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技术动态信道分配下代移动通信中的时空多用户检测技术第四章智能天线的用途及应用前景智能天线用途智能天线在中的应用前景第三代移动通信系统之技术概述系统结构关键技术智能天线在系统中的应用第五章结束语参考文献附录谢词智能天线的发展及在中的应用摘要随着全球通信业务的迅速发展，作为未来个人通信主要手段的无线移动通信技术引起人们极大关注。

如何消除同信道干扰多址干扰与多径衰落的影响成为人们在提高无线移动通信系统性能时考虑的主要因素。

智能天线利用数字信号处理技术，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。

与其它日渐深入和成熟的干扰削除技术相比，智能天线技术在移动通信中的应用研究更显得方兴未艾并显示出巨大潜力。

我国提交的第三代移动通信标准系统的关键技术之就是智能天线技术，论文详细介绍了智能天线的历史及其发展，深入分析了智能天线在中的应用，最后对智能天线的应用进行了展望。

关键词智能天线智能天线的发展及在中的应用智能天线的发展及在中的应用第章智能天线简介引言随着移动通信的迅速发展，越来越多的业务将通过无线电波的方式来进行，有限的频谱资源面对着越来越高的容量需求的压力。

对于第二代移动通信系统，在我国的些大城市已经出现了容量供应困难的现象，小区蜂窝的半径已经很小，而目前作为应用研究重点的以及它的业务模式无疑将对网络容量有更高的要求。

高速的数据业务将作为网络服务的个主要特点，这使得网络数据流量尤其是下行方向上将有明显的提高。

因此，为了在系统中实现与第二代系统明显的差别服务，充分体现系统在业务能力上的优势，网络容量将是网络的运营者必须重点考虑的问题。

就目前的情况而言，智能天线技术将是提高网络容量最有效的方法之，尤其对于中以自干扰为主要干扰形式的通信系统。

天线方向图的增益特性能够根据信号情况实时进行自适应变化的天线称为智能天线。

与普通天线以射频部分为主不同，智能天线包括射频部分以及信号处理和控制部分。

同时，由于终端在尺寸和成本上的限制，所以目前对于智能天线的研究主要集中在基站。

目前，普遍使用的是全向天线或者扇区天线，这些天线具有固定的天线方向图形式，而智能天线将具有根据信号情况实时变化的方向图特性见图如图所示，在使用扇区天线的系统中，对于在同扇区中的终端，基站使用相同的方向图特性进行通信，这时系统依靠频率时间和码字的不同来避免相互间的干扰。

而在使用智能天线的系统中，系统将能够以更小的刻度区别用户位置的不同，并且形成有针对性的方向图，由此最大化有用信号最小化干扰信号，在频率时间和码字的基础上，提高了系统从空间上区别用户的能力。

这相当于在频率和时间的基础上扩展了个新的维度，能够很大程度地提高系统的容量以及与之相关的。

智能天线的提出及基本概念智能天线的提出智能天线的发展及在中的应用智能天线是在自适应滤波和阵列信号处理技术的基础上发展起来的，是通信系统中能通过调整接收或发射特性来增强天线性能的种天线。

它利用信号传输的空间特性，从空间位置及入射角度上区分所需信号与干扰信号，从而控制天线阵的方向图，达到增强所需信号抑制干扰信号的目的同时它还能根据所需信号和干扰信号位置及入射角度的变化，自动调整天线阵的方向图，实现智能跟踪环境变化和用户移动的目的，达到最佳收发信号，实现动态空间滤波的效果。

采用智能天线的目的主要有以下点通过提供最佳增益来增强接收信号。

通过控制天线零点来抑制干扰。

利用空间信息增大信道容量。

智能天线的基本概念智能天线是种安装在基站现场的双向天线，通过组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性，并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。

智能天线的原理是将无线电的信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。

同时，智能天线技术利用各个移动用户间信号空间特征的差异，通过阵列天线技术在同信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰，使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。

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。

智能天线的分类及特点智能天线主要包含两类开关波束系统和自适应阵列系统。

两者中，只有自适应阵列系统能够在为有用信号提供最佳增益的同时，识别跟踪和最小化干扰信号。

多波束天线多波束天线利用多个并行波束覆盖整个用户区，每个波束的指向是固定的，波束宽度也随天线元数目而确定。

当用户在小区中移动时，基站在不同的相应波束中进行选择，使接收信号最强。

因为用户信号并不定在波束中心，当用户位于波束边缘及干扰信号位于波束中央时，接收效果最差，所以多波束天线不能实现信号最佳接收，般只用作接收天线。

但是与自适应天线阵列相比，多波束天线具有结构简单无须判定用户信号到达方向的优点。

自适应天线自适应天线阵列般采用天线阵元结构，阵元间距为半个波长。

天线阵元分布方式有直线型圆环型和平面型。

自适应天线阵列是智能天线的主要类型，可以完成用户信号接收和发送。

自适应天线阵列系统采用数字信号处理技术识别用户信号到达方向，并在此方向形成天线主波束。

智能天线的组成智能天线包括射频天线阵列部分和信号处理部分，其中信号处理部分根据得到的关于通信情况的信息，实时地控制天线阵列的接收和发送特性。

这些信息可能是接收到的无线信号的情况在使用闭环反馈的形式时，也可能是通信对端关于发送信号接收情况的反馈信息。

智能天线的发展及在中的应用由于移动通信中无线信号的复杂性，所以这种根据通信情况实时调整天线特性的工作方式对算法的准确程度运算量以及能够实时完成运算的硬件设备都有很高的要求。

这决定了智能天线的发展是个分阶段的逐步完善的过程。

智能天线的发展及在中的应用第二章智能天线的基本机构和工作原理基本结构顾名思义自适应天线阵由多个天线单元组成，每个天线后接个加权器即乘以个系数，这个系数通常是复数，既调节幅度又调节相位，而在相控阵雷达中只有相位可调，最后用相加器进行合并，这种结构的智能天线只能完成空域处理同时具有空域时域处理能力的智能天线在结构上相对复杂些，每个天线后接的是个延时抽头加权网结构上与时域均衡器相同。

自适应或智能的主要含义是指这些加权系数可以恰当改变和自适应调整。

上面介绍的是智能天线用作接收天线时的结构，当用它进行发射时结构稍有变化，加权器或加权网络置于天线之前，也没有相加合并器。

工作原理假设满足天线传输窄带条件，即入射信号在各天线单元的响应输出只有相位差异而没有幅度变化，这些相位差异由入射信号到达各天线所走路线的长度差决定。

若入射信号为平面波只有个入射方向，则这些相位差由载波波长入射角度天线位置分布唯确定。

给出组加权值，定的入射信号强度，不同入射角度的信号由于在天线间的相位差不同，合并器后的输出信号强度也会不同。

以入射角为横坐标，对应的智能天线输出增益为纵坐标所作的图被称为方向图天线术语，智能天线的方向图不同于全向天线理想时为直线，而更接近方向天线的方向图，即有主瓣副瓣等，但相比而言智能天线通常有较窄的主瓣，较灵活的主，副瓣大小位置关系，和较大的天线增益天线术语，天线的项重要指标，是最强大向的增益与各方向平均增益之比，另外和固定天线的最大区别是不同的权值通常对应不同的方向图，我们可以通过改变权值来选择合适的方向图。

智能天线的发展阶段目前通常将这种过程分为以下三个阶段见图第阶段开关波束转换。

在天线端预先定义些波瓣较窄的波束，根据信号的来波方向实时确定发送和接收所使用的波束，达到将最大天线增益方向对准有效信号，降低发送和接收过程中的干扰的目的。

这种方法位于扇区天线和智能天线之间，实现运算较为简单，但是性能也比较有限。

智能天线的发展及在中的应用第二阶段自适应最强信号方向。

根据接收信号的最强到达方向，自适应地调整天线阵列的参数，形成对准该方向的接收和发送天线方向图。

这是动态自适应波束成形的最初阶段，性能优于开关波束转换，同时算法也较为复杂，但是还未达到最优的状态。

第三阶段自适应最佳通信方式。

根据得到的通信情况的信息，实时地调整天线阵列的参数，自适应地形成最大化有用信号最小化干扰信号的天线特性，保持最佳的射频通信方式。

这是理想的智能天线的工作方式，能够很大程度地提高系统无线频谱的利用率。

但是其算法复杂，实时运算量大，同时还需要进步探寻各种实际情况下的最佳算法。

目前，对于智能天线的应用主要集中在第二阶段附近，并且由于移动通信的迅速发展，使得智能天线技术在包括的应用中受到广泛的重视，解决智能天线在实际应用中的各种问题，以及寻求更加智能的自适应算法和实现方案是目前工作的重点和主要内容。

智能天线的发展及在中的应用第三章智能天线的关键技术智能天线在移动通信中的应用分为移动台和基站，本部分仅讨论智能天线应用于基站的实现技术，其中智能化发射技术接收技术和动态信道分配是项关键的技术。

智能化接收技术应用智能天线系统中，由于不同用户占用同信道，不同用户带来的多址干扰和多径信道带来的码间干扰会使到达基站的用户信号产生畸变，所以必须采用信道估计和均衡技术，将各用户信号进行分离和恢复即多用户检测。

整个上行信道等效为个多重单输入多输出系统。

另方面，为了给智能发射提供依据，在上行中还需要估计反映用户空间位置信息的参量，如入射角空域特征，等，它们的精度估计将直接影响到下行选择性发送的性能。

目前，完成智能化接收的方法主要有基于高分辨率阵列信号处理方法和基于信号时域结构方法两类。

前类方法又分子空间方法和基于参数估计准则的方法两大类。

后类方法主要利用信号的时域信息和先验特征进行空域处理。

智能化发射技术在蜂窝系统中，为满足多媒体