智能天线在3G系统中抗干扰功能的研究.doc

智能天线在3G系统中抗干扰功能的研究I智能天线在3G系统中抗干扰功能的研究摘要随着移动通信的快速发展，用户和手持无线终端的增多和用户对高速数据交互的要求越来越高，而到现在基站建设密度由于各个方面的限制几乎已达极限，多用户间的速率分配和多址干扰已成限制系统容量和影响无线通话质量的首要因素。在通信系统的抗干扰措施中引入智能天线这一方法，是由于近年来通信系统快速发展和对人们日常生活的大量应用为前提和服务目的的。虽然是有系统将相应技术开始投入应用，可智能天线在未来的和现在其他的系统中还有很大的应用空间和潜力。通过智能天线在干扰中的作用验证使其得到更多的应用,这就是本文的目的。关键词：移动通信/智能天线/抗干扰智能天线在3G系统中抗干扰功能的研究IITHEAPPLICATIONOFTHESMARTANTENNAONTHE3GSYSTEMOFANTI-D-ISTURBANCEABSTRACTWiththerapiddevelopmentofmobilecommunications，Usersandhandheldwirelessterminalstoincreaseandusershigh-speeddatainteractivedemandishigherandhigher，Andnowasaresultofeachbasestationconstructiondensityrestrictionsintermsofthealmosthasreachedthelimit,Therateofbetweenusersmoredistributionandmulti-accessinterferencehasbecomearestrictedsystemcapacityandinfluencetheprimaryfactorsofwirelesscallquality.Basedonthecommunicationsystemofanti-disturbancemeasuresintroducedsmartantennainthisway,isduetotherapiddevelopmentinrecentyearscommunicationsystemofPeoplesDailylifeandlotsofapplicationsforthepremiseandservicepurposeAlthoughitisasystemwillbeputintoapplicationcorrespondingtechnologybeganinthefuture,thesmartantennaandnowothersystemwithalotofspaceandpotentialapplications.Throughtheroleofsmartantennaverifiedinterferenceinitsgetmoreapplications,thisisthepurposeofthisarticle.KEYWORDS：MobileCommunications/SmartAntenna/Anti-Disturbance目录错误!未找到引用源。智能天线在3G系统中抗干扰功能的研究11课题背景随着移动通信的快速发展，用户和手持无线终端的增多和用户对高速数据交互的要求越来越高，而到现在基站建设密度由于各个方面的限制几乎已达极限，多用户间的速率分配和多址干扰已成限制系统容量和影响无线通话质量的首要因素。如何消除同信道干扰(CCI)、多址干扰(MAI)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，近年来智能天线成为移动通信领域中的一个研究热点，是解决小区间干扰和频率资源匮乏的有效途径，同时还可以提高系统容量和通信质量。在3G系统中无论北美、日本和韩国应用的的CDMA2000，还是欧洲应用的WCDMA，在天馈方面由于是自适应天线都没有恰当的抗干扰措施，只有中国移动应用的TD-SCDMA采用的是智能天线能在天馈方面采用相应的技术来抑制干扰。1.13G系统的干扰由来及相应的抗干扰措施因为3G是一个自干扰系统，所有用户共同使用同一频率。对每一个用户来说，相对于其他用户，系统中某个用户信号的功率较强，对该用户被正确接收是有利的，但却会增加对共享的频带内其它的用户的干扰，甚至淹没其它用户的信号，结果使其它用户通信质量劣化，甚至掉话。还使网络效率降低，建设和维护成本升高，运营商不得不加大调制解调和抗干扰技术投入和增加网络硬件建设和维护的成本。针对移动通信中存在的各种干扰，第三代移动通信系统采用了相关抗干扰关键技术。这些技术包括：空分多址，智能天线技术，用于抗多径干扰的RAKE接收技术，抗多址干扰的联合检测技术。1.2智能天线的抗干扰作用及相关应用移动通信传输环境恶劣，由于多经衰落、时延扩展造成的符号间干扰、CDMA系统中的多址干扰等都会使链路性能变差、系统容量下降，而我们所熟知的均衡、智能天线在3G系统中抗干扰功能的研究2码匹配滤波、RAKE接收机、信道译码技术等都是为了对抗或者较少这些干扰的影响。这些技术实际利用的都是时域、频域信息，但在实际上有用的信号，其时延样本和干扰信号在时域、频域存在差异的同时，在空域（DirectionOfArrival，DOA）也存在差异，扇区天线可看作是对这部分区域资源的初步利用，而要更充分地利用它只有智能天线。众所周知，CDMA系统是一个干扰受限系统，多用户的干扰存在严重影响了系统的性能，从而限制了小区的用户数。减少小区的多径干扰和多用户干扰的一种方法就是小区的扇区化，但这并不能从根本上解决问题，但可以考虑使用智能天线来解决这一问题智能天线也叫自适应天线，由多个天线单元组成，一般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，自适应或职能的主演含义是指这些加权系数可以根据自适应算法进行更新调整。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。智能天线的应用增强了系统的抗干扰能力，提高了系统的容量和性能。1.3本文的写作目的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DOA，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一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。实际上，它使通信资源不再局限于时间域、频率域或码域而拓展到了空间域，属于空分多址（SDMA）体制。第三代移动通信标准组织已经认识到智能天线在降低网络干扰方面的重要作用，因此，在3G标准如WCDMA智能天线在3G系统中抗干扰功能的研究3和cdma2000中，支持智能天线的条款已经出现，智能天线已成为3G的重要组成部分。以期在未来的LTE等4G技术上得到更大应用。智能天线在3G系统中抗干扰功能的研究42智能天线智能天线利用数字信号处理技术，采用了先进的波束转换技术（switchedbeamtechnology）和自适应空间数字处理技术（adaptivespatialdigitalprocessingtechnology），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。2.1智能天线的研究由来及国内外研究现状早期智能天线的研究主要集中在军事领域，尤其是雷达领域，目的是在复杂的电磁环境中有效地识别和跟踪目标。随后，智能天线在信道扩容和提高通信质量等方面具备的独特优势吸引了众多的专家学者，日本、欧洲和美国的许多研究机构都相继开展了针对智能天线的众多研究计划，这也为智能天线的迅速发展奠定了基础自适应天线波束赋形技术在20世纪60年代就开始发展，其研究对象是雷达天线阵，目的是提高雷达的性能和电子对抗的能力。而其真正的发展是在90年代初，随着微计算器和数字信号处理技术的飞速发展，DSP芯片的处理能力日益提高，且价格也逐渐能够为科研和生产所接受，这样也就促进了自适应天线波束赋形技术的发展，但其发展也是从雷达开始的。另外，移动通信频谱资源日益紧张，如何消除多址干扰(MAI)、共信道干扰(CCI)以及多径衰落的影响成为提高移动通信系统性能时要考虑的主要因素。而用现代数字信号处理技术，选择合适的自适应算法，动态形成空间定向波束，使天线阵列方向图主瓣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，从而达到充分利用移动用户信号并抵消或最大程度的抑制干扰信号的目的。因此，固定的天线阵列与数字信号处理器的结合，就构成了可以动态配置天线特性的智能天线，所以到90年代中期，在美国和中国开始考虑将智能天线技术使用于无线通信系统。在1997年，北京信威通信技术-公司开发成功使用智能天线技术的SCDMA无线用户环路系统，美国Redcom公司则在时分多址的PHS系统中实现了智能天线。以上是最先商用化的智能天线系统，同时，在国内外众多大学和研究机构内也广泛研究了多种智