天线技术论文范文

前言：我们精心挑选了数篇优质天线技术论文文章，供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发，助您在写作的道路上更上一层楼。

第1篇

第四代移动通信技术中采用了智能天线技术，智能天线一般是指安装在基站的天线，主要是通过能够编程的电子相位关系来确定方向性。智能天线技术采用的是SDMA，而SDMA是卫星通信方式的一种，主要是利用天线的方向性来确定范围，也就是频域，从而减少了成本，增加了收益。SDMA是利用空间分割来划分信道，采用智能天线技术可以改善信号质量，4G移动通信技术广泛采用这一能够降低建设成本的技术。另外，为了提高移动通信系统的性能，4G移动移动技术还采用了无线链路增强技术，像分集技术和多输入多输出（MIMO）技术，为数据的高速传输提供了技术支持。

夜上海论坛 2、4G移动通信技术的安全缺陷继解决措施

夜上海论坛 病毒，一般来说，是有些计算机操作人员恶意制造的一些计算机操作指令，载入在一些人们常用的软件和网页当中传播，破坏计算机的信息安全。病毒对网络通信的破坏是猝不及防的，而且其传播速度很快，在很短的时间内能让成千上万的文件或者程序受到攻击。而且病毒自身繁殖性也很强，一旦遭到病毒侵害的程序就会自身复制，能够像生物病毒一样繁殖下去，对通信安全将造成巨大的危害。黑客，一般都拥有大量的计算机相关的技能，能够轻易侵入别人的电脑或者拿别人的电脑当跳板再入侵其他的电脑来窃取用户信息，或者破坏通信信息安全。黑客非法地对国家政府、军事情报机关的网络、军事指挥系统、公司企业的计算机系统进行窃听、篡改，以达到危害国家安全，破坏社会稳定，致使企业造成损失，这将对用户的通信安全产生巨大的威胁。网络服务器或者浏览器本身存在的安全缺陷，极易被一些恶意软件携带的病毒攻击，而这些病毒经常不容易被发现，最终对通信和信息交换造成破坏。科技不断地发展，我们有信心解决以上提出的安全问题，为了有效地解决，我们在4G移动通信技术研究和开发的过程中一定要严密把控各方面的环节，确保第四代移动通信技术对于用户数据的信息安全。采取增加网络防火墙，使用更加复杂的秘钥等措施，提高系统的抗攻击能力，在不影响数据安全和完整性的前提下，同时提高系统的恢复能力。同时，各国政府也要成立专门的机构，出台相关的法律法规，增加对网络安全管理人员的培养，普及安全知识，同时加大对安全保护措施的投资力度，对危害通信安全和网络安全的不法分子严惩不贷。

3、结语

第2篇

摘要：主要介绍了智能天线的提出背景、基本概念、关键技术、优点以及国外的研究进展情况，最后指出了智能天线的发展方向。

一、前言

夜上海论坛 随着蜂窝移动用户的不断增长，如何解决频谱资源紧张、抑制各种干扰、提高通信服务质量成为一个亟待解决的问题。为此，人们提出了一系列的解决方案，例如，在通信密集的地方引入微蜂窝技术、频率跳变技术、高效的编码技术以及进行功率控制等。而智能天线为这一切问题的解决提供了一条新思路。智能天线能够成倍地提高通信系统的容量，有效地抑制复杂电磁环境下的各种干扰，并且还能与各种通信系统和其他多址方式兼容，从而以较小的代价获取较大的性能提高。目前，国内外有许多大学和公司致力于智能天线的研究。欧洲电信委员会(ETSI)明确提出智能天线是第三代移动通信系统必不可少的关键技术之一，并制定了相应的开发计划。

夜上海论坛 二、智能天线的基本概念

智能天线综合了自适应天线和阵列天线的优点，以自适应信号处理算法为基础，并引入了人工智能的处理方法。智能天线不再是一个简单的单元，它已成为一个具有智能的系统。其具体定义为:智能天线以天线阵列为基础，在取得电磁信息之后，使用人工智能的方法进行处理，对电磁环境做出分析、判断，并自动调整本身的工作状态使之达到最佳。依据天线的智能化程度可将天线分成可变波束天线、动态相控阵列和自适应阵列3类。可变波束天线依据接收功率最大原则，在几个预设阵列波束中进行切换；动态相控阵列使用测向算法，能够连续追踪用户的方向而改变天线的波束，使接收功率达到最大；自适应阵列既对用户进行测向，又对各种干扰源进行测向，在形成波束时，不仅使接收功率最大，而且使噪声降到最低，从而使接收信噪比最高。

夜上海论坛 智能天线的发展可分成3个阶段:第1阶段是应用于上行链路，通过使用智能天线增加基站的接收增益，从而使接收机的灵敏度和接收距离大大增加；第2阶段是将智能天线技术同时应用于下行链路，在智能天线应用于下行链路后，能够控制波束的发射方向，从而有助于频率的复用，提高系统的容量；最后一个阶段是完全的空分多址，此时在一个蜂窝系统中，可以将同一个物理信道分配给不同的用户，例如，在TDMA中，可以将同一小区内同一时隙同一载波同时分配给两个用户。

三、智能天线的组成和关键技术

智能天线主要分为天线阵列、接收通道及数据采集、信息处理3部分。在移动通信系统中，天线阵列通常采用直线阵列和平面阵列两种方式。在确定天线阵列的形式后，天线单元的选择就十分关键。天线单元不仅要达到本身的性能指标，还必须具有单元之间的互耦小、一致性好以及加工方便的特点。目前微带天线使用较多。

接收通道及数据采集部分主要完成信号的高频放大、变频和A/D转换，以形成数字信号。目前，受A/D器件抽样速率的限制，不能直接对高射频信号和微波信号进行采样，必须对信号进行下变频处理，降低采样速率。

夜上海论坛 信息处理部分是智能天线的核心部分，主要完成超分辨率阵列处理和数字波束形成两方面的功能。进行超分辨率阵列处理的目的是获得空间信号的参数，这些参数主要包括信号的数目、信号的来向、信号的调制方式及射频频率等，其中信号的来向对于实现空分多址和自适应抑制干扰有着重要作用。在众多的超分辨率测向算法中，MUSIC算法及其改进算法一直占据主导地位，它不受天线阵排阵方式的影响，只需经过一维搜索就能实现对信号来向的无偏估计，并且估计的方差接近CRLB。此外，使用ESPRIT算法来解决移动通信中的测向问题也得到了广泛的研究。数字波束形成主要通过调整加权系数来达到增强有用信号和抑制干扰的作用，它需要收敛速度快、精度高的算法支持。根据所需先验知识的不同，目前的波束形成算法主要有3类:以信号来向为先验知识，如LCMV算法；以参考信号为先验知识，包括LMS算法及其改进算法NLMS、RLS等；不需要任何先验知识，如CMA算法。由于移动通信环境复杂，各种算法也有各自的优缺点，因此系统中必须对多种算法取长补短，才能达到最佳效果。

夜上海论坛 四、智能天线的特点和优势

(1)提高系统容量

在蜂窝系统中，用户的干扰主要来自其他用户，而智能天线将波束零点对准其他用户，从而减少了干扰的影响。由于系统提高了接收信噪比，因此减少了频谱资源的复用距离，从而获得了更大的系统容量。

夜上海论坛 (2)扩大小区覆盖距离和范围

夜上海论坛 使用智能天线可以提高用户和基站的功率接收效率，进一步扩大基站的通信距离，减少功率损失，从而延长电池的寿命，减小用户的终端。

夜上海论坛 (3)减少多径干扰影响

智能天线使用阵列天线，通过利用多个天线单元的接收信息和分集技术，可以将多径衰落和其他多径效应最小化。

夜上海论坛 (4)降低蜂窝系统的成本

智能天线利用多种技术优化了信号的接收，从而能够显著降低放大器成本和功率损耗，提高系统的可靠性，实现系统的低成本。

(5)提供新服务

智能天线在使用过程中必须对用户进行测向，以确定用户的位置，从而为用户提供基于位置信息的服务，如紧急呼叫等。目前，美国联邦通信委员会已准备实施用户定位服务。

(6)更好的安全性

使用智能天线后，窃听用户的通话将会更加困难，因为此时盗听者必须和用户处于相同的通信方向上。

(7)增强网络管理能力

利用智能天线可以实时检测电磁环境和用户情况，从而为实施更有效的网络管理提供条件。

夜上海论坛 (8)解决远近效应问题和越区切换问题

智能天线可自适应地调节天线增益，较好地解决了远近效应问题，为移动台的进一步简化提供了条件。在蜂窝系统中，越区切换是根据基站接收的移动台的功率电平来判断的。由于阴影效应和多径衰落的影响常常导致越区转接，增加了网络管理的负荷和用户呼损率。在相邻小区应用的智能天线技术，可以实时地测量和记录移动台的位置和速度，为越区切换提供更可靠的依据。

五、智能天线的技术现状

夜上海论坛 在分析智能天线理论的同时，国内外一些大学、公司和研究所分别建立了实验平台，将智能天线应用于实践中，并取得了一些成果。

(1)美国

在智能天线技术方面，美国较其他国家更加成熟，已开始投入实际应用中。美国的ArrayComm公司发展了针对GSM标准和日本PHS标准的智能天线系统。该公司已将智能天线应用于基于PHS标准的无线本地环路中，并投入了商业运行。该方案采用可变阵元配置，有12阵元、8阵元环形自适应阵列可供不同的环境选用，现场实验表明，在PHS基站采用智能天线技术可使系统容量增加4倍。

(2)欧洲

夜上海论坛 欧洲通信委员会在RACE计划中实施了第一阶段的智能天线技术研究，称为TSUNAMI，由德国、英国、丹麦和西班牙共同合作完成。它采用DECT标准，射频频率为1.89GHz，天线由8个微带贴片组成。阵元距离可调、组阵方式可变，有直线型、圆环型和平面型3种形式。数字波束形成的硬件主要包括2片DBF1108芯片，它在软件上分别由MUSIC算法、NLMS、RLS完成测向和求得最佳的加权系数。在典型的市区环境下进行实验表明，该智能天线能有效跟踪的方向分辨率大约为15°，BER优于10-3。

(3)日本

夜上海论坛 ATR光电通信研究所研制了基于波束空间处理方式的多波束智能天线。天线阵元布局为间距半波长的16阵元平面方阵，射频工作频率为1.545GHz。阵元组件接收信号在A/D变换后，进行快速傅氏变换，形成正交波束后分别采用恒模算法或最大比值合并分集算法，数字信号处理部分由10片FPGA完成。ATR研究人员提出了智能天线的软件天线概念。

(4)其他国家

夜上海论坛 我国的信威公司也将智能天线应用于TDD方式的WLL系统中。该智能天线采用8阵元的环形自适应阵列，射频工作于1785~1805MHz，采用TDD工作方式，收发间隔为10ms，接收机灵敏度最大可提高9dB。此外，爱立信公司与德国运营商也将智能天线应用于GSM基站上，但该天线的智能化程度不高。韩国、加拿大等国也开展了智能天线方面的研究。

夜上海论坛 (5)用于卫星移动通信的智能天线

上文主要介绍了基于蜂窝系统的智能天线，另外还有一种用于L卫星移动通信的智能天线。该天线采用了由16个环形微带贴片天线组成的一个4×4的方形平面阵，它的射频频率为1.542GHz，左旋圆极化，中频频率为32kHz，A/D变换器的采样速率和分辨率分别为128kHz和8位。在数字信号处理部分，选用了10个FPGA芯片，其中8个用于16个天线支路的准相干检测和快速傅里叶变换，另外2片则起到波束选择、控制和接口的作用；自适应算法则选择了CMA。系统的外场测试表明，它能产生16个波束来覆盖整个上半空间，并且不需要借助于任何传感器，就能用最高增益的波束来自动捕获和跟踪卫星信号，从而在各种复杂的环境下均能提供比采用其他天线要高得多的通信质量。

夜上海论坛 六、智能天线面临的挑战和发展方向

智能天线系统在改善性能的同时，也增加了收发机的复杂度。因为要对每个用户进行定位，并且波束形成的计算量很大，所以智能天线系统中有多个计算单元和控制单元。在实施SMDA时，资源管理也成为一个必须关注的问题。作为一种新的多址方式，在频谱分配和移动性管理上也提出了新的问题，将会对网络管理提出更多的需求。此外，目前智能天线的物理尺寸较大，不利于构建更小的基站。

第3篇

夜上海论坛 摘要：近年发展起来的CDMA移动通信系统技术相对于FDMA、TDMA系统具有较大的容量，但由于多径干扰、多址干扰的存在，其容量优势并没有得到充分的发挥，如果在基站上采用智能天线可以降低这些干扰的影响，提高系统的性能。本文通过对智能天线的认识、优势的阐述，从而引发智能天线在现代移动通信中的重要性。

一、引言

我们知道，天线有很多种，但大体上可分为三大类:“线天线”、“面天线”及“阵列天线”。阵列天线最初用于雷达、声纳以及军事通信中，完成空间滤波和参数估计两大任务。当阵列天线应用到移动通信领域时，通信工程师喜欢用“智能天线”来称谓之。智能天线根据方向图形成(或称为波束形成)的方式又可分为两类:第一类，采用固定形状方向图的智能天线，且不需要参考信号;第二类，采用自适应算法形成方向图的智能天线，需要参考信号。

夜上海论坛 本文在以下提到的智能天线都是指第二类，即(自适应)智能天线，这也是目前智能天线研究的主流。

二、智能天线的技术现状

在分析研究智能天线技术理论的同时，国内外一些大学、公司和研究所分别建立了试验平台，用实验的方法来验证理论研究的成果，得出相应的结论。

(1)在美国

夜上海论坛 在智能天线技术方面，美国较其它国家要成熟的多，并已开始投入实用。美国ArrayComm公司将智能天线技术应用于无线本地环路(WLL)系统。ArrayComm方案采用可变阵元配置，有12阵元、8阵元环形自适应阵列可供不同环境选用，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。

(2)在欧洲

夜上海论坛 欧洲通信委员会(CEC)在RACE(ResearchintoAdvancedCommunicationinEurope)计划中实施了第一阶段智能天线技术研究，称为TSUNAMI(TheTechnologyinSmartAntennasforUniver-salAdvancedMobileInfrastructure)，由德国、英国、丹麦和西班牙合作完成。该项目是在DECT基站上构造智能天线试验模型，于1995年初开始现场试验，天线阵列由8个阵元组成，射频工作频率为1.89GHz，阵元间距可调，阵元分布有直线型、圆环型和平面型三种形式。试验模型用数字波束成形的方法实现智能天线，采用ERA技术有限公司的专用ASIC芯片BDF1108完成波束形成，使用TMS320C40芯片作为中央控制。

(3)在日本

ATR光电通信研究所研制了基于波束空间处理方式的多波束智能天线。天线阵元布局为间距半波长的16阵元平面方阵，射频工作频率是1.545GHz。阵元组件接收信号在模数变换后，进行快速付氏变换(FFT)处理，形成正交波束后，分别采用恒模(CMA)算法或最大比值合并分集算法，数字信号处理部分由10片FPGA完成，整块电路板大小为23.3cm×34.0cm。ATR研究人员提出了智能天线的软件天线的概念。

我国目前有部分单位也正进行相关的研究。信威公司将智能天线应用于TDD(时分双工)方式的WLL系统中，信威公司智能天线采用8阵元环形自适应阵列，射频工作于1785~1805MHz，采用TDD双工方式，收发间隔10ms，接收机灵敏度最大可提高9dB。

三、智能天线的优势

夜上海论坛 智能天线是第三代移动通信不可缺少的空域信号处理技术，归纳起来，智能天线具有以下几个突出的优点。

夜上海论坛 (1)具有测向和自适应调零功能，能把主波束对准入射信号并适应实时跟踪信号，同时还能把零响点对准干扰信号。

(2)提高输入信号的信干噪比。显然，采用多天线阵列将截获更多的空间信号，也即是获得阵列增益。

(3)能识别不同入射方向的直射波和反射波，具有较强的抗多径衰落和同信道干扰的能力。能减小普通均衡技术很难处理的快衰落对系统性能的影响。

(4)增强系统抗频率选择性衰落的能力，因为天线阵列本质上具有空间分集的能力。

(5)可以利用智能天线，实时监测电磁环境和用户情况来提高网络的管理能力。

夜上海论坛 (6)智能天线自适应调节天线增益，从而较好地解决远近效应问题。为移动台的进一步简化提供了条件。越区切换是根据基站接收的移动台功率的电平来判断的。由于阴影效应和多径衰落的影响常常导致错误的越区转接，从而增加了网络管理的负荷和用户的呼损率。在相邻小区应用的智能天线技术，可以实时地测量和记录移动台的位置和速度，为越区切换提供更可靠的依据。

四、智能天线与若干空域处理技术的比较

夜上海论坛 为了进一步理解智能天线的概念，我们把智能天线和相关的传统空域处理技术加以比较。

(1)智能天线与自适应天线的比较

智能天线与自适应天线并没有本质上的区别，只是由于应用场合不同而具有显著的差异。自适应天线主要应用于雷达系统的干扰抵消，一般地，雷达接收到的干扰信号具有很强的功率电平，并且干扰源数目比天线阵列单元数少或相当。而在无线通信系统中，由于多径传播效应到达天线阵列的干扰数目远大于天线阵列单元数，入射角呈现随机分布，功率电平也有很大的动态变化范围，此时的天线叫智能天线。对自适应天线而言，只需对入射干扰信号进行抵消以获得信干噪比(SINR，SignaltoInterferenceplusNoiseRatio)的最大化。对智能天线而言，由于到达阵列的多径信号的入射角和功率电平均数是随机变化的，所以获得的是统计意义上的信干噪比(SINR)的最大化。

(2)智能天线与空间分集技术的比较

夜上海论坛 空间分集是无线通信系统中常用的抗多径衰落方案。M单元智能天线也可等效为由M个空间耦合器按优化合并准则构成的空间分集阵列。因此可以认为智能天线是传统分集接收的进一步发展。

夜上海论坛 但是智能天线与空间分集技术却是有显著的差别的。首先空间分集利用了阵列天线中不同阵元耦合得到的空间信号的弱相关性，也即是不同路径的多径信号的弱相关性。而智能天线则是对所有阵元接收的信号进行加权合并来形成空间滤波。一个根本性的区别:智能天线阵列结构的间距小于一个波长(一般取λ/2)，而空间分集阵列的间距可以为数个波长。

(3)智能天线与小区扇区化的比较

小区的扇区化可以认为是一种简化的、固定的预分配智能天线系统。智能天线则是动态地、自适应优化的扇区化技术。现在，我们来讨论一个颇有争议的问题。根据IS-95建议，当采用120°扇区时系统容量将增加3倍。由此是否可以得到结论，扇区化波束越窄系统容量提高越大?考虑到实际的电磁环境，我们认为对这一问题的回答是否定的。这是因为窄波束接收到的信号往往是由许多相关性较强的多径信号构成的。一般情况下，各径信号的时延扩展小于一个chip周期。这时信号波形易于产生畸变从而降低信号的质量达不到增加系统容量的目的。同时如果采用过窄的波束接收信号，一旦该径信号受到严重的衰落，则将直接导致通信的中断。另外，过窄的接收波束在工程上是难以实现的，并将成倍地增加设备的复杂度。

五、智能天线的未来展望

(1)目前还没有一个完整的通信理论能够较全面地将智能天线的所有课题有机地联系起来，故需要建立一套较完整的智能天线理论;另一方面，高效、快速的智能算法也将是智能天线走向实用的关键。

夜上海论坛 (2)采用高速DSP技术，将原先的射频信号转移到基带进行处理。基带处理过程是数字算法的硬件实现过程。

(3)由于圆形布阵和二维任意布阵比等间隔线阵优越，同时阵列天线的数字合成算法能够用于任意形式阵列天线而形成任意图案的方向图，因而可考虑在CDMA基站中采用二维任意布阵的智能天线。

(4)在移动台中(如手机)采用智能天线技术。

(5)采用智能天线技术来改善移动通信信道中上下链路不能使用同一套权值的问题，以改善上下链路的性能。

(6)目前，智能天线技术的研究已不是单一地研究智能天线本身，应与CDMA的一些关键技术(如多用户检测技术、多用户接收技术、功率控制等)结合在一起研究。