作 者:网络与通信 杨松 曹型兵
随后,ATR研究所又针对移动通信中移动终端上适用的智能天线形式进行了大量探讨,最终提出了单端口电激励的ESPAR天线。该天线巧妙地利用了各阵元之间的耦合,在天线处实现了空间滤波。
2.2欧洲的智能天线发展
欧洲通信委员会(CEC)在RACE计划中实施了第一阶段智能天线技术研究,称为TSUNAMI。实验评测了采用MU-SIC算法判别用户信号方向的能力,同时,通过现场测试,表明圆环和平面天线适于室内通信环境使用,而市区环境则更适合采用简单的直线阵。
此后,欧洲通信委员会(CEC)又在ACTS计划中继续进行了第二阶段智能天线技术研究,即TSUNAMIⅡ,旨在考察第三代移动通信中采用智能天线系统的可行性和具体优势。通过大量宏蜂窝和微蜂窝的实验,用以验证智能天线系统在商用网络中的工作情况。通过对两套系统收发性能的比较,证实了实际的智能天线方向图与理论方向图的一致性,实际所能达到的干扰抑制能力与理想的干扰抑制能力相差通常在2dB以内。实验结果同时也说明,智能天线系统在郊区宏蜂窝环境下的干扰抑制水平比较理想,而在市区微蜂窝环境下的干扰抑制能力则与环境杂波有关。
2.3其他国家的智能天线发展
ArrayComm公司和中国邮电电信科学研究院信威公司也研制出应用于无线本地环路(WLL)的智能天线系统。该产品采用可变阵元配置,有12元和4元环形自适应阵列可供不同环境选用,在日本进行的现场实验表明,在PHS基站采用该技术可以使系统容量提高4倍。此外,ArrayComm公司还研制出用于GSM、PHS和无线本地环路的IntelliCell天线,目前该天线已经在全球多个国家投入实用。除ArrayComm以外,美国Metawave公司、Raython公司以及瑞典Ericsson公司都有各自的智能天线产品,这些智能天线系统都是针对移动通信开发的,用于GSM、TDMA或者CDMA。由我国提出的具有自主知识产权的3G标准之一的TD-SCDMA之中就明确规定要采用智能天线。
3、智能天线的分类
智能天线是通过反馈控制自动调整自身天线波束的自适应天线,主要用途是自适应抗干扰,是其它抗干扰方法不能取代的有效的空域抗干扰措施。只要干扰与有用信号来向有所不同,自适应天线系统就能有效地发挥作用。按实现形式智能天线可分为3类。
1)自适应调零智能天线
它是以自适应天线技术为基础,采用自适应算法形成方向图。自适应调零智能天线的基本原理就是根据天线的输入、输出特性,按一定的算法准则自动地调节天线阵元的幅度和相位加权,在干扰方向上形成零陷,而在信号入射方向上增益最大,从而大幅度降低干扰电平,提高系统的信噪比。从空间响应看,其自适应天线阵列是一个空间滤波器,在通信中天线的物理位置不作改变,但信号检测与处理系统却可以判断出干扰与信号的来向,自适应地改变天线的方向图,并将零陷方向对准干扰,主瓣对准要接收的信号。但因系统方向图主瓣宽度是由天线阵列口径决定的,所以自适应智能天线对处于主瓣区域内干扰的抑制能力是很有限的。
2)等旁瓣针状波束智能天线
它也是以自适应天线技术为基础,但与自适应智能天线不同之处在于它的天线方向图是等旁瓣方向图,且方向图的加权值是预先计算好的。系统工作时,首先通过测向确定信号的到达方向(DOA),选取合适的加权,然后将等旁瓣方向图的主瓣指向目标方向,从而提高接收信噪比。这类智能天线对处于非主瓣区域的干扰,可以通过低的等旁瓣电平来确保抑制,但对处于主瓣区域内的干扰,采用此类智能天线将无法抑制,不及自适应智能天线。但等旁瓣智能天线无需迭代,而且响应速度快。