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1、智能天线技术综述王敏超,李弘扬,乔云无线通信智能天线技术综述RadioCommunication智能天线技术综述OverviewofSmartAntennaTechnology王敏超,李弘扬,乔云.(1.西北核技术研究所,陕西西安710024;2.中国人民解放军西安通信学院,陕西西安710106;3.中讯邮电咨询设计院有限公司,北京100048)WangMinchao',LiHongyang,QiaoYun.(1.NorthwestInstituteofNuclearTechnology.710024.Xian,China;2.XianC
2、ommunicationsInstituteofPLA,710106,Xian,Chinai3.ChinaInformationTechnologyDesignConsultingInstituteCo..LTD100048Beijing,China)摘要:关键词:综合,详细地论述了智能天线工作原理,信号模型,波柬形成算法和应用智能天线;信号模型;自适应波束形成算法;盲波束算法现状,并提出了目前在智能天线技术研究方面亟待解决的主要问题.中图分类号:TN82文献标识码:A文章编号:1007—3043(2010)07—0051—05Abstr
3、act:Theoperatingprinciplesofsmartantennas,thesignalmodel,beamformingalgorithmsandapplicationstatusareexpoundedindetail,thedifficultiesonsmartantennatechnologyarepresentedfinally.Keywords:Smartantenna;Signalmodel;Adaptivebeamformingalgorithm;Blindbeamformingalgorithm0前言智能天
4、线原名为自适应天线阵列,最初应用于雷达,声纳等军事领域,主要用来完成空间滤波和定位,常见的相控阵雷达就是简单的自适应天线阵.智能天线是1种智能化的天线形式,是2G/B3G的关键技术之一'.智能天线可以改善通信链路性能.大大提高系统容量,提高频谱利用率_2.1智能天线的工作原理智能天线的基本思想是基于阵列天线技术.并利用用户信号空问特征的差异.它能够根据信号环境情况自动形成"最佳"阵列波束天线,然后在天线中引入收稿日期:2010—05—21自适应信号处理,实现噪声抵消,正好在干扰人射方向上产生零陷,同时在主波束上跟踪有用信号,从而使天线阵列
5、具有智能接收的能力.智能天线由以下天线阵列,模/数或数/模转换,自适应处理,波束形成网络等4部分组成.智能天线结构示意见图1.a)天线阵列部分.用于在接收或发送模拟信号时形成期望波束.根据天线阵列在空间中的排列位置.可分为线阵,面阵,圆阵及i角阵等.根据天线阵子问是否等距,又可分为不规则阵和随机阵等.b)模/数或数/模转换部分.接收时将模拟信号转换成数字信号,发送时将数字信号转换成模拟信号.c)自适应处理部分.根据自适应算法和信号到达角(DOA)估计算法,产生期望的权值.d)波束形成网络部分.通过得出的权值对各个阵邮电设计技术/2010/
6、07l51fj无线通信王敏超,李弘扬,乔云RadioCommunication智能天线技术综述控制部]l_.■期望_一赢睦应算】l}救j图1智能天线结构示意元进行动态自适应加权处理,并利用天线阵列产生期望自适应波束.从图l可明显看出.在做自适应算法调整权系数之前,必须产生期望信号的(即信号的先验知识),实际中通常采用多次快拍的平均值来代替.2窄带阵列信号模型以等距直线阵列(ULA)(见图2)为例:设ULA由个间距为d的全向阵元组成;1个窄带信源的平面波(点源在远场可近似为平面波)入射到阵列上,其入射方向与阵列法方向的夹角为;若入射至阵元1
7、的信号为S(t)e,其中s(t)为信号的复振幅,w为信号的角频率.对于窄带信号而言,可近似地认为相邻阵元上接收信号的复振幅s(t)相同,只是相位不同而已.相邻阵元接收信号的波程差为Ad=dsinO(1)各阵元接收的信号为l1如_ne1(t)(2)或记为(t)=a(O)x.(t),其中a(O)称为阵列的导向矢量.导向矢量a()不但取决于入射波到来的方向,且与阵列自身的几何形状及阵元的相对位置有关.若L个平面波分别以入射角OI(1=l,…,,J)入射到阵列上.则相应的阵输入复基带信号矢量为(n)=4S(n)+n(n)(3)式中:x(n)——阵
8、列输入向量,(n)=[t(n),…,(n)]——阵列流形,A=[a(O),…,n()]522010/07/DTPT图2等距直线阵s(n)——平面波信号矢量,s(n)-----ES(n),…,s
