網絡,滿足城市和偏遠地區(qū)不同密度用戶的通信需求,支持話音、數據和多媒體業(yè)務,實現人類個人通信的理想。ITU對第三代陸地移動通清系玩劍基不要:在室、手持機及移動三種環(huán)境下,支持話音和各種多媒體數據業(yè)務(速率達ZMb/S),實現高質量、高頻譜利用率、低本錢的無線傳輸技術以及全球兼容的核心網絡。第三代移動通信網由核心網、無線接入網和用戶終端構成。鑒于歷史和現狀,核心網主要是以第二代移動通信的兩種網絡為根底,從而形成了兩套網絡標準。1.3智能天線技術的由來1.3.1通信系統(tǒng)開展遇到的問題由于移動通信技術的開展,集成電路的規(guī)模和性能迅猛增加,計算機技術大開展,多媒體信息處理技術逐漸成熟。信息交流呈爆炸性增長和全球化趨勢,多媒體信息流逐漸超過話音流。信息的無線傳輸是需要功率和帶寬的,高速率的信息傳輸需要大的發(fā)射功率和足夠的帶寬。但在客觀的應用環(huán)境中,遇到了諸多問題。無線傳輸環(huán)境非常復雜,損耗、衰落、干擾使得無線傳輸的效率很低,為了保證好的信號傳輸質量,必須提高發(fā)射功率。第二、在建網初期,網絡要求到達覆蓋要求,但用戶少,資金回收少,為了減少基站數目,節(jié)省開支,同時擴大覆蓋距離,也必須提高發(fā)射功率。第三、對于傳統(tǒng)的天線是全向性的,而真正能被期望用戶有效利用的信號功率只是到達用戶方向的一小局部；在其它方向輻射的功率是沒有利用的,變成了浪費。同時這些在非期望用戶方向上發(fā)射的電磁信號對其它用戶和其它基站將帶來干擾,這和第一個問題是矛盾的。第四、頻率資源有限,直接從頻率資源上能獲得的系統(tǒng)容量有限,難以滿足實際的需要。同時干擾也是一個限制系統(tǒng)容量的重要因素。1.3.2傳統(tǒng)解決方法的瓶頸為了解決以上出現的問題。首先,可以提高射頻信號的發(fā)射功率來保證無線信號傳輸的質量；在建網初期擁有較少用戶的情況下,為了實現覆蓋要求,也必須投入相應數目的基站,即使投入的資金遠大于用戶帶來的收入。其次,要減少全向天線輻射帶來的干擾,就必須使發(fā)射功率減小。另外,要提高系統(tǒng)的容量,提高頻率資源的利用率,已經實現的方法是使用劃分小區(qū),采用頻率復用,但小區(qū)數的增加,頻率復用度增加的同時,必須減小基站的發(fā)射功率,以減小同頻干擾；這樣也導致越區(qū)切換的量增加,系統(tǒng)的負荷加重?？梢?對整個網絡和通信系統(tǒng)性能的總體優(yōu)化來說,面臨很多的問題,且諸多方面是矛盾的。1.3.3有效的解決方法和智能天線技術的出現為了解決這種開展瓶頸,就要提高發(fā)射功率的利用率,使功率發(fā)射具有指向性,將發(fā)射信號功率集中使用在期望方向,提高期望用戶信號質量的同時,減少了對非期望用戶的干擾,可以在很大程度上提高系統(tǒng)的容量。由于將功率集中指向,用一樣的功率可以獲得更高的增益。一方面可以提高信號傳輸質量；在一樣的小區(qū),可以使用相對于傳統(tǒng)天線小的功率實現覆蓋要求；另一方面,如果在基站和移動臺同時使用智能天線,可以在建網初期使用較少數目基站而實現大圍覆蓋。指向性功率發(fā)射還可以用于采用頻率復用的小區(qū),增加頻率復用率的同時,減小干擾,從而大大提高系統(tǒng)的容量。基于此,出現了利用波束空間指向來劃分信道的概念。方向性的發(fā)射和接收射頻信號,有助于提高系統(tǒng)容量、系統(tǒng)覆蓋距離和系統(tǒng)效勞質量。所以,可以把空間劃分作為一種接入方式,引入了新的無線接入方式,空分多址SDMA(SpaeeDivisionMultipleAeeess),成為FnMA、ToMA、cDMA的補充。由此開展起來的空域濾波〔./l可以將在頻譜上和時間上交疊的多個信號區(qū)分開來,而智能天線就是實現空間濾波的一種有效方式；智能天線系統(tǒng)可以適時更新時域、頻域和空域響應。所以智能天線成為了當今移動通信系統(tǒng)中的研究熱點。在1998年電信科學技術研究院代表我國電信主管部門向國際電聯提交的DT一CSMDATRT建議和現在成為國際第三代移動通信標準之一的CDMATDD技術(低碼片速率選項)中,智能天線是其核心技術之一。第二章智能天線簡介2.1智能天線原理移動通信系統(tǒng)中采用的智能天線技術在工作時引入了空分多址的概念，利用用戶空間位置的不同來區(qū)分用戶。系統(tǒng)通過調整天線陣列中各個天線單元上的可編程器件，來改變各個天線單元的權值，從而將天線用于接收信號的波束導向具體某一方向，產生定向的空間波束，產生的天線波束的主波束對準期望信號方向，旁瓣或零陷對準干擾信號，有效地接收了期望信號，并消除了干擾；智能天線系統(tǒng)還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，在同一信道上實現了接收和發(fā)送多個移動用戶信號，而互不干擾的效果，使不同的移動用戶可以使用同一段頻譜資源，實現了資源共享。2.2智能天線的根本構造智能天線系統(tǒng)在構造上已經形成了模塊化設計，大體分為天線陣列，模/數或者數/模轉換，自適應處理，波束成型網絡等四大局部其中天線陣列用于在接收或發(fā)送模擬信號時形成期望的波束，主要分為線陣，面陣，圓陣，三角陣，不規(guī)那么陣和隨機陣等；模/數或數/模轉換局部在接收信號時將模擬信號轉換成數字信號，在發(fā)送信號時將數字信號轉換成模擬信號；自適應處理局部根據自適應算法和波達角估計算法來產生期望的權值；波束成型網絡局部通過得出的權值對各個天線陣元進展動態(tài)自適應加權處理，并利用天線列產生期望的自適應波束。智能天線構造框圖如圖1所示。下面的討論基于等間距線天線陣,如圖2所示。圖2等間距線天線陣首先建立智能天線的信號模型。設等間距線天線陣的陣元個數為L,陣元間距d,以第1個陣元作為參考陣元,信號s(t)的入射方向與天線陣法線方向的夾角為θ。s(t)到達第i個陣元與到達參考陣元的時間差為〔1〕其中c為光速。信號s(t)在參考陣元上的感應信號通常可用復數形式表示為(2)信號s(t)在第i個陣元上的感應信號可表示為(3)這里λ為載波波長。把信號s(t)在天線陣上感應的信號用向量表示為(4)其中(5)稱為引導向量?？紤]噪聲,x(t)可表示為(6)其中(7)窄帶傳輸條件下采用窄帶波束形成器,如圖3。圖3窄帶波束形成器構造記(8)陣列輸出信號y(t)可表示為(9)根據不同的準那么選取加權向量w,可使某個方向上的信號得到最正確合并,而其他方向上的干擾和信號那么被抑制。將窄帶波束形成器同時域FIR濾波器進展比擬后可以發(fā)現,兩者構造類似,而且兩者的參數還存在一定的對應關系,時域FIR濾波器在時域對信號進展處理,而窄帶波束形成器在空域對信號進展處理,所以窄帶波束形成器通常又可稱為空域濾波器。當不滿足窄帶傳輸條件時,信號帶寬比擬大,信號通過天線陣時,不僅存在著相位差,振幅也發(fā)生變化。對這樣的寬帶信號,應該選擇寬帶信號處理方案,寬帶波束形成器構造框圖如圖4所示。圖4寬帶波束形成器構造和窄帶波束形成器不同,寬帶波束形成器中每個陣元接收到的信號都要用一個FIR濾波器進展處理,由于信號中不同的頻率分量通過天線陣產生的相移不同,采用這樣的構造能對相移差進展補償,因而這種處理器具有頻率選擇性。由此可見,寬帶波束形成器同時在空域和時域對接收到的信號進展處理,這種處理方式稱為空時陣列處理。2.3智能天線的應用技術按照技術方向劃分，智能天線的技術主要可以分為智能天線的接收局部技術，發(fā)送局部技術，以及動態(tài)信道分配技術等三方面技術。其中智能天線的接收技術應用于移動通信中接收上行鏈路傳輸的移動用戶信號的過程，通過采用信道估計和均衡技術抵抗在同一信道接收的不同用戶間的多址干擾和碼間串擾，別離出各個移動用戶，接收的同時，為了給系統(tǒng)發(fā)送信息提供相關參數，還需要估計出反映用戶空間位置信息的參量；發(fā)送局部技術，是系統(tǒng)利用下行鏈路發(fā)送移動用戶信號的過程中使用的技術，主要是通過動態(tài)控制發(fā)射信號功率實現的，保證每個用戶只接收系統(tǒng)發(fā)給它的下行信號，不受同一信道中系統(tǒng)發(fā)送的其他用戶信號的干擾，減少其他移動用戶對該用戶的干擾；動態(tài)信道分配技術那么是通過空分信道與時分信道、頻分信道、碼分信道以及切換技術相結合方式，保障通信質量，有效利用信道資源。2.4智能天線的分類在很多文獻中,智能天線有三種分類方法。下面介紹其中的一種分類定義。2.4.1自適應方向圖智能天線自適應天線陣列對到達各個天線陣元的信號分別進展加權,然后用自適應算法聯合處理,使其方向圖是隨信號及干擾的變化而變化,使期望信號和干擾的比值到達適時最大化。自適應天線陣列系統(tǒng)采用數字信號處理技術識別用戶信號波達方向,并在此方向上為用戶獨立形成主波束。它的優(yōu)點是算法較為簡單,可以得到最大的載擾比。自適應天線陣著眼于信號環(huán)境的分析與權集實時優(yōu)化,動態(tài)響應速度相對較慢。自適應天線陣列一般采用4一16個天線陣元構造,陣元間距為半個波長。2.4.2多波束切換天線多波束天線在工作時,天線方向圖形狀根本不變,其利用多個并行波束覆蓋整個用戶區(qū),每個波束的指向是固定的,波束寬度也隨天線元數目而確定。當用戶在小區(qū)中移動時,天線陣列確定用戶信號的到達方向(DOA),根據用戶移動過程中環(huán)境的變化,基站在不同的相應波束中進展選擇,使接收信號最強。多波束智能天線對于處于非主瓣區(qū)域的干擾,是通過控制低的旁瓣電平來確保抑制的。與自適應智能天線相比,固定形狀波束智能天線無需迭代、響應速度快,但它對天線單元與信道的要求較高,而且用戶信號并不一定在波束中心,當用戶位于波束邊緣及干擾信號位于波束中央時,接收效果最差,所以多波束切換天線不能實現信號最正確接收。2.5智能天線中的自適應波束形成算法自適應波束形成算法是智能天線研究的核心容。有關智能天線自適應波束形成算法的文獻眾多:LC.Godara對大量的自適應波束形成算法進展了總結；AF.Naguib、PPetrus和ZRong分別在自己的學位論文中對各種自適應波束形成算法進展了分類概括。上行鏈路窄帶自適應波束形成算法分類圖見圖5。圖5自適應波束形成算法分類根據是否需要發(fā)射端發(fā)射參考信號,自適應波束形成算法可分為盲和非盲兩大類,非盲算法基于發(fā)射端發(fā)送的時域參考信號,盲算法不需要發(fā)射端發(fā)送參考信號，詳細算法在此不再贅述。2.6智能天線國外應用及研究現狀智能天線技術在20世紀60年代就開場開展,最初的研究對象是雷達天線陣,目的是提高雷達的性能和電子對抗能力。到20世紀90年代中,在美國和中國開場考慮將智能天線技術用于無線通信系統(tǒng)。在1997年,信威通信技術公司開發(fā)成功使用智能天線技術的SCDMA無線用戶環(huán)路系統(tǒng)；美國Rde面m公司那么在時分多址的PHS系統(tǒng)中實現了智能天線。以上是最先商用化的智能天線系統(tǒng)。目前正處于確立第三代移動通信技術標準之時,中國、歐、日、美等國己經開展了大量的理論分析研究,同時也建立了一些技術試驗平臺。1.中國在1997年,信威通信技術公司開發(fā)成功使用智能天線技術的SCDMA無線用戶環(huán)路系統(tǒng)；是兩個最先商用化的智能天線系統(tǒng)之一。在1998年電信科學技術研究院代表我國電信主管部門向國際電聯提交的TD一SCD瞅RTT建議并與2000年5月已被TIU批準為第三代移動通信國際標準之一DCMATDD技術(低碼片速率選項),智能天線是其核心技術。目前,智能天線的研究主要集中在大唐電信、海天天線、各高校、研究所、中興通訊等大的通信公司。歐洲歐洲通信委員會(CEC)在ARCE(ResearehintoAdvnacedeounnunieationinEuorpe)方案中實施了第一階段智能天線技術研究,稱之為TSLJNAM(IThcTeehnologyinSmartAntennasofrUniversalAdvnaeedMobileInfrastureurte)，由德國、英國、丹麥和西班牙合作完成。工程組在DECT基站根底上構造智能天線試驗模型,于1995年初開場現場試驗。天線由八個陣元組成,射頻工作頻率為1.89GHz,陣元間距可調,陣元分布分別有直線型、圓環(huán)型和平面型三種形式。模型用數字波束成形的方法實現智能天線,采用ERA技術的專用ASIC芯片DBFll08完成波束形成,使用TMS32OC4O芯片作為中央控制。系統(tǒng)評估了識別信號到達方向的MUSIC算法,采用的自適應算法有NLMs伽onnaliez4LeastMenaqs~)s算法和RLS(RecuIsiveLeastSquare)算法。同時,通過現場測試,說明圓環(huán)和平面天線適合于室通信環(huán)境使用,而像市區(qū)環(huán)境那么采用簡單的直線陣天線更適宜。歐洲通信委員會(CEc)準備在AeTs(^dvnaeedeounn畫cation介ehnologies即desvrcies)方案中繼續(xù)進展第二階段智能天線技術研究,具體問題集中于以下方面:最優(yōu)波束形成算法、系統(tǒng)協(xié)議研究與系統(tǒng)性能評估、多用戶檢測與自適應天線構造、時空信道特性估計及微蜂窩優(yōu)化與現場試驗。3.日本ATR光電通信研究所研制了基于波束空間處理方式的多波束切換天線。天線陣元布局為間距半波長的16陣元平面方陣,射頻工作頻率是1.545GHz。陣元組件接收的信號在模數轉換后,進展快速付氏變換(FFT)處理,形成正交波束后,分別采用恒模C(MA)算法或最大比值合并分集算法。天線數字信號處理局部由10片FPGA完成,整塊電路板大小為23.3emx34.0em。野外移動試驗確認了采用恒模C(MA)算法的多波束切換天線功能。理論分析及實驗證明使用最大比值合并算法(MRC)可以提高多波束切換天線在波束穿插局部的增益。上述兩種方案在所形成波束,選用最大電平接收信號,不用判別用戶信號到達方向及反應控制機構等硬件跟蹤裝置。ATR研究人員提出了基于智能天線的軟件天線概念:根據用戶所處環(huán)境不同,影響系統(tǒng)性能的主要因素(如噪聲、同信道干擾或符號間干擾)也不同,利用軟件方法實現不同環(huán)境應用不同算法,比方當噪聲是主要因素時,那么使用多波束最大比值合并(MRC)算法,而當同信道干擾是主要因素時那么使用多波束恒模算法(CMA),以此提供算法分集,利用FPGA實現實時天線配置,完成智能處理。4.美國及其他ArrayCo~公司和中國郵電電信科學研究院信威公司研制出應用于無線本地環(huán)路(wLL)智能天線系統(tǒng)。肪yaConnll產品采用可變陣元配置,有12元和4元環(huán)形自適應陣列可供不同環(huán)境選用。在日本進展的現場實驗說明,在PHS基站采用該技術可以使系統(tǒng)容量提高四倍。信威公司智能天線采用八陣元環(huán)形自適應陣列,射頻工作于1785MHz~1805MHz,采用TDD時分雙工方式,收發(fā)間隔IOms,接收機靈敏度最大可提高gdB。此外,大學奧斯汀SDMA小組建立了一套智能天線試驗環(huán)境,著手理論與實際系統(tǒng)相結合。加拿大McMaset:大學研究開發(fā)了4元陣列天線,采用恒模(CMA)算法。第三章基于MATLAB的智能天線線陣排列仿真3.1智能天線平面陣列仿真源碼clear；m=8；f=2E9；fei0=pi/2；theta0=0；beta=(pi/(2*sin(pi/m)))；fei=pi/2；theta1=-180:1:180；theta2=theta1*pi/180；[length1]=length(theta2)；count=1；while1theta0=theta0+(10)*pi/180； theta01=2*pi*((-0.5+(round(rand(1,m)*1e5))/1e5)/0.5)； theta02=2*pi*((-0.5+(round(rand(1,m)*1e5))/1e5)/0.5)； g1=zeros(1,length1)；g0=0； p1=zeros(1,length1)；p0=0； output=zeros(1,length1)；output0=0；forlength2=1:1:length1 fork=1:1:m x11=2*pi*(k-1)/m-theta2(length2)； x10=2*pi*(k-1)/m-theta01(1)； x21=sin(fei)*cos(x11)； x22=sin(fei0)*cos(x10)； x3=beta*(x21-x22)； x4=cos((x3)) g1(length2)