移动通信论文

山西职业技术学院2008级电子信息毕业论文芜湖职业技术学院电气工程系毕业论文题目：谈智能天线在移动通信中的应用姓名：邢玉豪专业：应用电子技术班级：电子2班学号：1303020214指导教师：沈璐2015年11月山西职业技术学院2008级电子信息毕业论文2目录摘要.............................................................................................................................3关键词.............................................................31智能天线的基本原理...........................................................................................32智能天线的实现...................................................................................................43智能天线在移动通信中的用途...........................................................................43.1抗衰落.....................................................43.2抗干扰....................................................53.3增加系统容量.............................................53.4实现移动台定位.............................................54智能天线的应用...............................................................................................64.1用于FDMA系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64.2用于TDMA系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64.3用于CDMA系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64.4用于无线本地环路系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64.5用于DECT、PHS等系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64.6用于第三代移动通信．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65智能天线技术的研究动向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7致谢...........................................................................................................................8参考文献.......................................................................................................................9山西职业技术学院2008级电子信息毕业论文3摘要介绍了智能天线的基本原理、实现方法及其在移动通信中的应用。最初的智能天线技术主要用于军事抗干扰通信和定位等。近年来,随着移动通信的发展及对移动通信电波传播、组网技术、天线理论等方面的研究逐渐深入,智能天线开始用于具有复杂电波传播环境的移动通信。此外,随着移动用户数迅速增长和人们对通话质量要求的不断提高,要求移动通信网在大容量下仍具有较高的话音质量。经研究发现,在不增加系统复杂度的情况下,使用智能天线可满足服务质量和网络扩容的需要。关键词：智能天线移动通信容量覆盖AbstractThispaperintroducesthebasicprincipleofsmartantenna,therealizationmethodanditsapplicationinmobilecommunication.Inrecentyears,withthedevelopmentofmobilecommunicationandmobilecommunicationtechnology,smartantennahasbeenusedinthemobilecommunication,whichhasthehighqualityofservicequalityandnetworkexpansion,whichisbasedontheresearchfindings,whichcanmeettheneedsofservicequalityandnetworkexpansionwithoutincreasingthesystemcomplexity.Keywords:smartantenna,mobilecommunication,capacity,coverage一、智能天线的基本原理智能天线包括多波束天线阵列和自适应天线阵列,后者是智能天线的主要形山西职业技术学院2008级电子信息毕业论文4式。智能天线技术主要基于自适应天线阵列原理,天线阵收到信号后,通过由处理器和权值调整算法组成的反馈控制系统,根据一定的算法分析该信号,判断信号及干扰到达的方位角度,将计算分析所得的信号作为天线阵元的激励信号,调整天线阵列单元的辐射方向图、频率响应及其它参数。利用天线阵列的波束合成和指向,产生多个独立的波束,自适应地调整其方向图,跟踪信号变化,对干扰方向调零,减弱甚至抵消干扰,从而提高接收信号的载干比,改善无线网基站覆盖质量,增加系统容量。基站使用智能天线,可为用户提供窄定向波束,在一定的方向区域内收发信号。这样既充分利用信号发射功率,又可降低发射信号带来的电磁干扰。智能天线引入空分多址(SDMA)方式,根据信号的空间传播方向不同,区分用户。二、智能天线的实现智能天线阵系统主要包括天线阵列、自适应处理器和波束形成网络。天线阵列是收发射频信号的辐射单元。自适应处理器把有一定规律的激励信号转换成与各波束相对应的幅度和相位,提供给各辐射单元,用来确定波束形成网络各部分向图的增益。波束形成网络利用天线阵元产生的方向图,实现智能天线的各种应用。自适应处理器产生的各支路幅度和相位调整系数,是波束形成网络工作的重要依据。自适应处理器包括信号处理器和自适应算法器。信号处理器根据所需进行的信号处理,自适应算法器根据均方误差、信噪比、输出噪声功率等性能量度,用适当的算法调整方向图,形成网络的加权系数,使智能天线阵系统性能达到最优化。最初的智能天线采用复杂的模拟电路,如今采用数字波束形成(DBF)方式,用软件完成算法更新,也可采用数模相结合的处理方法,既保证处理精度,又保证处理速度及灵活性。此外,为了使智能天线具有良好性能,应根据具体的电波传播环境,选择相应的智能算法。采用软件无线电技术使系统具有良好的改善能力,提高系统性能。为了尽量减少对现有系统的改动,也可使用多波束智能天线。多波束天线利用多个指向固定的波束覆盖全方向,虽然不能实现信号最佳接收,但结构简山西职业技术学院2008级电子信息毕业论文5单,便于实现,且无需判定所接收信号的方向。三、智能天线在移动通信中的用途(一)抗衰落在陆地移动通信中,电波传播路径由反射、折射及散射的多径波组成,随着移动台移动及环境变化,信号瞬时值及延迟失真的变化非常迅速,且不规则,造成信号衰落。采用全向天线接收所有方向的信号,或采用定向天线接收某个固定方向的信号,都会因衰落使信号失真较大。如果采用智能天线控制接收方向,天线自适应地构成波束的方向性,使得延迟波方向的增益最小,减小信号衰落的影响。智能天线还可用于分集,减少衰落。电波通过不同路径到达接收天线,其方向角各不相同,利用多副指向不同的自适应接收天线,将这些分量隔离开,然后再合成处理,即可实现角度分集。(二)抗干扰用高增益、窄波束智能天线阵代替现有FD-MA和TDMA基站的天线。与传统天线相比,用12个30°波束天线阵列组成360°全覆盖天线的同频干扰要小得多。将智能天线用于CDMA基站,可减少移动台对基站的干扰,改善系统性能。抗干扰应用的实质是空间域滤波。智能天线波束具有方向性,可区别不同入射角的无线电波,可调整控制天线阵单元的激励“权值”,其调整方式与具有时域滤波特性的自适应均衡器类似,可以自适应电波传播环境的变化,优化天线阵列方向图,将其“零点”自动对准干扰方向,大大提高阵列的输出信噪比,提高系统可靠性。(三)增加系统容量为了满足移动通信业务的巨大需求,应尽量扩大现有基站容量和覆盖范围。要尽量减少新建网络所需的基站数量,必须通过各种方式提高频谱利用效率。方法之一是采用智能天线技术,用多波束板状天线代替普通天线。由于天线波束变窄,提高了天线增益及C/I指标,减少了移动通信系统的同频干扰,降低了频率复用系数,提高了频谱利用效率。使用智能天线后,毋需增加新的基站就可改善系统覆盖质量,扩大系统容量,增强现有移动通信网络基础设施的性能。未来的智能天线应能允许任一无线信道与任一波束配对,这样就可按需分配信道,保证呼叫阻塞严重的地区获得较多信道资源,等效于增加了此类地区的无线网容量。采用智能天线是解决稠密市区容量难题既经济又高效的方案,可在不影山西职业技术学院2008级电子信息毕业论文6响通话质量情况下,将基站配置成全向连接,大幅度提高基站容量。当前我国正考虑大规模引入CDMA移动通信系统,但部分省市模拟系统占用了CDMA频段,必须采用清频手段解决此问题。使用智能天线,可大大改善模拟系统小区复用方式,增加模拟系统容量,即使清频也不会导致模拟系统资源匮乏,为CDMA系统留出频段。(四)实现移动台定位目前蜂窝移动通信系统只能确定移动台所处的小区,如果增加定位业务,则可随时确定持机者所处位置,不但给用户和网络管理者提供很大方便,还可开发出更多的新业务。在陆地移动通信中,如果基站采用智能天线阵,一旦收到信号,即对每个天线元所连接收机产生的响应作相应处理,获得该信号的空间特征矢量及矩阵,由此获得信号的功率估值和到达方向,即用户终端的方位。通过此方法,用两个基站就可将用户终端定位到一个较小区域。四、智能天线的应用(一)用于FDMA系统据研究,与通常的三扇区基站相比,C/I值平均提高约8dB,大大改善了基站覆盖效果;频率复用系数由7改善为4,增加了系统容量。在网络优化时,采用智能天线技术可降低无线掉话率和切换失败率。(二)用于TDMA系统无线能量在时间和空间上都受到限制,智能波束切换规则可提高C/I指标。据研究,用4个30°天线代替传统的120°天线,C/I可提高6dB,提高了服务质量。在满足GSM系统C/I比最小的前提下,提高频率复用系数,增加了系统容量。转(三)用于CDMA系统在CDMA系统中,智能天线可进行话务均衡,将高话务扇区的部分话务量转移到容量资源未充分利用的扇区;通过智能天线灵活的辐射模式和定向性,可进行软/更软切换控制;智能天线的空间域滤波可改善远近效应,简化功率控制,降低系统成本,也可减少多址干扰,提高系统性能。(四)用于无线本地环路系统在无线本地环路系统中,基站对收到的上行信号进行处理,获得该信号的空间山西职业技术学院2008级电子信息毕业论文7特征矢量,进行上行波束赋形,达到最佳接收效果。由于