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无线技术~

无线技术~

定义  智能天线原名自顺应天线阵列(AAA,Adaptive Antenna Array),末了应用于雷达、声纳、军事方面,首要用来实现空间滤波和定位,本身体会的相挂阵雷达即是一种较芜杂的自顺应无线阵。

  移动通讯研讨者给应用于移动通讯的自顺应无线阵起了一个较排汇人的名字:智能无线,英文名为smart antenna或Intelligent antenna。

  顾名思义,自顺应天线阵由多个天线单元造成,每个天线后接一个加权器(即乘以某一个系数,这个系数群体是单数,既疗养幅度又疗养相位,而在相控阵雷达中只需相位可调),末了用相加器遏制兼并隔离分散。这种构造的智能天线只能实现空域措置,同时存在空域、时域措置能刀的智能天线在构造上绝对冗杂些,每个天线后接的是一个延时抽头加权网(构造上与时城FIR平衡器类似)。自顺应或智能的首要含义是指这些加权系数梗概得当篡改自顺应调整。上面介绍的真实是智能天线用作接管天线时的构造,当用它遏制发射时构造稍有转变,加权器或加权Internet置于天线畴昔,也不有相加兼并隔离分散器。

  假设合意天线传输窄带条件,即某一入射信号在各天线单元的相应输入只需相位差别而不有幅度转变,这些相位差别由入射信号达到各天线所走旅程的长度差决定。若入射信号为平面波(只需一个入射标的指标),则这些相位差由载波波长、入射角度、天线位置分布唯一确定。给定一组加权值、定然的入射信号强度,差别入射角度的信号由于在天线问的相位差差别,兼并隔离分散器后的输入信号强度也会差别。
标的指标图  以入射角为横坐标对应的智能无线输入增益(dB)为纵坐标所作的图被称为标的指标图,智能天线的标的指标图差别于全向(omni-)天线(抱负时为不绝线),而更濒临标的指标(directional)无线的标的指标图,即太陽光発電有主瓣(main lobe)、副瓣(side lobe)等,但对照而言智能天线群体有较窄的主瓣,较机动的主、副瓣大小、位置关连,和较大的天线增益(无线术语,天线的一项紧要目标,是最强大向的增益与各标的指标均匀增益之比),其它和固定天线的最大判袂是:差别的权值群体对应差别的标的指标图,咱们梗概经由篡改权值来抉择相符的标的指标图。即天线模式(antenna Pattern)。
相符的标的指标图  上面来解释一下何谓相符的标的指标图。为了最大限制地放大无效信号、克制干扰信号,最直观的是咱们梗概将主辩瞄准无效信号的入射标的指标,而将标的指标图中的最低增益点(被称之为零陷)瞄准干扰信号标的指标。固然这只是抱负状况,现实的无线通讯状况是很冗杂的,干扰信号很多,存在多径传输、而天线阵元数不会很多精限的自由度)、无效信号与干扰信号在入射标的指标上差别或许不大等都使背面的筹算并不可行,但追求最大信噪比SINR仍旧是最终目标。智能无线的现实工作事理要比上面介绍的冗杂,极为是当遏制空、时笼络措置时,这时最好是从信号措置、极为是自顺应滤波角度解释,由于这需要较强的现实性、专业性布景知识,这里不作介绍。

优点  移动通讯信道传输状况较鄙俚,多径破落、时延扩展造成的标志间串扰ISI(Inter-Symbol Interference)、FDMATDMA零碎(如GSM)由于频率复用引入的同信道干扰(CCI,Co-ChannelInterference)、CDMA零碎中的MAI(Multiple Access Interference)等都使键路违抗、零碎容量降落,咱们熟知的平衡、码成婚滤波、RAKE接管,信道编译码技艺等凡是为了对立或许减小它们的影响。这些技艺现实把持的凡是时、频域信息。而现实上无效信号的时延样板(delay version)和干扰信号在时、频域存在差别的同时,在空域(入射角DOA,Direction ofArrival)也存在差别,分集天线(antenna dlversty),极为是扇形天线(sector antenna)可看做是对这所有老本的起头把持,而要更空虚地把持它只需驳回智能天线ウォーターサーバー技艺。
伸缩性较好的技艺  智能天线是一种伸缩性较好的技艺。在移动通讯倒退的晚期,运营商为俭约投资,总是渴想用尽或许少的基站覆盖尽或许大的地区,这就象征着用户的信号在达到BTS(基站收发信装备)前或许经历了较长的传布路径,有较大的路径损耗(path loss),为使接管到的无效信号不至于低于门限,要么增加移动台的发射功率、要么增加基站天线的接管增益,由于移动台(极为是手机〕的发射功率群体是无量的,真正可行的是增加天线增益,绝对而言用智能无线实现较大增益比用单天线冗杂。

  在移动通讯倒退中为裁减零碎容量、支持更多用户,需要膨胀小区局限、降低频率复用系数提高频率把持率,群体驳回的办法是小判袂裂和扇区化,随之而来的是干扰增加,原本被隔断(真实是凭仗路径损耗)有效降低的CCI和MAI较大比例地增加了。但把持智能天线,凭仗无效信号和干扰信号債務整理在入射角度上的差别,抉择得当的兼并隔离分散权值,造成准确的天线接管模式,即将主瓣瞄准无效信号,低增益副瓣瞄准首要的干扰信号,从而可更有效地克制干扰,更大比例地降低频率复用因子(比如在GSM中使复用因子3成为或许)和同时支持更多用户(CDMA中)。从某种角度咱们可将智能天线看做是更机动、主瓣更窄的扇形天线。
减小多径效应  智能天线的又一个优点是可减小多径效应,CDMA中把持RAKE接管机可对时延差大于一个码片的多径遏制笼络和干系兼并隔离分散,而凭仗智能天线梗概对时延不可分但角度可分的多径遏制进一步笼络,从而更有效减小多径效应。

用途种种时分、码分多址零碎  驳回智能天线技艺的首要指标是为了更有效地改进移动通讯信道,而时分,码分多址零碎的信道传输状况从素质上讲是异样的,以是除了详细算法上的差别外,智能天线可遍布应用于种种时分、码分多址零碎包含已商用的第二代零碎。
遏制紧要号召定位  智能天线另一个或许的用途是遏制紧要号召定位,并供应更高的定位精度,由于在失掉可用于定位的时延、强度等信息的同时它还可失掉波达角信息。

首要研讨模式  智能天线的研讨模式梗概按它在移动通讯中所饰演的角色来分袂,移动台(极为是手机)在体积、电源上的限定使智能天线在移动台难于实现(一个破例是WLL无线外地环零碎),以是目前首要研讨的是在基站真个智能无钱收与发,即下行收与下行发。
下行举事题  要实现智能天线的下出会い系行发绝对较艰难,这是由于智能天线在设计发波束(transmitting beamforming)时很难准确获知下行信道的特色信息(极为是首要传布路径的出射角度),而抱负的天线工作模式应是与信道相成婚的。一种办法是象IS-95下行功控异样,做成闭环测试构造,但它有如下短处:铺张名贵的零碎老本、附加时延、受下行信道干扰等。另有一种办法是把持下行信道信息来估计下行信道,在TDD(时分双工)零碎中这邃晓行得通,这也是中国提交的TD-SCDMA第3代建议(TDD舆论)失掉较多留神的首要起因。但在FDD(频分双工)零碎中状况却并不是云云由于上、下行信道垄断的是差别频率(第3代零碎绝对第二代有更大的上、下行频差),上、下行信道的关连性是很弱的,很多参数并不类似,目前较多研讨者信任的是上、下行信道首要传布路径的入射、出射角基秘闻同,以是咱们只或许失掉下行信道的所有信息,所造成的发波束也绝不会是最优的。

  下行信道包含控制信道和业务信道控制信道,由是以本身共用的,应该造成定波束,而对应各个用户的业务信道则应用窄波束传送,也即是说它们有差别的加机系数,如许控制信道(如导频信道)和业务信道现实经历了差别的传输状况,会有差别的破落,而移动台在做下行接管肘群体把持导频信道来估计信道的幅度和相位畸变,以对业务信道遏制干系接管,但这创立在两个信道有类似传输状况基本上,邃晓前者并合意足这一条件,而非干系接管绝对干系接管有较大的信唤比丢失。一些建议(比如CDMA二000)已考虑这一点,下行信道另有辅佐寻频信道(auxiliary Pilot channel),可将它也以窄波束发送,但由于数量无量,越发可行的是将它分配给一群用户(此时造成的波束也应该瞄准这群用户,这或许产生在热点地区和基于激活用户数较多时遏制的智能扇区化中)或某一申请链路风致较高的用户(如向他传送高速数据时)。
下行发另一艰巨  用智能无线实现下行发面临的另一艰巨是由于加权是在天线前端遏制的(现实中多在基带或中频实现,因更冗杂更机动),后级的封筒印刷滤波器、D/A数模转换器、混频器、天线阵元(各路的)共性转变必然使造成的发波束产生转变,而它又不或许或很不冗杂用常用的回响反映办法来调整加权系数以抵消这种转变,一种可行但并不是很好的办法是周期性地对后级共性遏制测试和调整。

  由于目前智能天线技艺并不很稚子。第3代移动通讯的种种后选筹算除了中国的TD-SCDMA,都只将智能天线作为可选技艺,不有写入详细建议中,第二代零碎也遍布未驳回智能天线技艺,智能天线作下行收时由于对移动台的发并未提出新的申请。很冗杂将其作为全向天线、扇型天线的升级版本用于已有基站零碎,但当智能天线用于下行发时。群理解对移动台的收也提出新申请。带累面大,机动性较小。

  目前的移动通讯零碎(首假设窄带CDMA零碎)存鄙人行容量超过下行的征象,即使考虑软切换的丢失状况仍旧云云,从皮相看提高下行容量是当务之急,但在第3代零碎中高速数据、多媒体业务更或许涌现鄙人行信道中,考虑到这种非对称需要,以后的瓶颈或许是下行,以是固然存在上述的种种艰难,研讨智能天线的下行发仍旧是很必要和很遑急的。

  TDD舆论下的下行发和下行收措置分歧不大,这里不只独论述。
下行收  智能天线的下行收技艺绝对稚子些,自顺应天线阵劈脸引入移动通讯的指标也是为了改良下行信道的风致和容量。智能天线下行收首要有两种舆论:全自顺应舆论和基于预多波束的波束切换舆论,现实工作者对前者较感兴趣,工程技艺人员则更青睬于后者。在自顺应舆论中,对应空域或空、时域措置的各权值可按照定然的自顺应算法遏制利便调整,以对目前的传输状况遏制最大或许成婚,相应的智能天线接管波束梗概是利便指向的。而在切换波束中各权值只能从起初较量争论好的几组值中筛选,某耐久刻的智能天线工作模式只能从起初设计好的几个波束被抉择,不是利便指向的,是以只或许对目前传输状况遏制所有成婚,从现实角度讲不是最优的。
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