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4G移动通信系统中的多天线技术

更新时间：2019-09-01 11:57:47 大小：151K 上传用户：杨义查看TA发布的资源 标签：4g移动通信天线 下载积分：0分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

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文档为4G移动通信系统中的多天线技术总结文档，是一份不错的参考资料，感兴趣的可以下载看看，，，，，，，，，，，，，

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2007 NO.15  
Science and Technology Consulting Herald  
科技咨询导报  
I T 技 术  
4G移动通信系统中的多天线技术  
伍建辉  
（西安电子工程研究所  
西安 710100 ）  
摘 要:随着对通信业务范围和业务速率要求的不断提高，人们已经把目光越来越投向第四代移动通信系统（4G）中，由智能天线  
和MIMO 相结合的多天线技术成为4G 的研究热点之一。  
关键词：多天线  
中图分类号：T N 9 1  
智能天线 MIMO OFDM  
文献标识码：A  
文章编号：1673-0534(2007)05(c)-0009-02  
等间距直线阵和圆环阵最为常用。这里就以  
1 引言  
2.2智能天线的自适应波束成形技术  
等间距均匀直线阵为例来说明智能天线的工  
作原理见图2。  
第三代移动通信系统（3 G ）存在一些  
不足，包括通信速率较低，提供服务速率的  
动态范围不大，不能满足各种业务类型要  
求，以及分配给3G 系统的频率资源已经趋  
于饱和等，于是人们提出了第四代移动通信  
系统（4 G ）的构想。研究表明，在基于  
CDMA 技术的4G 中使用多天线技术能够有  
效降低多址干扰，空时处理能够极大增加  
CDMA 系统容量。凭在提高频谱利用率方面  
的卓越表现，MIMO（多输入多输出）和智能  
天线成为4G发展中新的课题。  
波束赋形的目标是根据系统性能指标，  
形成对基带信号的最佳组合与分配。软件无  
线电系统采用数字波束形成DBF，实现智能  
天线波束形成的方式有两种：阵元空间处理  
设等间距直线阵的阵元个数为 ，阵元  
间距为 ，则信号到达第 个阵元与到达参  
考阵元的  
相位差为：  
方式和波束空间处理方式。阵元空间处理方  
式直接对各阵元按接收信号采样并进行加权  
处理后，形成阵列输出，使天线方向图主瓣  
对准用户信号到方向，天线阵列各阵元均参  
与自适应调整；波束空间处理方式包含两级  
处理过程，第一级对各阵元信号进行固定加  
权求和，形成指向不同方向的波速，第二级  
对一级输出进行自适应加权调整并合成，此  
方案不是对全部阵元都从整体最优计算加权  
系数，而是只对部分阵元作自适应处理，其  
特点是计算量小，收敛快，并且有良好的波  
束保形性能。  
令信号  
在
上的响应信号为，则  
在第 个阵元上的响应信号为：  
2 智能天线技术  
智能天线最初用于雷达、声纳及军事通  
信领域。使用智能天线可以在不显著增加系  
统复杂程度的情况下满足服务质量和扩充容  
量的需要。  
则阵列总的输出信号为：  
式中,  
为阵因子。若  
，
则阵因子  
2.1基本原理和结构  
归一化方向图：  
智能天线利用数字信号处理技术，采用  
先进的波束转换技术和自适应空间数字处理  
技术，判断有用信号到达方向（DOA）通过  
选择适当的合并权值，在此方向上形成天线  
主波束，同时将低增益旁瓣或零陷对准干扰  
信号方向。在发射时，能使期望用户的接收  
信号功率最大化，同时使窄波束照射范围外  
的非期望用户受到的干扰最小，甚至为零。  
智能天线引入空分多址（SDMA）方式。  
在相同时隙、相同频率或相同地址码的情况  
下，用户仍可以根据信号空间传播路径的不  
同而区分。智能天线系统由天线阵;波束形成  
网络；自适应算法控制三部分组成（见图1）。  
通常，智能天线的阵元排列方式有直线  
型、圆环型、平面型等几种类型，其中以  
2.3智能天线的优点及应用  
智能天线能够获得更大的天线覆盖范  
围；有效减少多径衰落的影响，提高通信质  
用
对归一化方向图进行仿真，下  
图给出了阵元间距为半波长，8阵元天线阵在  
时的波束指向。如图3。  
量，并能够减少对其它用户的干扰；增加频  
谱效率和信道容量；动态信道分配；实现移  
动台定位；提高通信安全性。目前 T D -  
SCDMA（时分同步码分多址）是世界上惟  
一采用智能天线的第三代移动通信系统，国  
和
因此调节加权因子的相位，就可以控制  
波束指向；若幅度和相位同时加权，还可以使  
得方向图零点指向干扰方向，达到跟踪移动  
用户终端，抑制波束以外的干扰和噪声的目  
的，从而使系统处于最佳工作状态，提高系  
统性能。  
科技咨询导报 Science and Technology Consulting Herald  
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