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自适应天线阵

2017-07-22  lgglgg

   融入自适应数字处理技术的智能天线是利用数字信号处理的算法去测量不同波束的信号强度,因而能动态地改变波束使天线的传输功率集中。应用空间处理技术(spatial pro-cessing technology)可以增强信号能力,使多个用户共同使用一个信道。

  T0是相邻的抽头之间的延迟,Wn.m是n天线第m个抽头因子。每个天线后接一个延时抽头加权网,可自适应地调整加权系数。这样一来就同时具有时域和空域处理能力。

  自适应天线阵是一个由天线阵和实时自适应信号接收处理器所组成的一个闭环反馈控制系统,它用反馈控制方法自动调准天线阵的方向图,使它在干扰方向形成零陷,将干扰信号抵消,而且可使有用信号得到加强,从而达到抗干扰的目的。

  由自适应天线阵接收到的信号被加权及合并,取得最佳的信噪比系数。采用个阵元自适应天线,在理论上,自适应天线阵的价值是能产生(-1)倍天线放大,可带来10lg的SNR改善,消除扇形失真的影响,并且它的(-1)倍分集增益相关性是足够低的。对相同的通信质量要求,移动台的发射功率可减小10lg。这不但表明可以延长移动台电池寿命或可采用体积更小的电池,也意味着基站可以和信号微弱的用户建立正常的通信链路。对基站发射而言,总功率被分配到个阵元,又由于采用DBF(Digital Beam-Forming)可以使所需总功率下降,因此,每个阵元通道的发射功率大大降低,进而可使用低功率器件。

  采用自适应抽头时延线天线阵对信号接收、均衡和测试很有帮助。对每个接收天线加上若干抽头时延线,然后送入智能处理器,则可以对多径信号进行最佳接收,减少多径干扰的影响,从而使基站接收信号的信噪比得到很大程度的提高,降低了系统的误码率。

  通常采用4~16天线阵元结构,相邻阵元间距一般取为接收信号中心频率波长的1/2。阵元间距过大,降低接收信号相关度;阵元间距过小,将在方向图引起不必要的波瓣,因此阵元半波长间距通常是优选的。天线阵元配置方式包含直线形、环形和平面形,自适应天线是智能天线的主要形式。自适应天线完成用户信号接收和发送可认为是全向天线。它采用数字信号处理技术识别用户信号的DOA,或者是主波束方向。根据不同空间用户信号传播方向,提供不同空间通道,有效克服对系统干扰。自适应天线主要用于数字通信系统。

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