不采用自適應(yīng)算法的智能天線系統(tǒng)

1、不采用自適應(yīng)算法的智能天線系統(tǒng)    本文提出了一種基于等旁瓣針狀波束方向圖的智能天線.為了與采用自適應(yīng)算法的智能天線進(jìn)行對(duì)比，本文分別模擬了這兩種不同智能天線用于CDMA系統(tǒng)時(shí)的擴(kuò)容能力.模擬結(jié)果表明，在CDMA系統(tǒng)中無(wú)需采用自適應(yīng)算法，只需用等旁瓣針狀波束智能天線，就可以達(dá)到與自適應(yīng)智能天線相似的擴(kuò)容性能.等旁瓣針狀波束智能天線的優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)需迭代、響應(yīng)速度快、魯棒性好.關(guān)鍵詞:智能天線；圓形陣列；CDMA系統(tǒng)Smart Antenna without Employing Adaptive AlgorithmFENG Zheng-he,ZHANG Zh

2、i-jun(Department of Electronics Engineering,Tsinghua University,Beijing 10084,China)Abstract:A smart antenna based on equal side-lobe pencil patterns was proposed in this paper.For comparing with smart antennas which employ adaptive algorithm,the capacity enhancement of both smart antennas in CDMA s

3、ystem is evaluated.The simulation result shows that the adaptive algorithm does not have to be employed.Smart antennas with equal side-lobe pencil patterns has almost the same capacity enhancement performance.Merits of equal side-lobe pencil pattern smart antennas are without iteration,faster respon

4、se and better robustness.Key words:smart antenna；circular array；CDMA表1                自適應(yīng)方向圖    針狀波束方向圖            軟容量擴(kuò)容   &#

5、160;13    本文            硬容量擴(kuò)容    56    4                     二、自適應(yīng)智能天線和針狀波束智能天線&

6、#160;   圖1是智能天線波束控制系統(tǒng)的原理框圖.智能天線是一種陣列天線，所有智能天線系統(tǒng)都是通過(guò)改變陣列天線中各陣元信號(hào)的加權(quán)然后將其疊加，來(lái)完成信號(hào)的空間處理的.對(duì)于一個(gè)有N個(gè)單元的智能天線系統(tǒng)，處理每一個(gè)用戶(hù)需要N個(gè)等效的加權(quán)器，若共有M個(gè)用戶(hù)，則需N*M個(gè)等效加權(quán)器.在實(shí)際系統(tǒng)中，多個(gè)等效加權(quán)器的工作可由一個(gè)高性能的處理芯片完成，從而大大地減少系統(tǒng)的復(fù)雜程度.圖1中給出的系統(tǒng)可以完成對(duì)一個(gè)用戶(hù)信號(hào)的處理.智能天線的不同實(shí)現(xiàn)形式，主要體現(xiàn)圖1框圖的波束控制模塊的實(shí)現(xiàn)形式上，下面將分別進(jìn)行討論.     &

7、#160;                   圖1智能天線波束控制原理框圖    自適應(yīng)智能天線系統(tǒng)，通過(guò)迭代來(lái)獲得一組加權(quán)矢量，從而使陣列輸出信號(hào)S(t)中所需信號(hào)對(duì)所有其它用戶(hù)信號(hào)的比最大，即信號(hào)干擾比最大.采用這種實(shí)現(xiàn)方式，系統(tǒng)具有最高的信干比.但是由于采用迭代方式，系統(tǒng)的響應(yīng)速度受到限制.對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)用戶(hù)，系統(tǒng)的性能也將受到影響.  

8、0; (1)    當(dāng)加權(quán)信號(hào)已知時(shí)，陣列天線方向圖可由式(1)算出.式中g(shù)()為陣列方向圖；m為第m路信號(hào)的加權(quán)值；m()是信號(hào)從空間角度到達(dá)陣列單元m時(shí)的相位差.    圖2是一個(gè)陣元間距為半波長(zhǎng)的8元圓形自適應(yīng)陣列在1用戶(hù)、10干擾用戶(hù)的一種隨機(jī)分布通信環(huán)境下對(duì)應(yīng)的方向圖.由圖2可見(jiàn)，系統(tǒng)在干擾方向形成凹點(diǎn)，并在所需信號(hào)方向形成峰值.通常自適應(yīng)算法在無(wú)干擾信號(hào)的其它角度上也可能出現(xiàn)峰值.        圖2自適應(yīng)方向圖&

9、#160;   圖3是等旁瓣針狀波束方向圖，等旁瓣針狀波束方向圖也可由(1)式計(jì)算出.等旁瓣方向圖與自適應(yīng)方向圖的不同在于加權(quán)信號(hào)產(chǎn)生的方式不同，等旁瓣方向圖的加權(quán)值是預(yù)先計(jì)算好的.等旁瓣智能天線系統(tǒng)工作時(shí)，首先需要通過(guò)測(cè)向算法測(cè)定信號(hào)的到達(dá)角度(DOA)，然后通過(guò)選取合適的加權(quán)，將方向圖的主瓣指向用戶(hù)到達(dá)方向.這類(lèi)智能天線對(duì)于處于非主瓣區(qū)域的干擾，是通過(guò)低的等旁瓣電平來(lái)確保抑制的.對(duì)于處于主瓣區(qū)域內(nèi)的干擾，采用等旁瓣針狀智能天線系統(tǒng)將無(wú)法抑制.由于系統(tǒng)方向圖主瓣寬度是由天線陣列口徑?jīng)Q定的，所以自適應(yīng)智能天線對(duì)于主瓣內(nèi)的干擾信號(hào)抑制能力也是很有限的.與自適應(yīng)智能天線相比，等旁瓣智能天線無(wú)需迭代，響應(yīng)速度快，而且這種方案的魯棒性更好.