通信工程的論文

　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,通信技術(shù)得到了顯著提升,促進(jìn)了通信工程進(jìn)一步發(fā)展。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家搜集整理的關(guān)于通信工程的論文的內(nèi)容，歡迎大家閱讀參考!

　　通信工程的論文篇1

　　淺析移動(dòng)通信中智能天線的原理及應(yīng)用

　　1 前言

　　天線在移動(dòng)通信中有效地實(shí)現(xiàn)了收發(fā)信機(jī)和電磁波傳播空間之間的能量傳遞，是不可缺少的組成部分。而隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步，通信對(duì)器件、 部件的要求也越來越高， 智能天線變應(yīng)運(yùn)而生。智能天線是一種安裝于基站的雙向天線，它通過一組帶可編程電子相位的固定天線單元獲取針對(duì)覆蓋的方向，同時(shí)能夠獲取基站和手機(jī)之間各鏈路的方向特性，利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，達(dá)到充分高效利用移動(dòng)用戶信號(hào)并刪除或抑制干擾信號(hào)的目的。隨著4G技術(shù)的發(fā)展，智能天線技術(shù)更是成為移動(dòng)通信系統(tǒng)研究中的熱點(diǎn)。

　　2 智能天線的基本原理及實(shí)現(xiàn)

　　智能天線通常包括多波束智能天線(Switched Beam Antenna)和自適應(yīng)陣智能天線(Adaptive Array Antenna)。智能天線技術(shù)主要基于自適應(yīng)天線陣列原理，天線陣收到信號(hào)后，通過由處理器和權(quán)值調(diào)整算法組成的反饋控制系統(tǒng)，根據(jù)一定的算法分析該信號(hào)，判斷信號(hào)及干擾到達(dá)的方位角度，將計(jì)算分析所得的信號(hào)作為天線陣元的激勵(lì)信號(hào)，調(diào)整天線陣列單元的輻射方向圖、頻率響應(yīng)及其它參數(shù)。利用天線陣列的波束合成和指向，產(chǎn)生多個(gè)獨(dú)立的波束，自適應(yīng)地調(diào)整其方向，跟蹤信號(hào)變化，對(duì)干擾方向調(diào)零，減弱甚至抵消干擾，從而提高接收信號(hào)的載干比，改善無線網(wǎng)基站覆蓋質(zhì)量，增加系統(tǒng)容量。

　　多波束天線利用多個(gè)并行波束覆蓋整個(gè)用戶區(qū)，每個(gè)波束的指向是固定的，波束寬度也隨天線元數(shù)目而確定。隨著用戶在小區(qū)中的移動(dòng)，基站相應(yīng)選擇不同的波束，使接收信號(hào)最強(qiáng)。自適應(yīng)天線陣列一般采用4～16天線陣元結(jié)構(gòu)，陣元間距為半個(gè)波長(zhǎng)。天線陣元分布方式有直線型、圓環(huán)型和平面型。自適應(yīng)天線陣列是智能天線的主要類型，可以完成用戶信號(hào)接收和發(fā)送。該系統(tǒng)采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)識(shí)別用戶信號(hào)到達(dá)方向，并在此方向形成天線主波束。自適應(yīng)天線陣列中，各天線元的放置形式可有多種，相鄰天線元間距為一特定值。在接收信號(hào)到達(dá)天線陣時(shí)，每個(gè)陣元上的信號(hào)經(jīng)過不同的加權(quán)，然后再疊加產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)，加權(quán)系數(shù)和疊加可以根據(jù)不同的準(zhǔn)則。

　　為了使智能天線具有良好性能，應(yīng)根據(jù)具體的電波傳播環(huán)境，選擇相應(yīng)的智能算法。采用軟件無線電技術(shù)使系統(tǒng)具有良好的改善能力，提高系統(tǒng)性能。

　　3 智能天線的優(yōu)點(diǎn)

　　智能天線可以從以下幾個(gè)方面明顯改善無線通信系統(tǒng)的性能，提高系統(tǒng)的容量：

　　提高頻譜利用率。采用智能天線技術(shù)代替普通天線，提高小區(qū)內(nèi)頻譜復(fù)用率，可以在不新建或盡量少建基站的基礎(chǔ)上增加系統(tǒng)容量，降低運(yùn)營(yíng)商成本。

　　迅速解決稠密市區(qū)容量瓶頸。未來的智能天線應(yīng)能允許任一無線信道與任一波束配對(duì)，這樣就可按需分配信道，保證呼叫阻塞嚴(yán)重的地區(qū)獲得較多信道資源，等效于增加了此類地區(qū)的無線網(wǎng)絡(luò)容量。

　　抑制干擾信號(hào)。智能天線可將無線電的信號(hào)導(dǎo)向具體的方向，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向DOA(direction of arrinal)，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，達(dá)到充分高效利用移動(dòng)用戶信號(hào)并刪除或抑制干擾信號(hào)的目的，將零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)干擾方向，大大提高陣列的輸出信干比，改善了系統(tǒng)質(zhì)量，提高了系統(tǒng)可靠性。對(duì)于軟容量的CDMA系統(tǒng)，信干比的提高還意味著系統(tǒng)容量的提高。

　　抗衰落。高頻無線通信的主要問題是信號(hào)的衰落，由于移動(dòng)用戶與基站的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，每條多徑都會(huì)有一個(gè)明顯的頻率移動(dòng)，一起時(shí)間選擇性衰落，即信號(hào)幅度隨著時(shí)間變化，失真比較大。如果采用智能天線控制接收方向，自適應(yīng)地構(gòu)成波束的方向性，可以使得延遲波方向的增益最小，降低信號(hào)衰落的影響。智能天線可用分集技術(shù)，減少衰落。

　　實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)定位。采用智能天線的基站可以獲得接收信號(hào)的空間特征矩陣，由此獲得信號(hào)的功率估值和到達(dá)方向。通過此方法，用兩個(gè)基站就可將用戶終端定位到一個(gè)較小區(qū)域。由于目前蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)只能確定移動(dòng)臺(tái)所處的小區(qū)，因此移動(dòng)臺(tái)定位的實(shí)現(xiàn)可以使許多與位置有關(guān)的新業(yè)務(wù)得以方便地推出，而發(fā)展新業(yè)務(wù)是目前移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商提升ARPU值、加強(qiáng)自身競(jìng)爭(zhēng)力的必然手段。

　　4 智能天線在現(xiàn)代通信中的應(yīng)用

　　(1)用于FDMA系統(tǒng)

　　據(jù)研究，與通常的三扇區(qū)基站相比，C/I值平均提高約8dB，大大改善了基站覆蓋效果;頻率復(fù)用系數(shù)由7改善為4，增加了系統(tǒng)容量。在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時(shí)，采用智能天線技術(shù)可降低無線掉話率和切換失敗率。

　　(2)用于TDMA系統(tǒng)

　　無線能量在時(shí)間和空間上都受到限制，智能波束切換規(guī)則可提高C /I指標(biāo)。據(jù)研究，用4個(gè)30°天線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的120°天線，C /I可提高6dB，提高了服務(wù)質(zhì)量。在滿足GSM系統(tǒng)C /I比最小的前提下，提高頻率復(fù)用系數(shù)，增加了系統(tǒng)容量。

　　(3)用于CDMA系統(tǒng)

　　在CDMA系統(tǒng)中，智能天線可進(jìn)行話務(wù)均衡，將高話務(wù)扇區(qū)的部分話務(wù)量轉(zhuǎn)移到容量資源未充分利用的扇區(qū);通過智能天線靈活的輻射模式和定向性，可進(jìn)行軟/更軟切換控制;智能天線的空間域?yàn)V波可改善遠(yuǎn)近效應(yīng)，簡(jiǎn)化功率控制，降低系統(tǒng)成本，也可減少多址干擾，提高系統(tǒng)性能。

　　(4)用于無線本地環(huán)路系統(tǒng)

　　在無線本地環(huán)路系統(tǒng)中，基站對(duì)收到的上行信號(hào)進(jìn)行處理，獲得該信號(hào)的空間特征矢量，進(jìn)行上行波束賦形，達(dá)到最佳接收效果。由于本系統(tǒng)采用TDD方式，可將上行波束賦形數(shù)據(jù)直接用于下行發(fā)射信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)下行波束的賦形。天線波束賦形等效于提高天線增益，改善了接收靈敏度和基站發(fā)射功率，擴(kuò)大了通信距離，并在一定程度上減少了多徑傳播的影響。

　　(5)用于DECT、PHS等系統(tǒng)

　　DECT、PHS都是基于TDD方式的慢速移動(dòng)通信系統(tǒng)。歐洲在DECT基站中進(jìn)行智能天線實(shí)驗(yàn)時(shí)，采用和評(píng)估了多種自適應(yīng)算法，并驗(yàn)證了智能天線的功能。日本在PHS系統(tǒng)中的測(cè)試表明，采用智能天線可減少基站數(shù)量。近期受移動(dòng)“本地通”業(yè)務(wù)的啟發(fā)，我國(guó)一些地方提出利用PHS等技術(shù)建設(shè)“移動(dòng)市話”，期望與蜂窩移動(dòng)網(wǎng)爭(zhēng)奪本地移動(dòng)用戶群。由于PHS等系統(tǒng)的通信距離有限，需要建立很多基站，若采用智能天線技術(shù)，則可降低成本。

　　(6)用于第三代移動(dòng)通信

　　采用智能天線技術(shù)可提高第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量及服務(wù)質(zhì)量，W-CDMA系統(tǒng)就采用自適應(yīng)天線陣列技術(shù)，增加系統(tǒng)容量。在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，我國(guó)SCDMA系統(tǒng)是應(yīng)用智能天線技術(shù)的典型范例。SCDMA系統(tǒng)采用TDD方式，使上下射頻信道完全對(duì)稱，可同時(shí)解決諸如天線上下行波束賦形、抗多徑干擾和抗多址干擾等問題。該系統(tǒng)具有精確定位功能，可實(shí)現(xiàn)接力切換，減少信道資源浪費(fèi)。

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　智能天線的優(yōu)越性在于自身可以分析到達(dá)無線陣列的信號(hào)，靈活、優(yōu)化地使用波束，減少干擾和被干擾的機(jī)會(huì)，提高頻率的利用率，改善系統(tǒng)性能。智能天線體現(xiàn)了自適應(yīng)、自優(yōu)化和自選擇的概念，對(duì)當(dāng)前移動(dòng)通信系統(tǒng)的完善起到重大的推動(dòng)作用，具有很大的發(fā)展?jié)摿?。

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