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智能天线及其在无线通讯中的应用分析

2018-08-20 20:02:59来源:励志吧0次阅读

摘 要:现代社会,先进的科学技术发展加速了通信行业的进步。通信技术和质量的提高,使许多不同类型的新生事物不断涌现。当前智能天线在通信行业的使用变得越来越广泛,并且取得了良好的成绩。本文简要分析了智能天线的含义,具体研究智能天线的组织、构成,并且深入探讨智能天线在无线通讯中的应用情况,仅供参考。

关键词:智能天线;无线通讯;应用

天线是促进电磁波传播的重要设施。随着我国通信技术的发展和完善,对使用的设备、部件的要求也在逐渐提高。智能天线是通信行业发展到新阶段的新产物。它在无线接入体系、移动通信体系等体系中,都有广泛的使用范围。并且还具备抗干扰功能和较高的频率利用率等很多优点。虽然智能天线能够实现电磁波的感应和辐射工作,但是,它仍然是一个全新的概念。

1 智能天线的概述

1.1 智能天线的含义

任何一个通信体系中,无线传输的方式都需要借助天线来进行,实现传播、发送和接收的目的。天线是促进信号发出和接收的关键设备。而且,天线能够与电磁波发生感应现象。因此,通信体系中的频率和频段如何变化,或者频率和频段的区分情况存在差异,都需要使用到天线来进行电磁波的传播。

传统意义上的天线包括阵列天线和自适应天线。智能天线在原有的基础上,运用到了人工智能的技术方式,以此构成了一个具备智能功能的系统。根据天线的智能化功能可以将天线分成三类,包括可变波束类、动态相控阵列类以及自适应阵列类。可变波束类天线遵循了保持接收功率的原则,在不同的预设阵列波束中切换;动态相控阵列类天线运用了测向算法,有利于持续追踪使用人的方向,以此来调整天线的波束,保证接收功率化;自适应阵列类天线不仅能够测向使用人,同时还能够测向不同种类的干扰源。在波束形成的过程中,能够使接收功率达到值,并且使发出的噪音降到。以此使接收信噪比达到。

1.2 智能天线的构成

智能天线的多种优势和功能与其系统工程有关系,是波束构成的络。波束组成的络结构非常复杂,一般可以分成两部分,包括络处理体系和络控制体系。依据络处理和络控制运用的不同的运行规则、组成的差异,智能天线还可以分为两种类型,包括波束切换型和自适应阵列型。

1.2.1 波束切换型天线

智能天线能够组成的空间波束以及空间信道情况可以提前明确下来。明确的内容不仅包含波束指向,还包含了数目。在智能天线为某一用户提供服务时,天线体系会自动地在有限波束中,选取相应的一个或多个组合来工作,但是不会在意选取波束的指向能否对准用户。除此之外,如果用户在移动过程中波束被固定了,当用户移动到另外一个波束上时,系统会自动的切换到另一波束上。由此可知,另外一个波束也同样无法确保它的指向能够随时指向用户。上述的特点是组成波束切换型天线的缺陷,但是这种天线的构成非常简单。

1.2.2 自适应阵列型天线

自适应阵列型天线能够促使无线波束的出现,同时还有利于保持用户得到波束的指向。当用户移动的时候,波束能够自动的改变。很明显,自适应阵列型天线的功能比较强,但是其运用的络控制体系更复杂。同时在使用过程中,系统的实时功能必须强重庆化粪池清掏
。在软件中,收敛的工作需要快速完成,达到的精度也要很高,这样才能自适应所用的算法,有利于尽快的调控波束的复数,加权参数W。现阶段,智能天线体系中运用到的算法种类很多。

2 智能天线在无线通讯中的应用

智能天线在基台与移动用户之间形成了一条能量相对集中的无线路径,准确的确定了移动用户的地理位置,改变了传统通信系统中无法准确确定用户具体位置,从而采用全向发射天线造成能量上的损失及对其他用户的干扰。智能天线为有效的节约能量的损失,准确的定位用户的位置,智能天线系统需完成两大任务:一是能实时感知电磁环境,包括DOA测向、谱估计、从接收到的信号中分离出直射信号和多径信号;二是后处理过程,包括信道分离、抗多径干扰和衰落。该处理过程取决于算法的收敛速度和稳定性,以及DSP的处理速度。智能天线对系统容量的提高有以下两条途径:一是利用智能天线的波束成形和自适应测向跟踪能力,实时地形成窄的主瓣波束对准所需信号,在其他方向尽量压低付瓣增益。以此来代替传统的全向天线。智能天线提高了接收信号的信干噪比,从而提高了系统容量。此时对应单用户算法。二是把智能天线等效为空域滤波器,实现空分多址传输,即所谓的SDMA。此时要采用多用户检测算法。需要说明的是,SDMA并不是与FDMA、CDMA、TMDA等同的多址方式,而是附加在上述多址方式上的优化方案。

智能天线既可在上行链路中单独使用,也可在上下行链路中同时使用。在下行链路中采用智能天线的优点在于,把基台盲目的、广播式的传播变为定向的信号传递。采用智能天线以后,一方面可以简化基台的设备五莲花石材
,例如:过去基台要发射100w的功率则需要100w的功放,当采用十单元的天线阵列后,每单元只需1w的功放来激励。100w的功放与1w的功放,无论是在价格还是性能上都有很大的区别。另一方面,更为重要的是,定向传播将极大地减小基台对其他用户的人为的干扰,净化电磁环境,从而提高了系统容量。这一点具有十分重要的意义。需要指出的是,由于在FDMA系统中,上下行链路采用不同的频率。因此,由上行链路得到的用户空间信息不能简单拷贝到下行链路。这时需要复杂的上下行链路分配方案。因此在下行链路中应用智能天线可以提高系统容量,简化基台设备。

多径衰落是影响无线通信系统的关键因素之一。对此,人们做了大量的尝试并提出许多有效的方案。例如:分集技术、RAKE接收机、自适应滤波等等。而智能天线则从空间域的角度提供了一条新途径。智能天线能分辨出直射信号与各径多径信号,这是传统的抗多径技术无法得到的。如何与现有的抗多径技术相结合,较好地解决多径传播是智能天线研究的另一个重要的研究课题。

结束语

近年来,随着人们对智能天线的研究工作逐渐重视,逐渐深入,在抗干扰工作、通信工作的质量、频率的共享以及容量的使用中,智能天线都获得了良好的成绩。与此同时,在上述这些方面还存在着很多能够挖掘出来的潜力,因此人们会越来越重视智能天线的应用。随着科学技术水平的不断提高,智能天线在无线通讯中的应用也开始变得广泛,同时也取得了良好的效果。这样促进了整个通信行业的发展和进步。

参考文献

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作者简介:余富营,身份证号码:。

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