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移动通信中的天线技能(2)

移动通信中的天线技术

全向天线一般用于移动用户数较少的网络,或用户密度较低的区域,例如郊区、乡村等区域,它的水平面方向图应是360°,笔直面半功率波束宽度依据天线的增益不同能够有13°或6.5°。定向天线一般用于移动用户密度较高的区域,例如市区、车站、商业中心等,它的水平面半功率波束宽度一般有65°、90°、105°、120°,笔直面半功率波束宽度依据天线的增益不同能够有34°、16°或8°等。
  3.选用分集技能进步增益

  由于传达环境的恶劣,无线信号会产生深度式微和多普勒频移等,使接纳电平下降到热噪声电平附近,相位亦随时间产生随机改变,然后导致通讯质量下降。对此,咱们能够选用分集接纳技能减轻式微的影响,取得分集增益,进步接纳灵敏度。分集天线有空间分集、方向分集、极化分集和场成分分集等。空间分集是运用多副接纳天线来完成的。在发端选用一副天线发射,而在接纳端选用多副天线接纳。接纳端天线之间的间隔d≥λ/2(λ为作业波长),以确保接纳天线输出信号的式微特性是彼此独立的,也便是说,当某一副接纳天线的输出信号很低时,其他接纳天线的输出则不必定在这同一时间也呈现起伏低的现象,经相应的兼并电路从中选出信号起伏较大、信噪比最佳的一路,得到一个总的接纳天线输出信号。这样就下降了信道式微的影响,改进了传输的可靠性。该技能在模仿频分移动通讯体系(FDMA)、数字时分体系(TDMA)及码分体系(CDMA)中都有运用。

  空间分集接纳的长处是分集增益高,缺陷是还需别的一根独自的接纳天线。为了战胜这个缺陷,近来又生产出定向双极化天线。在移动信道中,两个在同一地址、极化方向彼此正交的天线宣布的信号呈现出互不相关式微特性。运用这一特色,在发端同一地址装上笔直极化和水平极化两副发射天线,在收端同一地址装上笔直极化和水平极化两副接纳天线,就能够得到两路式微特性互不相关的极化重量Ex和Ey。所谓定向双极化天线便是把笔直极化和水平极化两副接纳天线集成到一个物理实体中,经过极化分集接纳来抵达空间分集接纳的作用,所以极化分集实际上是空间分集的特殊状况。这种办法的长处是它只需一根天线,结构紧凑,节约空间,缺陷是它的分集接纳作用低于空间分集接纳天线,而且由于发射功率要分配到两副天线上,将会构成3dB的信号功率丢掉。

  分集增益依赖于基站天线间不相关特性的好坏,经过在水平或笔直方向上天线方位间的别离来完成空间分集。空间上的方位别离确保双面接纳天线别离接纳不同途径来的移动台信号,一起也使双面天线间满意必定隔离度的要求。若选用交叉极化天线,相同需求满意这种隔离度要求。关于极化分集的双极化天线来说,天线中两个交叉极化辐射源的正交性是决议无线信号上行链路分集增益的首要因素。该分集增益依赖于双极化天线中两个交叉极化辐射源是否在相同的掩盖区域内供给了相同的信号场强。两个交叉极化辐射源要求具有很好的正交特性,而且在整个120°扇区及切换堆叠区内坚持很好的水平盯梢特性,替代空间分集天线所取得的掩盖作用。大多数交叉极化天线在天线场图的主瓣方向具有很好的电气特性,但关于基站天线来说,还要求在小区的边际及切换堆叠区内仍能坚持较好的交叉极化特性。为了取得好的掩盖作用,要求天线在整个扇区范围内均具有高的交叉极化分辨率。双极化天线在整个扇区范围内的正交特性,即两个分集接纳天线端口信号的不相关性,决议了双极化天线总的分集作用。为了在双极化天线的两个分集接纳端口取得较好的信号不相关特性,两个端口之间的隔离度一般要求抵达30 dB以上。

  分集天线把多径信号别离出来,使其互不相干,然后经过兼并技能将别离出来的信号兼并起来,取得最大的信噪比收益。常用的兼并办法有选择性兼并、切换兼并、最大比兼并、等增益兼并等,本文不作具体论说。

二、智能天线技能

 1.传统天线的局限性

  近年来,跟着通讯需求的不断发展,智能天线技能成为人们重视的焦点,它协助无线网络运营商抵达了2个极具价值的意图:供给更高的数据传输速率和添加了网络的容量。在GPRS、EDGE和3G网络中,运营商开端运用无线网络为用户供给分组数据事务。与话音事务相同,数据事务要抵达规则的传输速率相同需求必定质量的无线信号,这就取决于网络的载干比(C/I)。载干比过低将严重影响传输速率和服务质量;而在GSM网络的中后期,体系容量不断添加,小区不断割裂,而随之添加的搅扰则阻止了体系容量的进一步添加,传统的全向天线和定向天线已不能满意需求。智能天线运用数字信号处理技能产生空间定向波束,为每个用户供给一个窄的定向波束,使信号在有用的方向区域内发送和接纳,充分运用信号的有用发射功率,下降信号全向发射带来的电磁污染和彼此搅扰,然后进步了载干比,而载干比进步了,就能够供给更高的数据传输速率和更大的网络容量。

  搅扰是蜂窝体系功能和容量约束的重要因素,它引起串音、通话丢掉或通话信号下跌并运用户心慌意乱,最重要的是搅扰约束了经营商可复用频率的严密度,因而也约束了从固定射频频谱中提取通讯承载容量的程度。搅扰可来自另一移动终端、在同一频率作业的其它蜂窝站址、或泄入分配频谱的带外射频能量。蜂窝搅扰最一般的品种有同信道搅扰和相邻信道搅扰。同信道搅扰是由运用同一频率的非相邻蜂窝的发射引起的。这种搅扰在挨近蜂窝鸿沟时最显着,此刻与运用相同频率的附近蜂窝的物理分隔处于最低程度。相邻信道搅扰是由运用相邻频率的附近蜂窝对用户信道的漏泄而构成的。在相邻信道,用户在极接近电话用户接纳机处作业时,或许用户信号大大弱于相邻信道用户的信号时会产生这种状况。载干比是通话质量的重要标志,对用户而言,较高的C/I比便是较低的搅扰、更少的掉话以及改进的音频质量;对经营商而言,较高的C/I比能够使信号间隔延伸以及选用更为严密的频率复用方法,因而添加了整个体系的容量。

  2.多波束智能天线

  智能天线是一个天线阵列,它由N个天线单元组成,每个天线单元有M套加权器,能够构成M个不同方向的波束,用户数M能够大于天线单元数N。依据选用的天线方向图形状,智能天线能够分为2类:多波束天线和自适应天线阵。

  多波束天线运用多个并行波束掩盖整个用户区,每个波束的指向是固定的,波束宽度随阵元数目而定。跟着用户在小区中的移动,基站相应选择不同的波束,使接纳信号最强。可是由于它的波束不是恣意指向的,而只能对当时传输环境进行部分匹配。当用户不在固定波束的中心处,而处于波束边际时,且搅扰信号处于波束中心时,接纳作用最差,所以多波束天线不能完成信号最佳接纳。但与自适应天线阵比较,它具有结构简略、无须判别用户信号抵达方向以及呼应速度快等长处。更首要的是,上行链路的同一波束也可用于下行链路,然后在下行链路上也能供给增益。可是由于扇形失真,如波束间方向图的差异,多波束天线取得的增益与视点成非均匀分布。它在波束间的差异有时会抵达2dB,还有或许由于多径或搅扰的影响,它们锁定在过错的波束上,由于它们无法按捺和有用信号处在同一波束内的搅扰信号。多波束天线又称波束切换天线,实际上咱们可将其看作是介于扇形定向天线与全自适应天线间的一种技能。多波束天线中值得研讨的有以下内容:怎么区分空域,即确认波束的问题,包含数目和形状;选择波束的原则;波束盯梢的完成,首要指的是完成快速搜索算法等;切换波束与自适应波束成型的理论联系等。

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