《第二軟件無(wú)線電關(guān)鍵技術(shù)剖析課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《第二軟件無(wú)線電關(guān)鍵技術(shù)剖析課件（237頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),,,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),,,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),,,*,第,2,章 軟件無(wú)線電關(guān)鍵技術(shù),第2章 軟件無(wú)線電關(guān)鍵技術(shù),2.1,射頻,/,微波技術(shù),2.1.1,概述,射頻強(qiáng)調(diào)的是信號(hào)的輻射特性。,射頻主要用途是迅速、準(zhǔn)確地傳輸信息，克服距離上,,的障礙，是傳輸信息的載體。,射頻信號(hào)是模擬信號(hào)。,,微波是一種波長(zhǎng)較短的電磁波，微波的波長(zhǎng)在,1mm~1m,,之間，其頻率范圍相當(dāng)于,30

2、0GHz~300MHz,。,,微波技術(shù)是近代發(fā)展起來(lái)的一門尖端科學(xué)技術(shù)，在雷達(dá)、通信、導(dǎo)航、遙感、電子對(duì)抗以及工農(nóng)業(yè)和科學(xué)研究等方面，微波技術(shù)都得到了廣泛的應(yīng)用。,2.1 射頻/微波技術(shù)2.1.1 概述,2.1.2,微波“鐵三角”,,1.,微波“鐵三角”的概念,,射頻,/,微波電路是構(gòu)成通信系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)和其它微波應(yīng)用系統(tǒng)中的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的關(guān)鍵部件。,,,微波電路的核心問(wèn)題是正確處理電路的阻抗、頻率和功率的關(guān)系,,,射頻,/,微波電路的根本是能量的傳輸或變換。,,射頻,/,微波電路可分為以下三大類。,（,1,）微波無(wú)源電路,,如金屬諧振腔濾波器、介質(zhì)腔體濾波器、微帶濾波器、功率分配器、耦合器

3、、程控衰減器等。,（,2,）微波有源電路,,如微波放大器、微波振蕩器、微波調(diào)制解調(diào)器、開(kāi)關(guān)、移相器、混頻器、倍頻器、頻率合成器,,,功率放大器等。,,2.1.2 微波“鐵三角” 1.微波“鐵三角”的概念,（,3,）,T/R,組件,,由上述多種元器件構(gòu)成的微波發(fā)射接收功能模塊,,,或,稱為,T/R,組件。,,為了實(shí)現(xiàn)上述各個(gè)電路的功能,,,需要解決的核心問(wèn)題,是以下三大主要方面,:,頻率、阻抗和功率。只要合理地,處理好三者的關(guān)系,,,就能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的電路功能。,,由于頻率、阻抗和功率是貫穿射頻,/,微波工程的三大,核心指標(biāo),,,將其稱為“射頻鐵三角”，形象地反映了射頻,/,微波工程的基本內(nèi)容。,,

4、,這三方面既有獨(dú)立特性,,,又相互影響。這就是射頻,/,微波工程的核心問(wèn)題。,（3）T/R組件,（,1,）頻率,頻率是射頻,/,微波工程中最基本的一個(gè)參數(shù),,,對(duì)應(yīng)于無(wú)線系統(tǒng)所工作的頻譜范圍,,,也規(guī)定了所研究的微波電路的基本前提,,,進(jìn)而,,,決定微波電路的結(jié)構(gòu)形式和器件材料。,,直接影響頻率的射頻,/,微波電路有,:,1),信號(hào)產(chǎn)生器,,用來(lái)產(chǎn)生特定頻率的信號(hào),,,如點(diǎn)頻振蕩器、機(jī)械調(diào)諧振蕩器、壓控振蕩器、頻率合成器等。,,2),頻率變換器,,將一個(gè)或兩個(gè)頻率的信號(hào)變?yōu)榱硪粋€(gè)所希望的頻率信號(hào),,,如分頻器、變頻器、倍頻器、混頻器等。,（1）頻率,3),頻率選擇電路,在復(fù)雜的頻譜環(huán)境中,,,

5、選擇所關(guān)心的頻譜范圍。經(jīng)典,的頻率選擇電路是濾波器,,,如低通濾波器、帶通濾波器、,高通濾波器和帶阻濾波器等。,,近年發(fā)展起來(lái)的高速電子開(kāi)關(guān)由于體積小,,,在許多,方面取代了濾波器實(shí)現(xiàn)頻率選擇。,,在射頻,/,微波工程中,,,這些電路可以獨(dú)立工作,,,也可以,相互組合,,,還可以與其它電路組合,,,構(gòu)成射頻,/,微波電路,子系統(tǒng)。,,這些電路的測(cè)量?jī)x器有頻譜分析儀、頻率計(jì)數(shù)器、,功率計(jì)、網(wǎng)絡(luò)分析儀等。,3)頻率選擇電路,（,2,）功率,功率用來(lái)描述射頻,/,微波信號(hào)的能量大小,,,所有電路,或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)都是實(shí)現(xiàn)射頻,/,微波能量的最佳傳遞。,,對(duì)射頻,/,微波信號(hào)功率影響的主要電路有,:,

6、1),衰減器,,控制射頻,/,微波信號(hào)功率的大小。通常是由有耗材料,(,電阻性材料,),構(gòu)成。有固定衰減量和可調(diào)衰減量之分。,,2),功分器,將一路射頻,/,微波信號(hào)分成若干路的組件,,,可以是等分,的,,,也可是比例分配的,,,希望分配后信號(hào)的損失盡可能地,小。功分器也可用作功率合成器,,,在各個(gè)支路口接同頻,同相等幅信號(hào),,,在主路疊加輸出。,（2）功率,3),耦合器,,定向耦合器是一種特殊的分配器。通常是耦合一小,部分功率到支路,,,用以檢測(cè)主路信號(hào)工作狀態(tài)是否正常。,,分支線耦合器和環(huán)形橋耦合器實(shí)現(xiàn)不同相位的功率,分配合成,,,配合微波二極管,,,完成多種功能微波電路,,,如,:,混頻

7、、變頻、移相等。,,4),放大器,,提高射頻,/,微波信號(hào)功率的電路。在射頻,/,微波工程中,地位極為重要。,,用于接收機(jī)中的小信號(hào)放大器,,,低噪聲高增益貫串,設(shè)計(jì)任務(wù)的始終；用于發(fā)射機(jī)中的功率放大器,,,為了滿足,要求的輸出功率,,,不惜器件和電源成本；用于測(cè)試儀器中,的放大器,,,完善和豐富了儀器的功能。,3)耦合器,（,3,）阻抗,阻抗是在特定頻率下,,,描述各種射頻,/,微波電路對(duì),微波信號(hào)能量傳輸影響的一個(gè)參數(shù)。,,構(gòu)成電路的材料和結(jié)構(gòu)對(duì)工作頻率的響應(yīng)決定了,電路阻抗參數(shù)大小。工程實(shí)際中,,,努力的方向是設(shè)法改進(jìn),阻抗特性,,,實(shí)現(xiàn)能量的最大傳輸。,,所涉及的射頻,/,微波電路有,

8、:,1,）阻抗變換器,增加合適的元件或結(jié)構(gòu),,,實(shí)現(xiàn)一個(gè)阻抗向另一個(gè)阻抗,的過(guò)渡。,,2,）阻抗匹配器,,是一種特定的阻抗變換器,,,實(shí)現(xiàn)兩個(gè)阻抗之間的匹配。,（3）阻抗,3,）天線,,是一種特定的阻抗匹配器,,,實(shí)現(xiàn)射頻,/,微波信號(hào)在封閉,傳輸線和空氣媒體之間的匹配傳送。,,可以看出,:,射頻鐵三角滲透到射頻,/,微波工程各個(gè)角落。,射頻,/,微波工程核心問(wèn)題就是建立穩(wěn)定可靠的鐵三角。,,無(wú)論電磁場(chǎng)理論的方法還是等效網(wǎng)絡(luò)的方法都可歸結(jié),為折中處理頻率、阻抗、和功率的關(guān)系。,,3）天線,2.,微波的特點(diǎn),（,1,）似光性（波長(zhǎng)短）,微波波長(zhǎng)較短時(shí),當(dāng)微波的波長(zhǎng)比地球上的宏觀物體,(,如飛機(jī)、

9、艦船、,導(dǎo)彈、衛(wèi)星、建筑物等,),的幾何尺寸小得多時(shí)，微波照射,到這些物體上將產(chǎn)生強(qiáng)烈的反射。,,此直線傳播的特點(diǎn)與幾何光學(xué)相似，故可以說(shuō)微波,具有“似光性”。利用這一特殊，可以制成體積小、,方向性很強(qiáng)的微波天線，用來(lái)發(fā)射或接收微弱的微波,信號(hào)，從而為雷達(dá)、微波中繼通信、衛(wèi)星通信和導(dǎo)彈等,提供必要條件。,,微波最早的應(yīng)用實(shí)例,——,雷達(dá)。,2.微波的特點(diǎn)（1）似光性（波長(zhǎng)短）,微波波長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí),當(dāng)微波的波長(zhǎng)與實(shí)驗(yàn)設(shè)備（比如波導(dǎo)、微帶、,諧振腔呈其它微波元件）的尺寸相比在同數(shù)量級(jí)時(shí)，,使得電磁能量分布于整個(gè)微波電路之中，形成所謂,“分布參數(shù)”系統(tǒng)。,,這與低頻電路有原則區(qū)別，因?yàn)榈皖l時(shí)電場(chǎng)和,磁場(chǎng)

10、能量是分別集中于所謂“集總參數(shù)”的各個(gè)元件中。,微波波長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí),（,2,）具有穿透性,利用本身的高頻振蕩，微波可以穿透電離層。,,,由于微波不能被電離層所反射，所以微波的地面通信只限于天線的視距范圍之內(nèi)，遠(yuǎn)距離微波通信需要用中繼站接力。,,,另一方面，微波能穿透電離層，可以用來(lái)進(jìn)行宇航通信、衛(wèi)星通信和射電天文學(xué)研究等，因此微波開(kāi)辟了電磁波譜中的一個(gè)的“宇宙窗口”。,,微波還可以穿過(guò)生物體，即能夠深入物質(zhì)（介質(zhì)）內(nèi)部，研究分子和原子核的結(jié)構(gòu)， 是近代微波波譜學(xué)和量子電子學(xué)所依據(jù)的基本物理基礎(chǔ)。,（2）具有穿透性,宇,宙,窗,口,,,在微波波段有若干個(gè)可以通過(guò)電離層的“宇宙窗口”，因而微波是獨(dú)特的

11、宇宙通訊手段。,宇 在微波波段有若干個(gè)可以通過(guò)電離層的“宇宙,（,3,）,,信息容量大（頻率高）,由于微波頻率極高，它的實(shí)際可用頻帶很寬，可達(dá),10,9,Hz,數(shù)量級(jí)，這是低頻無(wú)線電波無(wú)法比擬的。頻帶寬,意味著信息容量大，因而微波可作為多路通信的載頻。,,另外，微波受外界干擾小，且不受電離層變化影響，,通信質(zhì)量高于低頻無(wú)線電波,。,,（3） 信息容量大（頻率高）,（,4,）量子特性,由于低頻電波的頻率很低，量子能量很小，不足以改變物質(zhì)分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或破壞分子間的鍵，量子特性不明顯。,微波波段的電磁波，單個(gè)量子的能量為,10,-6,~10,-3,eV,。因此，微波可用來(lái)研究分子和

12、原子的精細(xì)結(jié)構(gòu)。同樣，在超低溫時(shí)物體吸收一個(gè)微波量子也可產(chǎn)生顯著反應(yīng)。,上述兩點(diǎn)對(duì)近代尖端科學(xué)，如微波波譜學(xué)、量子無(wú)線電物理的發(fā)展都起著重要作用。,利用此特性和原理，可研制適用于許多微波波段的,器件,。,（4）量子特性,,微波,,,,,,,,,,,,似光性,定位天線,頻率高,,多路通信,,穿透電離層,,天文學(xué)研究,,量子特性,微波波譜學(xué),微波的特點(diǎn)歸納起來(lái)主要為以下幾方面：,微波似光性定位天線 頻率高 多路通信 穿透電離層 天文學(xué)研究,2.1.3,射頻前端（,RF Front - End,）,射頻前端：,靠近天線的部分，發(fā)射、接收和處理射頻信號(hào)，,包括發(fā)射通路和接收通路。,,射頻前端部件包括：

13、,天線,無(wú)源器件,濾波器、功分器、定向耦合器、隔離器、衰減器、,移相器、阻抗變換器、耦合器等。,有源器件,LNA,、,PA,、雙工器、開(kāi)關(guān)等。,,作為智能天線系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，射頻前端在一定,程度上決定了整個(gè)系統(tǒng)的通信質(zhì)量。,,2.1.3 射頻前端（ RF Front - End ）射頻,,基本射頻前端接收機(jī)電路,包括接收天線、射頻濾波器、小信號(hào)低噪聲放大器、本振、混頻器、中頻濾波器、中頻放大器等。,基本射頻前端接收機(jī)電路 包括接收天線、射頻濾波器、小,基本射頻前端發(fā)射機(jī)電路,包括中頻放大器、中頻濾波器、上變頻混頻器、射頻濾波器、射頻驅(qū)動(dòng)放大器、射頻功率放大器、載波振蕩器、載波濾波器、發(fā)

14、射天線等。,基本射頻前端發(fā)射機(jī)電路 包括中頻放大器、中頻濾波器、上,1.,微波傳輸線,傳輸線是用來(lái)將電磁能量和信息從一處傳輸?shù)搅硪?處的裝置，應(yīng)用于微波波段的傳輸線稱為微波傳輸線。,,,傳輸線是指能夠引導(dǎo)電磁波沿一定方向傳輸?shù)膶?dǎo)體、,介質(zhì)或由它們構(gòu)成的導(dǎo)波系統(tǒng)的總稱，其所引導(dǎo)的電磁,波稱為導(dǎo)行波。,,信號(hào)從發(fā)射機(jī)到天線或從天線到接收機(jī)的傳送都是,由傳輸線來(lái)完成。,,把導(dǎo)行波傳播的方向稱為縱向，垂直于導(dǎo)行波傳播,的方向稱為橫向。,,,1.微波傳輸線 傳輸線是用來(lái)將電磁能量和信息從一處傳輸,一般將截面尺寸、形狀、媒介分布、材料及邊界條件均不變的導(dǎo)波系統(tǒng)稱為規(guī)則導(dǎo)波系統(tǒng),,,又稱為均勻傳

15、輸線。,,傳輸線本身的不連續(xù)性可以構(gòu)成各種形式的微波無(wú)源元器件，這些元器件和均勻傳輸線、有源元件及天線一起構(gòu)成微波系統(tǒng)。,一般將截面尺寸、形狀、媒介分布、材料及邊界條件均不變,微波傳輸線的用途和種類,在不同的工作條件下，對(duì)傳輸線的要求是不同的，因此須采用不同形式的傳輸線。在低頻時(shí)，普通的雙導(dǎo)線就可完成傳輸作用，例如電力傳輸線。但是，隨著工作頻率的升高，由于導(dǎo)線的趨膚效應(yīng)和輻射效應(yīng)的增大使它的正常工作被破壞。因此，在高頻和微波波段必須采用與低頻情況下形式完全不同的傳輸線。,,,微波傳輸線的用途和種類,,傳輸線不僅用于傳送電能和電信號(hào)，還可以構(gòu)成電抗性的諧振元件。,,,例如，長(zhǎng)度小于,1/4,波長(zhǎng)

16、的終端短路或開(kāi)路的傳輸線，其輸入阻抗是感抗或容抗；長(zhǎng)度可變的短路線可用作調(diào)配元件（短截線匹配器）。,,,又如長(zhǎng)度為,1/4,波長(zhǎng)的短路線或開(kāi)路線分別等效于并聯(lián)或串聯(lián)諧振電路，稱為諧振線；其中,1/4,波長(zhǎng)短路線的輸入阻抗為無(wú)窮大，可用作金屬絕緣支撐等。,,,此外，還可利用分布參數(shù)傳輸線的延時(shí)特性制成仿真線等電路元件。,傳輸線不僅用于傳送電能和電信號(hào)，還可以,一般來(lái)講，微波傳輸線從結(jié)構(gòu)上大體可分為三類，,第一類是雙導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的傳輸線，如平行雙導(dǎo)線、同軸線、,帶狀線等。由于它主要傳播的是橫電磁波（ＴＥＭ波），,稱為ＴＥＭ波傳輸線。,,第二類是均勻填充介質(zhì)的波導(dǎo)管，如矩形波導(dǎo)、,圓波導(dǎo)等，這一類傳輸線

17、不能傳輸ＴＥＭ波，而只能,傳輸色散的橫磁波（ＴＭ波）或橫電波（ＴＥ波），,稱為色散波傳輸線。,,,第三類是介質(zhì)傳輸線。這類傳輸線傳輸?shù)氖巧?的橫電波（ＴＥ波）和橫磁波（ＴＭ波）混合波，并且,電磁波主要是沿線的表面?zhèn)鞑?，稱為表面波傳輸線。,,一般來(lái)講，微波傳輸線從結(jié)構(gòu)上大體可分為三類，,微波傳輸線的種類與用途,,類 型,,工 作 波 型,,名 稱,,應(yīng) 用 波 段,,TEM,波傳輸線,,TEM,型波,,平行雙線,同軸線,帶狀線、微帶,,米波、分米波,低頻端,分米波、厘米波,分米波、厘米波,,金屬波導(dǎo),,TE,、,TM,型波,,矩形波導(dǎo)、圓形波導(dǎo)、橢圓波導(dǎo)、脊波導(dǎo),,厘米波、毫米波低頻

18、端,,表面波傳輸線,,混合型波,,介質(zhì)波導(dǎo)、介質(zhì)鏡象線、單根表面波傳輸線,,毫米波,,,微波傳輸線的種類與用途 類 型工 作 波 型名 稱,各種類型的傳輸線,(a),,(b),,(c),,(d),,(e),,(f),(a),是平行雙線，,(b),是同軸線，這兩種傳輸線都屬于,橫電磁波傳輸線；,(c),是矩形波導(dǎo)，,(d),是圓形波導(dǎo)，這兩種傳輸線是非橫電磁波傳輸線。,圖,(e),中的微帶線，是準(zhǔn)橫電磁波傳輸線；,,圖,(f),中的光纖，是非橫電磁波傳輸線。,各種類型的傳輸線(a) (b) (c),,多種多樣的微波傳輸線是針對(duì)不同頻段和提高傳輸線的性能發(fā)展起來(lái)的，并投入

19、具體的工程應(yīng)用。,,平行雙線：傳輸?shù)氖?TEM,波，是使用最早最普遍的一種傳輸線；當(dāng)頻率提高到其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)與雙線的距離相比擬時(shí)，其輻射損耗顯著增加；而減小平行雙線距離會(huì)減小擊穿電壓降低其功率。,,同軸線：采用封閉結(jié)構(gòu)減少了平行雙線可能出現(xiàn)的輻射損耗；但隨著頻率的提高，會(huì)出現(xiàn),TE,和,TM,波，為了抑制,TE,和,TM,波，必須減小截面尺寸，會(huì)增加內(nèi)導(dǎo)體的損耗，降低傳輸功率。,多種多樣的微波傳輸線是針對(duì)不同頻段和提高傳輸線的性能,金屬波導(dǎo)：和同軸線比較，波導(dǎo)管除去內(nèi)導(dǎo)體，不僅降低了內(nèi)導(dǎo)體的損耗而且提高了傳輸線的功率容量；,其缺點(diǎn)是比較笨重、高頻下批量成本高、 頻帶較窄等。,,隨著航空、航天事業(yè)

20、發(fā)展的需要,,,對(duì)微波設(shè)備提出了體積要小、重量要輕、 可靠性要高、性能要優(yōu)越、一致性要好、 成本要低等要求,,,這就促成了微波技術(shù)與半導(dǎo)體器件及集成電路的結(jié)合,,,產(chǎn)生了微波集成電路。,,對(duì)微波集成傳輸元件的基本要求之一就是它必須具有平面型結(jié)構(gòu),,,這樣可以通過(guò)調(diào)整單一平面尺寸來(lái)控制其傳輸特性,,,從而實(shí)現(xiàn)微波電路的集成化。,金屬波導(dǎo)：和同軸線比較，波導(dǎo)管除去內(nèi)導(dǎo)體，不僅降低了內(nèi)導(dǎo)體的,傳輸線研究的問(wèn)題和分析方法,,傳輸特性（模式、相速度、波長(zhǎng)、波阻抗以及其它相關(guān)的重要特性）、損耗特性、功率容量以及具體的工程用途等。,,采用電路方法研究傳輸線的共性問(wèn)題，采用電路和場(chǎng)分析結(jié)合的方法討論每一種傳輸

21、線的個(gè)性問(wèn)題。,傳輸線研究的問(wèn)題和分析方法,,一種工作頻率,40.5GHz,到,41.5GHz,的毫米波收發(fā)前端,一種工作頻率 40.5GHz 到 41.5GHz 的毫米波,2.,軟件雷達(dá),按照,IEEE,的標(biāo)準(zhǔn)定義，雷達(dá)是通過(guò)發(fā)射電磁波信號(hào)，接收來(lái)自其威力覆蓋范圍內(nèi)目標(biāo)的回波，并從回波信號(hào)中提取位置和其它信息，以用于探測(cè)、定位，以及有時(shí)進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別的電磁波系統(tǒng)。,,,雷達(dá)根據(jù)反射波的延遲、多普勒頻移等參數(shù)提取,出目標(biāo)的距離、方位、高度及速度等信息。,,,由于微波具有頻帶寬、穿透電離層能較強(qiáng)、似光性等優(yōu)點(diǎn)，雷達(dá)就是利用了,微波,這些特性的典型代表。,2.軟件雷達(dá) 按照IEEE的標(biāo)準(zhǔn)定義，

22、雷達(dá)是通過(guò)發(fā)射電,,雷達(dá)的原理及其基本組成,雷達(dá)的原理及其基本組成,,由雷達(dá)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的電磁能,,,經(jīng)收發(fā)開(kāi)關(guān)后傳輸給天線,,,再由天線將此電磁能定向輻射于大氣中。電磁能在大氣中以光速,(,約,3×10,8,m/s),傳播,,,如果目標(biāo)恰好位于定向天線的波束內(nèi),,,則它將要截取一部分電磁能。目標(biāo)將被截取的電磁能向各方向散射,,,其中部分散射的能量朝向雷達(dá)接收方向。雷達(dá)天線搜集到這部分散射的電磁波后,,,就經(jīng)傳輸線和收發(fā)開(kāi)關(guān)饋給接收機(jī)。接收機(jī)將這微弱信號(hào)放大并經(jīng)信號(hào)處理后即可獲取所需信息,,,并將結(jié)果送至終端顯示。,由雷達(dá)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的電磁能, 經(jīng)收發(fā)開(kāi)關(guān)后傳輸給天線,,,脈沖雷達(dá)基本組成框圖,脈

23、沖雷達(dá)基本組成框圖,,雷達(dá)的工作頻率,,按照雷達(dá)的工作原理,,,不論發(fā)射波的頻率如何,,,只要是通過(guò)輻射電磁能量和利用從目標(biāo)反射回來(lái)的回波,,,以便對(duì)目標(biāo)探測(cè)和定位,,,都屬于雷達(dá)系統(tǒng)工作的范疇。常用的雷達(dá)工作頻率范圍為,220~35 000MHz(220MHz~35GHz),,實(shí)際上各類雷達(dá)工作的頻率在兩頭都超出了上述范圍。 例如天波超視距,(OTH),雷達(dá)的工作頻率為,4MHz,或,5MHz,,而地波超視距的工作頻率則低到,2MHz,。 在頻譜的另一端,,,毫米波雷達(dá)可以工作到,94 GHz,,激光,(Laser),雷達(dá)工作于更高的頻率。工作頻率不同的雷達(dá)在工程實(shí)現(xiàn)時(shí)差別很大。,雷達(dá)的工作

24、頻率 按照雷達(dá)的工作原理, 不論發(fā),,雷達(dá)頻率和電磁波頻譜,雷達(dá)的工作頻率和整個(gè)電磁波頻譜如圖所示,,,實(shí)際上絕大部分雷達(dá)工作于,200 MHz,至,10 000MHz,頻段。,雷達(dá)頻率和電磁波頻譜 雷達(dá)的工作頻率和整個(gè)電磁波頻,,雷達(dá)頻段和對(duì)應(yīng)的頻率,雷達(dá)頻段和對(duì)應(yīng)的頻率,,收發(fā)共用一個(gè)發(fā)射機(jī)、 接收機(jī)的簡(jiǎn)化相控陣?yán)走_(dá)方框圖,收發(fā)共用一個(gè)發(fā)射機(jī)、 接收機(jī)的簡(jiǎn)化相控陣?yán)走_(dá)方框圖,,雷達(dá)分類,按工作頻段,,米波雷達(dá)、分米波雷達(dá)、厘米波雷達(dá)以及毫米波,雷達(dá)等。,按戰(zhàn)術(shù)功能和用途,預(yù)警雷達(dá),(,超遠(yuǎn)程雷達(dá),),,它的主要任務(wù)是發(fā)現(xiàn)洲際導(dǎo)彈、,戰(zhàn)略轟炸機(jī)等,,,以便及早發(fā)出警報(bào)。

25、它的特點(diǎn)是作用,距離遠(yuǎn)達(dá)數(shù)千公里,,,至于測(cè)定坐標(biāo)的精確度和分辨力,是次要的。,搜索和警戒雷達(dá),其任務(wù)是發(fā)現(xiàn)飛機(jī),,,一般作用距離,在,400 km,以上,,,有的可達(dá),600 km,。,,雷達(dá)分類按工作頻段,引導(dǎo)指揮雷達(dá),(,監(jiān)視雷達(dá),),,這種雷達(dá)用于對(duì)殲擊機(jī)的引導(dǎo)和指揮作戰(zhàn),,,民用的機(jī)場(chǎng)調(diào)度雷達(dá)亦屬這一類。,火控雷達(dá),其任務(wù)是控制火炮,(,或地空導(dǎo)彈,),對(duì)空中目標(biāo)進(jìn)行瞄準(zhǔn)攻擊。,制導(dǎo)雷達(dá),控制導(dǎo)彈去攻擊目標(biāo)。,戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視雷達(dá),機(jī)載雷達(dá),,,機(jī)載截?fù)衾走_(dá)、機(jī)載護(hù)尾雷達(dá)、機(jī)載導(dǎo)航雷達(dá)、,機(jī)載火控雷達(dá),,引導(dǎo)指揮雷達(dá)(監(jiān)視雷達(dá)) 這種雷達(dá)用于對(duì)殲擊機(jī)的引導(dǎo)和指揮作,無(wú)線電測(cè)高儀,雷達(dá)引信（無(wú)

26、線電引信）,氣象雷達(dá),航行管制,(,空中交通,),雷達(dá),宇宙航行中用雷達(dá),遙感設(shè)備,此外，在飛機(jī)導(dǎo)航,,,航道探測(cè),(,用以保證航行安全,),,公路上車速測(cè)量等方面,,,雷達(dá)也在發(fā)揮其積極作用。,,無(wú)線電測(cè)高儀,,按工作體制,連續(xù)波雷達(dá)、脈沖多普勒雷達(dá)、脈沖壓縮雷達(dá)、編碼,脈沖雷達(dá)、動(dòng)目標(biāo)顯示雷達(dá)、捷變頻雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá),以及合成孔徑雷達(dá)等。,,,不同用途、不同功能的雷達(dá)對(duì)信號(hào)參數(shù)（載頻、,脈寬、內(nèi)調(diào)制等）要求不同。,,,由于不同用途的雷達(dá)其信號(hào)參數(shù)完全不同，導(dǎo)致,功能單一、體制單一，無(wú)法適應(yīng)在不同的環(huán)境下對(duì)不同,屬性的目標(biāo)進(jìn)行智能化跟蹤、探測(cè)的需要。對(duì)于目前,這種雷達(dá)參數(shù)相對(duì)固定不變的技術(shù)體

27、制已經(jīng)很難適應(yīng),越來(lái)越復(fù)雜的作戰(zhàn)環(huán)境，雷達(dá)的生存能力也面臨挑戰(zhàn)。,,按工作體制,,“軟件雷達(dá)”是以軟件無(wú)線電為基礎(chǔ)提出的現(xiàn)代雷達(dá),設(shè)計(jì)新思想、新概念。它采用軟件無(wú)線電的設(shè)計(jì)理念，,雷達(dá)信號(hào)波形和參數(shù)可以通過(guò)軟件加載，根據(jù)不同的,作戰(zhàn)環(huán)境需求而適時(shí)地改變，甚至進(jìn)行“捷變參”工作，,即雷達(dá)參數(shù)（載頻、脈寬、重復(fù)頻率、脈內(nèi)調(diào)制方式、,調(diào)制參數(shù)等）可以快速捷變，以有效應(yīng)對(duì)電子戰(zhàn)的威脅。,,,“軟件雷達(dá)”的主要特點(diǎn)是雷達(dá)波形的軟件化、可,編程、可升級(jí)。,,,軟件雷達(dá)的信號(hào)波形和雷達(dá)處理算法不是固化的，,它可以隨著雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，新的雷達(dá)體制,波形和處理算法可以重新通過(guò)加載新的算法軟件來(lái)對(duì),雷達(dá)進(jìn)

28、行升級(jí)改造 ，適應(yīng)不斷變化的軍事需求。,“軟件雷達(dá)”是以軟件無(wú)線電為基礎(chǔ)提出的現(xiàn)代雷達(dá),DAC,雷達(dá),,波形,產(chǎn)生,,器,DSP,+,,軟件,,數(shù)字,,上變,,頻,,濾波,HPA,,模擬,,上變,,頻,,,,,,軟件雷達(dá)發(fā)射機(jī),雷達(dá)信號(hào)：,根據(jù)所需發(fā)射的雷達(dá)信號(hào)波形，求出 和 后，,雷達(dá)波形產(chǎn)生器輸出的正交數(shù)據(jù)為：,DAC 雷達(dá) 數(shù)字 濾波 HPA 模擬 軟件雷達(dá)發(fā)射機(jī),經(jīng)過(guò)正交數(shù)字上變頻和,D/A,變換即可得到一個(gè)中頻,信號(hào)，然后通過(guò)模擬上變頻，將其搬移到所需的雷達(dá),信號(hào)載頻上，再經(jīng)高功率放大后，通過(guò)雷達(dá)無(wú)線發(fā)射機(jī),可以在任一載頻上產(chǎn)生任何體制（波形）的雷達(dá)信號(hào)，,前者主要取決

29、于模擬上變頻器、功放和天線的工作帶寬，,而后者則主要取決于軟件。,,,目前要實(shí)現(xiàn)全頻段（從短波到毫米波）的軟件化雷達(dá),發(fā)射機(jī)還存在相當(dāng)大的難度，尤其是寬帶功放和天線是,其最主要的技術(shù)瓶頸。如果不考慮功放和天線，則實(shí)現(xiàn),一種多頻段、多體制、多功能的軟件化雷達(dá)發(fā)射機(jī)是,完全可行的。,經(jīng)過(guò)正交數(shù)字上變頻和D/A變換即可得到一個(gè)中頻,ADC,雷達(dá),,信號(hào),處理,,器,DSP,+,,軟件,,數(shù)字,,下變,,頻,寬帶接收前端,,,,,,軟件雷達(dá)接收機(jī),通過(guò)目標(biāo)反射的雷達(dá)信號(hào)由天線接收后，送到接收,前端把射頻信號(hào)變換為寬帶中頻信號(hào)，并進(jìn)行放大后,再送到高速,ADC,變換為數(shù)字信號(hào)，然后由數(shù)字下變頻,變換為正

30、交的基帶信號(hào) ，雷達(dá)信號(hào)處理器,對(duì)正交數(shù)據(jù) 進(jìn)行諸如檢波（求模）、,FFT,等運(yùn)算，并與發(fā)射信號(hào)作相關(guān)處理，即可計(jì)算得到到達(dá),時(shí)間、多普勒頻移以及反射信號(hào)電平等參數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn),對(duì)目標(biāo)的探測(cè)和定位。,ADC 雷達(dá) 數(shù)字寬帶接收前端 軟件雷達(dá)接收機(jī) 通,需要注意的是，為了能從反射的雷達(dá)信號(hào)中獲取,與目標(biāo)特性相關(guān)的信號(hào)到達(dá)時(shí)間、多普勒頻移等信息，,雷達(dá)發(fā)射機(jī)和雷達(dá)接收機(jī)的所有時(shí)鐘，包括本振以及,ADC,、,DAC,時(shí)鐘等都必須嚴(yán)格同步（因?yàn)?1,μ,s,,的同步,誤差將導(dǎo)致,150m,的測(cè)距誤差）。為了解決軟件同步,處理的困難，可以采取硬件相關(guān)處理的辦

31、法來(lái)解決。,需要注意的是，為了能從反射的雷達(dá)信號(hào)中獲取,DAC,,雷達(dá),,波形,產(chǎn)生,,器,DSP,+,,軟件,,數(shù)字,,上變,,頻,濾波,HPA,模,擬,上,變,頻,,,,,,軟件雷達(dá)系統(tǒng)的組成,分路,ADC,,,雷達(dá),,信號(hào),,相關(guān),處理,,器,,,數(shù)字,,下變,,頻,寬帶接收,前端,,,,共用,本振源,T/R,ADC,,數(shù)字,,下變,,頻,,,,,DAC 雷達(dá) 數(shù)字濾波 HPA模 軟件雷達(dá)系統(tǒng)的組成 分,由圖可見(jiàn)，把雷達(dá)發(fā)射機(jī)輸出的中頻信號(hào)分成兩路，,其中的一路與雷達(dá)接收機(jī)前端輸出的中頻信號(hào)一起,同時(shí)送到兩個(gè)同步,A/D,變換器進(jìn)行模數(shù)變換，并分別,經(jīng)各自的數(shù)字下變頻器變換為正交基帶信

32、號(hào),和,,，這兩路正交數(shù)據(jù)再送到雷達(dá)信號(hào)相關(guān),處理器進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，就可提取到達(dá)時(shí)間、多普勒頻移,等有用信息。這種相關(guān)處理方法雖然增加了硬件的復(fù)雜,性，但降低了同步要求，尤其是避開(kāi)了軟件同步的困難，,是一種比較可行的軟件雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。,由圖可見(jiàn)，把雷達(dá)發(fā)射機(jī)輸出的中頻信號(hào)分成兩路，,2.2,智能天線技術(shù),一、概述,,軟件無(wú)線電系統(tǒng)中的天線應(yīng)具有自適應(yīng)的能力，,即能夠根據(jù)所選擇的不同頻段或不同應(yīng)用，自動(dòng)調(diào)整,增益等參數(shù)，使系統(tǒng)完全適應(yīng)不同的傳輸環(huán)境、要求。,,主要技術(shù),寬帶,/,多頻段天線,多頻段和寬帶天線的設(shè)計(jì)使天線能夠在寬頻段上,工作，但多頻段意味著能在幾個(gè)分離的不同頻段上工作，,在所設(shè)計(jì)

33、的天線最高和最低頻率之間常常無(wú)相鄰覆蓋，,而寬帶則意著天線設(shè)計(jì)的最高和最低頻段之間有相鄰,覆蓋。,,2.2 智能天線技術(shù)一、概述,在實(shí)際應(yīng)用中，要做到各個(gè)通信系統(tǒng)的互聯(lián)互通，,顯然要求射頻天線具有良好的多頻段性能和可程控的,多頻段、多功率射頻轉(zhuǎn)換能力。,,,寬帶天線設(shè)計(jì)的難點(diǎn)是同時(shí)滿足小型化、寬帶、,優(yōu)良的時(shí)域特性以及系統(tǒng)性能優(yōu)良等特點(diǎn)。,,,智能天線,智能天線是一種具有測(cè)向和波束形成能力的天線,陣列。它利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，產(chǎn)生空間定向波束，,使天線主波束對(duì)準(zhǔn)期望用戶信號(hào)到達(dá)方向，旁瓣或零陷,對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，達(dá)到充分、高效利用期望用戶,信號(hào)并刪除或抑制干擾信號(hào)的目的。,在實(shí)際應(yīng)用中，要

34、做到各個(gè)通信系統(tǒng)的互聯(lián)互通，,二、智能天線的概念和原理,智能天線是利用多個(gè)天線陣元的組合進(jìn)行信號(hào)處理，自動(dòng)調(diào)整發(fā)射和,(,或,),接收方向圖，以針對(duì)不同的信號(hào)環(huán)境達(dá)到最優(yōu)性能。,,智能天線以多個(gè)高增益窄帶波束動(dòng)態(tài)地跟蹤多個(gè)期望用戶；接收模式下，來(lái)自窄帶波束以外地信號(hào)被抑制；發(fā)射模式下，能使期望用戶接收的信號(hào)功率最大，同時(shí)使窄帶波束照射范圍以外的非期望用戶受到的干擾最小。,二、智能天線的概念和原理 智能天線是利用多個(gè)天線陣元的組,,,,,,,,,,Talk,Talk,干擾,自適應(yīng)陣列基站,普通基站,智能天線的作用,使用智能天線：,能量?jī)H指向小區(qū)內(nèi)處于激活狀態(tài)的移動(dòng)終端,正在通信的移動(dòng)終端在整

35、個(gè)小區(qū)內(nèi)處于受跟蹤狀態(tài),不使用智能天線：,能量分布于整個(gè)小區(qū)內(nèi),所有小區(qū)內(nèi)的移動(dòng)終端均相互干擾，此干擾是,CDMA,容量限制的主要原因,TalkTalk干擾自適應(yīng)陣列基站普通基站智能天線的作用使用,,普通天線,,智能天線,有智能天線,,能量只是指向有移動(dòng)用戶活動(dòng)的小區(qū)區(qū)域；手機(jī)在整個(gè)小區(qū)被跟蹤。,沒(méi)有智能天線,,能量分布于整個(gè)小區(qū)，,在沒(méi)有移動(dòng)用戶活動(dòng)的區(qū)域，干擾不會(huì)下降。,普通天線智能天線有智能天線沒(méi)有智能天線,優(yōu)點(diǎn),,智能天線潛在的性能效益表現(xiàn)在多方面，例如，抗多徑衰落、減小時(shí)延擴(kuò)展、支持高數(shù)據(jù)速率、抑制干擾、減少遠(yuǎn)近效應(yīng)、減小中斷概率、改善誤比特率,(BER,Bit Error Rate

36、,）性能、增加系統(tǒng)容量、提高頻譜效率、支持靈活有效的越區(qū)切換、擴(kuò)大小區(qū)覆蓋范圍、靈活的小區(qū)管理、延長(zhǎng)移動(dòng)臺(tái)電池壽命、以及維護(hù)和運(yùn)營(yíng)成本較低等。,優(yōu)點(diǎn),智能天線,智能天線技術(shù),智能天線智能天線技術(shù),三、智能天線的形式,根據(jù)工作方式的不同：,預(yù)多波束或切換波束系統(tǒng)；,自適應(yīng)陣列系統(tǒng)；,,根據(jù)波束形成的不同：,陣元空間處理方式；,波束空間處理方式；,三、智能天線的形式根據(jù)工作方式的不同：,切換波束系統(tǒng),,,,,,,,,,,,,,,切換波束系統(tǒng),第二軟件無(wú)線電關(guān)鍵技術(shù)剖析課件,波束轉(zhuǎn)換天線具有有限數(shù)目的、固定的、預(yù)定義的方向圖，通過(guò)陣列天線技術(shù)在同一信道中利用多個(gè)波束同時(shí)給多個(gè)用戶發(fā)送不同的信號(hào)，它從

37、幾個(gè)預(yù)定義的、固定波束中選擇其一，檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)越過(guò)扇區(qū)時(shí)，從一個(gè)波束切換到另一個(gè)波束。在特定的方向上提高靈敏度，從而提高通信容量和質(zhì)量。,波束轉(zhuǎn)換天線具有有限數(shù)目的、固定的、預(yù)定義的方向圖，,每個(gè)波束的方向是固定的，并且其寬度隨著天線陣元數(shù)而變化。對(duì)于移動(dòng)用戶，基站選擇不同的對(duì)應(yīng)波束，使接收的信號(hào)強(qiáng)度最大。但用戶信號(hào)未必在固定波束中心，當(dāng)使用者是在波束邊緣，干擾信號(hào)在波束的中央，接收效果最差。因此，與自適應(yīng)天線陣比較，波束轉(zhuǎn)換天線不能實(shí)現(xiàn)最佳的信號(hào)接收。由于扇形失真，波束轉(zhuǎn)換天線增益在方位角上不均勻分布。但波束轉(zhuǎn)換天線有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和不需要判斷用戶信號(hào)方向,(DOA),的優(yōu)勢(shì)。,每個(gè)波束

38、的方向是固定的，并且其寬度隨著天線陣元數(shù)而變,自適應(yīng)陣列系統(tǒng),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,自適應(yīng)陣列系統(tǒng),陣元空間處理方式,陣元空間處理方式直接對(duì)各陣元按接收信號(hào)采樣進(jìn)行加權(quán)求和處理后，形成陣列輸出，使陣列方向圖主瓣對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向。由于各種陣元均參與自適應(yīng)加權(quán)調(diào)整，這種方式屬于全自適應(yīng)陣列處理。,陣元空間處理方式陣元空間處理方式直接對(duì)各陣元按接收信號(hào)采樣進(jìn),波束空間處理方式,包含兩級(jí)處理過(guò)程，第一級(jí)對(duì)各陣元信號(hào)進(jìn)行固定加權(quán)求和，形成多個(gè)指向不同方向的波束；,第二級(jí)對(duì)第一級(jí)的波束輸出進(jìn)行自適應(yīng)加權(quán)調(diào)整后合成得到陣列輸出，此方案不是對(duì)全部陣元是從整天計(jì)算最優(yōu)的

39、加權(quán)系數(shù)作自適應(yīng)處理，而是僅對(duì)其中的部分陣元作自適應(yīng)處理，因此，屬于部分自適應(yīng)陣列處理；,計(jì)算量小，收斂快，且具有良好的波束保形性能，是當(dāng)前自適應(yīng)陣列處理技術(shù)的發(fā)展方向。,波束空間處理方式包含兩級(jí)處理過(guò)程，第一級(jí)對(duì)各陣元信號(hào)進(jìn)行固定,智能天線的結(jié)構(gòu),典型陣列；,結(jié)構(gòu)原理；,系統(tǒng)組成。,智能天線的結(jié)構(gòu)典型陣列；,典型陣列,均勻線陣；,隨機(jī)分步線陣；,十字陣；,圓陣；,面陣，等。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,典型陣列均勻線陣；,結(jié)構(gòu)原理圖,,結(jié)構(gòu)原理圖,智能天線的系統(tǒng)組成,天線陣列：,天線陣元數(shù)量與天線陣元的配置方式，對(duì)智能天線的性能有著重要的影響；,模數(shù)轉(zhuǎn)換：,接收鏈路：模擬信號(hào) → 數(shù)

40、字信號(hào),發(fā)射鏈路：數(shù)字信號(hào) → 模擬信號(hào),智能處理：,天線波束在一定范圍內(nèi)能根據(jù)用戶的需要和天線傳播環(huán)境的變化而自適應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整，包括：,以數(shù)字信號(hào)處理器和自適應(yīng)算法為核心的自適應(yīng)數(shù)字信號(hào)處理器，用來(lái)產(chǎn)生自適應(yīng)的最優(yōu)權(quán)值系數(shù)：,以動(dòng)態(tài)自適應(yīng)加權(quán)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成自適應(yīng)波束形成網(wǎng)絡(luò),智能天線的系統(tǒng)組成天線陣列：,智能天線的賦形,波束形成技術(shù)：,使陣列天線方向圖的主瓣指向所需的方向，提高陣列輸出所需信號(hào)的強(qiáng)度；,,零點(diǎn)技術(shù)：,使陣列天線方向圖的零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)干擾方向，減少干擾信號(hào)的強(qiáng)度；,,空間譜估計(jì)技術(shù)：,處理帶寬內(nèi)信號(hào)的到達(dá)方向,DOA,（,Direction of Arrival,）的問(wèn)題；,智能天線的賦形

41、波束形成技術(shù)：,,,智能天線的常用準(zhǔn)則,最大信干噪比準(zhǔn)則：,最佳加權(quán)使得陣列輸出信號(hào)的信號(hào)干擾噪聲比最大；,,最小均方誤差準(zhǔn)則：,最佳加權(quán)使得陣列輸出和有用信號(hào)的均方誤差最??；,,最小方差準(zhǔn)則：,最佳加權(quán)使得陣列輸出噪聲的方差最小；,,最大似然準(zhǔn)則：,經(jīng)過(guò)空時(shí)加權(quán)后的估計(jì)信號(hào)與期望信號(hào)有最大可能的相似。,智能天線的常用準(zhǔn)則最大信干噪比準(zhǔn)則：,,三類經(jīng)典的波束形成算法,（,1,）基于訓(xùn)練序或者參考序列的波束形成算法,基于訓(xùn)練信號(hào)或者是參考信號(hào)的方法，不需要估計(jì),信號(hào)到達(dá)方向，對(duì)天線陣本身的結(jié)構(gòu)也沒(méi)有過(guò)多的,限制，而且這類算法易于實(shí)現(xiàn)，但是發(fā)射訓(xùn)練信號(hào),會(huì)降低系統(tǒng)的利用率，而且算法的收斂速度較慢。

42、,,常見(jiàn)的算法有最陡梯度下降算法、,LMS,、,NLMS,、,簡(jiǎn)化的,LMS,以及后面將要提及的,NVSS,算法、,MNLMS,算法等。,三類經(jīng)典的波束形成算法,（,2,）基于,DOA,的波束形成算法,基于,DOA,的算法，在參考用戶信號(hào)方向已知的情況下，根據(jù)線性約束最小方差準(zhǔn)則，計(jì)算自適應(yīng)權(quán)值。在參考信號(hào)方向未知的情況下，需要借助于,MUSIC(,多重信號(hào)分類,),算法估計(jì)信號(hào)到達(dá)方向,(DOA),。這類方法在分析上比較容易理解，但它有以下問(wèn)題必須在無(wú)線系統(tǒng)中加以解決：,(1),需要估計(jì)信號(hào)的到達(dá)方向，這就涉及到復(fù)雜的矩陣運(yùn)算：,(2),需要陣列引導(dǎo)向量的準(zhǔn)確信息，對(duì)誤差比較敏感；,(3),

43、要求用戶數(shù)包括多徑數(shù)日小于陣元數(shù)，而在無(wú)線系統(tǒng)中，用戶數(shù),(,包括多徑數(shù),),遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于陣元數(shù)；,(4),需要準(zhǔn)確估計(jì)信源數(shù)目，信源數(shù)目估計(jì)是否準(zhǔn)確將嚴(yán)重影響算法性能。,（2）基于DOA的波束形成算法,（,3,）基于信號(hào)的盲波束形成算法,基于信號(hào)結(jié)構(gòu)的盲波束形成算法，利用信號(hào)本身的時(shí)域特性來(lái)計(jì)算自適應(yīng)權(quán)矢量。,,直接利用系統(tǒng)的特性而不需要發(fā)送訓(xùn)練序列的,自適應(yīng)算法稱為盲算法。,,常見(jiàn)的算法有恒模算法、基于高階累積量的盲處理算法以及許多其它的盲處理算法。,（3）基于信號(hào)的盲波束形成算法,四、基于軟件無(wú)線電的智能天線組成結(jié)構(gòu),（,1,）單信道智能天線,四、基于軟件無(wú)線電的智能天線組成結(jié)構(gòu),通過(guò)天線陣

44、感應(yīng)的射頻信號(hào)首先經(jīng)過(guò)前端模擬預(yù)處,理，變換為適合于,A/D,采樣的寬帶中頻信號(hào)。經(jīng),A/D,數(shù)字,化后送到數(shù)字下變頻器（,DDC,）。每個(gè)天線陣元經(jīng)過(guò)相同,的數(shù)字下變頻后，同時(shí)送到,M,個(gè)數(shù)字波束形成器（,DBF,），,分別進(jìn)行不同指向的波束形成運(yùn)算，最終獲得所需的,M,個(gè),波束。,信息解調(diào)模塊（,DEMOD,）要么對(duì)所形成的這,M,個(gè)波束,同時(shí)進(jìn)行解調(diào)，要么選取其中信噪比最大的波束進(jìn)行,解調(diào)，前者可以實(shí)現(xiàn)同頻空分復(fù)用，后者則可以實(shí)現(xiàn),定向接收，改善輸出信噪比。其中，,M,個(gè),DBF,可以用一個(gè),數(shù)字多波束形成器（,DMBF,）來(lái)實(shí)現(xiàn)。,由于,DDC,只能對(duì)準(zhǔn)一個(gè)頻率信號(hào)進(jìn)行數(shù)字下變頻，因此

45、,同一時(shí)刻只能對(duì)一個(gè)信道（同一頻率）的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字,波束形成。,通過(guò)天線陣感應(yīng)的射頻信號(hào)首先經(jīng)過(guò)前端模擬預(yù)處,（,2,）多信道智能天線,（2）多信道智能天線,如果每個(gè)單信道多波束形成器,SCMBF,分別能形成,M,個(gè)波束，則這種多信道波束智能天線總共可形成,L × M,個(gè)波束，每組（共,L,組）波束對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率分別為,f,1,f,2,…… f,L,。,如果每個(gè)單信道多波束形成器SCMBF分別能形成M個(gè)波,（,3,）多相濾波信道化智能天線,（3）多相濾波信道化智能天線,寬帶中頻信號(hào)經(jīng),A/D,采樣數(shù)字化后，送到多相濾波,信道化接收機(jī)模塊（,PPCR,），進(jìn)行信道化處理，同時(shí),輸出,L=B,W,

46、/B,路正交基帶信號(hào)。其中，,B,W,為中頻總帶寬，,B,為信道帶寬。,,,后續(xù)的多波束形成器（,DMBF,）則選取其中的一個(gè),信道進(jìn)行數(shù)字多波束形成，產(chǎn)生于該信道（頻率）相,對(duì)應(yīng)的多個(gè)波束，并完成解調(diào)。,,,如果要求對(duì)整個(gè)中頻帶寬內(nèi)的所有信道同時(shí)形成,多波束，則,DMBF,的數(shù)目為,L=B,W,/B,個(gè)。,,寬帶中頻信號(hào)經(jīng)A/D采樣數(shù)字化后，送到多相濾波,,這種信道化智能天線的最大特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)頻域、,空域上的全波束形成。它不僅能用來(lái)實(shí)現(xiàn)同頻空分通信，增大信道容量，也可用來(lái)對(duì)空間電磁環(huán)境進(jìn)行,監(jiān)測(cè)分析（信道搜索監(jiān)視），以選擇頻域、空域上,最佳的波束與用戶進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能化。,這

47、種信道化智能天線的最大特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)頻域、,智能天線的研究方向,論證智能天線對(duì)通信系統(tǒng)的功效,對(duì)通信系統(tǒng)容量的提高；,抗多徑干擾的性能。,,提出優(yōu)化方案和快速算法,,信道模型研究,除了關(guān)注支信道的一般特性外，還要研究多徑,信號(hào)的空間特征和,DOA,（,Direction of Arrival,，信號(hào),到達(dá)方向）擴(kuò)展。,,,,,智能天線的研究方向論證智能天線對(duì)通信系統(tǒng)的功效,智能化發(fā)射,,主要是構(gòu)造最優(yōu)化準(zhǔn)則，在一定的約束（如,功率約束等）下，使期望用戶接收的信號(hào)功率最,大，而使非期望用戶接收的信號(hào)功率最小。,,智能化接收,,主要研究天線陣列的輸出，如基于自適應(yīng),衡模算法等。,,硬件實(shí)現(xiàn),,主要

48、是天線陣列的物理實(shí)現(xiàn)和信號(hào)處理算法,的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。,智能化發(fā)射,2.3,多輸入多輸出技術(shù),一、分集技術(shù),分集的目的：在無(wú)線通信的信道傳輸過(guò)程中，由于,大氣及地面的影響而發(fā)生傳播損耗及傳播延時(shí)隨時(shí)間變,化的現(xiàn)象叫衰落。,對(duì)抗衰落的有效技術(shù)之一就是對(duì)獨(dú)立的衰落信號(hào)進(jìn),行,分集合并,。,,分集接收的基本思想就是把接收到的多個(gè)衰落獨(dú)立,的信號(hào)加以處理，合理地利用這些信號(hào)的能量來(lái)改善接,收信號(hào)的質(zhì)量。,分集接收充分利用接收信號(hào)的能量，因此無(wú)需增加,發(fā)射信號(hào)的功率而可以使接收信號(hào)得到改善。,2.3 多輸入多輸出技術(shù),分集的概念,分集就是在獨(dú)立的衰落路徑上發(fā)送相同的數(shù)據(jù)，由于,獨(dú)立路徑在同一時(shí)刻經(jīng)歷深衰落的概

49、率很小，因此經(jīng)過(guò),適當(dāng)?shù)暮喜⒑螅邮招盘?hào)的衰落程度就會(huì)減小，提高了,接收信號(hào)的可靠性。,,原理：,,利用無(wú)線傳播環(huán)境中來(lái)自不同途徑的多徑信號(hào)的,統(tǒng)計(jì)獨(dú)立性進(jìn)行合并，從而實(shí)現(xiàn)分集。,,首先要找出來(lái)自不同途徑的多徑信號(hào)，這些途徑可以,是不同的空間、不同的極化、不同的頻率、不同的時(shí)間。,其次，要以某種方法進(jìn)行合并。,分集的概念,分集的種類,衰落的種類：大尺度衰落和小尺度衰落。,,移動(dòng)無(wú)線信號(hào)的衰落包括了兩個(gè)方面：一個(gè)來(lái)自因,地形地物造成的陰影衰落，它使接收的信號(hào)平均功率,（或者信號(hào)的中值）在一個(gè)比較長(zhǎng)的空間（或時(shí)間）,區(qū)間內(nèi)發(fā)生波動(dòng)，這是一種宏觀衰落；,,而多徑傳播使得信號(hào)在一個(gè)短距離上（或一段時(shí)間

50、,內(nèi)）信號(hào)強(qiáng)度發(fā)生急劇的變化（但信號(hào)的平均功率不,變），這是一種微觀衰落。,,針對(duì)這兩種不同的衰落，常用的分集技術(shù)可以分為,兩類：宏觀分集和微觀分集。,分集的種類,1.,宏觀分集,為了消除陰影區(qū)域的信號(hào)衰落，可以在兩個(gè)不同的,地點(diǎn)（比如蜂窩小區(qū)的對(duì)角上,),和不同的方向上分別設(shè)置,一個(gè)基站，這兩個(gè)基站可以同時(shí)接收移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)。,,由于兩個(gè)基站接收天線相距很遠(yuǎn)，所接收到的信號(hào),衰落是相互獨(dú)立的，由此得到了兩個(gè)衰落獨(dú)立并且攜帶,同一信息的信號(hào)。,,由于傳播路徑的不同，兩個(gè)基站所得到的信號(hào)強(qiáng)度,一般是不相等的，通常用接收信號(hào)的平均功率來(lái)表征。,對(duì)于移動(dòng)臺(tái)，可以選擇兩個(gè)基站中信號(hào)強(qiáng)度較強(qiáng)的進(jìn)行,通信，

51、并且當(dāng)移動(dòng)臺(tái)位置不同時(shí)，可以選擇不同的基站,進(jìn)行通信，這就是宏觀分集中所采用的信號(hào)合并技術(shù)。,,1.宏觀分集,宏觀分集示意圖,如圖所示，終端保持同兩個(gè)基站間的無(wú)線鏈路，兩條鏈路傳輸同樣的數(shù)據(jù)并在網(wǎng)絡(luò)側(cè)進(jìn)行合并，這就是典型的宏分集場(chǎng)景?？偟膩?lái)說(shuō)，宏分集就是用位于不同地點(diǎn)的多個(gè)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)的分集方式。,宏觀分集示意圖 如圖所示，終端保持同兩個(gè)基站間的無(wú)線鏈,顯然，只要在各個(gè)方向上的信號(hào)傳播不是同時(shí)受到,陰影效應(yīng)或地形的影響而出現(xiàn)嚴(yán)重的慢衰落,(,基站天線,的架設(shè)可以防止這種情況發(fā)生,),，這種辦法就能保持,通信不會(huì)中斷。,,宏觀分集需要設(shè)置多個(gè)基站，因此也稱為多基站,分集。,,顯然，只

52、要在各個(gè)方向上的信號(hào)傳播不是同時(shí)受到,2.,微觀分集,在一個(gè)局部區(qū)域（一個(gè)短距離上），信號(hào)衰落所,呈現(xiàn)的獨(dú)立性是多方面的，比如時(shí)間、頻率、空間、,角度以及攜帶信息的電磁波的極化方式等。,,,利用這些特點(diǎn)，采用相應(yīng)的方法可以得到來(lái)自同一,發(fā)射機(jī)、衰落獨(dú)立的多個(gè)信號(hào)。這就有多種分集技術(shù)：,空間分集、極化分集、角度分集、頻率分集以及時(shí)間,分集等。,2.微觀分集,(1),空間分集,使用多個(gè)發(fā)送天線或接收天線，即天線陣列，其陣元之間有一定的距離。這種分集方式叫做空間分集。,,,如果天線安裝的間隔足夠大（對(duì)于均勻散列環(huán)境及全向的發(fā)送和接收天線，達(dá)到衰落獨(dú)立所需要的最小間距近似為波長(zhǎng)的一半），那么不同天線接

53、收到的信號(hào)幅度和相位的衰落是不相關(guān)的，即不同天線對(duì)之間的衰落路徑是獨(dú)立的。,,,(1)空間分集,1.,接收分集,如果發(fā)射端使用單個(gè)天線，接收端使用多個(gè)天線，,則這種天線系統(tǒng)稱為單輸入多輸出（,SIMO,）系統(tǒng)，相應(yīng),的分集稱為接收分集。,,,1,副發(fā)射天線和,M,副接收天線，接收分集將多個(gè)接收天線上的獨(dú)立衰落信號(hào)合并為一路，再送給解調(diào)器。,,1.接收分集 1副發(fā)射天線和M副接收天線，接收分集將多個(gè)接,,單輸入多輸出（,SIMO,）信道，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的衰落路徑,不需要增加發(fā)送功率或帶寬，通過(guò)分集信號(hào)進(jìn)行相干合,并，改善接收端信噪比，獲得陣列增益，提高信道的容量和頻譜的使用效率。,,2.,發(fā)送分集,

54、如果發(fā)射端使用多個(gè)天線，接收端使用單個(gè)天線，,則稱為多輸入單輸出（,MISO,）系統(tǒng)，相應(yīng)的分集稱為,發(fā)射分集。,單輸入多輸出（SIMO）信道，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的衰落路徑2.,,多輸入單輸出（,MISO,）信道，發(fā)送分集的設(shè)計(jì)與發(fā)送端是否知道復(fù)信道增益信息有關(guān)，發(fā)送分集同樣也能獲得陣列增益。多根發(fā)送天線，總發(fā)送功率是各天線上發(fā)送功率的和。,發(fā)送分集適合于發(fā)送端在空間、供電能力以及處理能力方面比接收端更富裕的系統(tǒng)，比如蜂窩系統(tǒng)。,多輸入單輸出（MISO）信道，發(fā)送分集的設(shè)計(jì)與發(fā)送端,,對(duì)于空間分集而言，分集的支路數(shù),M,越大，分集,的效果越好。但當(dāng),M,較大時(shí)，分集的復(fù)雜性增加，分,集增益的增加隨著,M

55、,的增大而變得緩慢。,,分集增益定義為分集合并后誤碼率斜率的變化。,對(duì)于空間分集而言，分集的支路數(shù) M 越大，分集,(2),時(shí)間分集,基本思想：不同時(shí)間發(fā)送相同信息，時(shí)間間隔必須大于,信道相干時(shí)間,（信道基本保持不變的時(shí)間段）。對(duì)信息進(jìn)行編碼并將編碼后的碼元分散到不同的時(shí)間段，時(shí)間間隔大于相干時(shí)間，從而使得碼字的不同部分經(jīng)歷相互獨(dú)立的衰落。,,通過(guò)編碼和交織可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間分集。,,在移動(dòng)環(huán)境中，信道的特性隨時(shí)間變化。當(dāng)移動(dòng)的時(shí)間足夠長(zhǎng)（或移動(dòng)的距離足夠大），大于信道的相干時(shí)間時(shí)，則這兩個(gè)時(shí)刻（或地點(diǎn)）無(wú)線信道衰落特性是不同的，可以認(rèn)為是獨(dú)立的?？梢栽诓煌臅r(shí)間段發(fā)送同一信息，接收端則在不同的時(shí)間

56、段接收這些衰落獨(dú)立的信號(hào)。,(2)時(shí)間分集,時(shí)間分集要求在收發(fā)信機(jī)都有存儲(chǔ)器，這使得它更適合于移動(dòng)數(shù)字傳輸。時(shí)間分集只需使用一部接收機(jī)和一副天線。若信號(hào)發(fā)送,M,次，則接收機(jī)重復(fù)使用以接收,M,個(gè)衰落蝕立的信號(hào)。此時(shí)稱系統(tǒng)為,M,重時(shí)間分集系統(tǒng)。,,交織之所以被稱為隱分集是因?yàn)槠洳](méi)有采用,發(fā)送重復(fù)信息的方式，但是它仍然利用了時(shí)間分集中將碼字放入不同的獨(dú)立衰落的時(shí)間段的方式發(fā)送。,,時(shí)間分集要求在收發(fā)信機(jī)都有存儲(chǔ)器，這使得它更適合于移,(3),極化分集,在移動(dòng)環(huán)境下，兩個(gè)在同一地點(diǎn)極化方向相互正交,的天線發(fā)出的信號(hào)呈現(xiàn)出不相關(guān)衰落特性。利用這一點(diǎn)，,在發(fā)端同一地點(diǎn)分別裝上垂直極化天線和水平極化

57、天線，,就可得到兩路衰落特性不相關(guān)的信號(hào)。,,極化分集實(shí)際上是空間分集的特殊情況，其分集支路,只有兩路。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較緊湊，節(jié)省空間，,缺點(diǎn)是由于發(fā)射功率要分配到兩副天線上，信號(hào)功率將,有,3dB,的損失。,,(3)極化分集,(4),角度分集,角度分集的做法是使電磁波通過(guò)幾個(gè)不同路徑，并,以不同角度到達(dá)接收端。接收端利用多個(gè)方向性尖銳的,接收天線分離出不同方向上來(lái)的信號(hào)，由于這些分量具,有相互獨(dú)立的衰落特性，因而可以實(shí)現(xiàn)角度分集并獲得,抗衰落的效果。,,由于地形地貌和建筑物等環(huán)境的不同，到達(dá)接收端,的不同路徑的信號(hào)可能來(lái)自于不同的方向，在接收端，,采用方向性天線，分別指向不同的信號(hào)到

58、達(dá)方向，則每,個(gè)方向性天線接收到的多徑信號(hào)是不相關(guān)的。,,(4)角度分集,(5),頻率分集,由于頻率間隔大于相關(guān)帶寬的兩個(gè)信號(hào)所遭受的,衰落是不相關(guān)的，因此，可以用兩個(gè)以上不同的頻率,傳輸同一信息，以實(shí)現(xiàn)頻率分集。,,將要傳輸?shù)男畔⒎謩e以不同的載頻發(fā)射出去，只要,載頻之間的間隔足夠大（大于相干帶寬），那么在接收,端就可以得到衰落特性不相關(guān)的信號(hào)。,,該方法的優(yōu)點(diǎn)是減少了天線的數(shù)目。但缺點(diǎn)是需要,兩部以上的發(fā)射機(jī)同時(shí)發(fā)送同一信號(hào)，要占用更多的,頻譜資源，并用兩部以上的接收機(jī)來(lái)接收信號(hào)。,(5)頻率分集,(6),場(chǎng)分量分集,根據(jù)電磁場(chǎng)理論可知，電磁波的,E,場(chǎng)和,H,場(chǎng)分量載有,相同的信息，而反射

59、的機(jī)理不同。例如，一個(gè)散射體,反射,E,波和,H,波的駐波圖形相位差,90°,，即當(dāng),E,波為最大,時(shí)，,H,波為最小。,,在移動(dòng)信道中，多個(gè),E,波和,H,波疊加，結(jié)果表明，,E,Z,、,H,X,和,H,Y,的分量是互不相關(guān)的。因此，通過(guò)接收三個(gè),場(chǎng)分量，也可以獲得分集的效果。,,場(chǎng)分量分集不要求天線間有實(shí)體上的間隔，因此適用,于較低工作頻段（例如低于,100MHz,）。當(dāng)工作頻率較高,時(shí)（例如,800,～,900MHz,），空間分集在結(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)。,場(chǎng)分量分集和空間分集的優(yōu)點(diǎn)是不像極化分集那樣要,損失,3dB,的輻射功率。,(6)場(chǎng)分量分集,(7),路徑分集,路徑分集的依據(jù)是來(lái)自兩個(gè)不同

60、路徑信號(hào)的時(shí)延,大于某一值時(shí)，這兩個(gè)衰落信號(hào)可看作互不相關(guān)。,,因此，如果電磁波經(jīng)過(guò)兩條不同路徑傳播時(shí)的時(shí)延大于相干時(shí)間，則這兩個(gè)信號(hào)的衰落特性也是彼此獨(dú)立的。,(7)路徑分集,3.,合并方式,分集的主要目的是對(duì)獨(dú)立的衰落路徑進(jìn)行相干合并,來(lái)減輕衰落的影響，合并后的輸出是不同衰落支路的,加權(quán)和。合并方式：選擇合并、門限合并、最大比合并、,等增益合并等。,,,（,1,）選擇合并,選擇式合并是所有合并方式中最簡(jiǎn)單的一種，,合并器選擇多條支路中信噪比最大的支路作為輸出信號(hào)。,3.合并方式,第二軟件無(wú)線電關(guān)鍵技術(shù)剖析課件,選擇可以放在射頻信號(hào)解調(diào)前，也可以放在信號(hào)解調(diào)成基帶信號(hào)后進(jìn)行。,,為了能即時(shí)切

61、換到信噪比最高的支路上，需要接收機(jī)對(duì)每條支路上信噪比進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。合并器相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)，根據(jù)檢測(cè)到的信噪比切換到相應(yīng)的支路。,,特點(diǎn)：,選擇合并只需要一個(gè)接收機(jī)，隨時(shí)切換到被選的天線支路上；,選擇合并輸出的信噪比等于各支路信噪比的最大值；,不需要各支路同相，可以采用相干調(diào)制或差分調(diào)制。,,選擇可以放在射頻信號(hào)解調(diào)前，也可以放在信號(hào)解調(diào)成基帶,（,2,）門限合并,門限合并是一種比選擇合并更簡(jiǎn)單的合并方式。它,用同一個(gè)接收機(jī)順序監(jiān)測(cè)每條支路，輸出第一個(gè)信噪比,高于門限值的信號(hào)，從而避免了在每條支路上都安裝,一個(gè)接收機(jī)。,,門限合并與選擇合并一樣，每個(gè)時(shí)刻只有一路信號(hào),輸出，不需要各路同相，因此相干

62、調(diào)制和差分調(diào)制都,可以采用門限合并。,,一旦選定支路后，只要該支路的信噪比一直高于,門限值，合并器就始終輸出這個(gè)支路上的信號(hào)。當(dāng)這條,支路上的信噪比低于門限值時(shí)，才切換到其它支路。,（2）門限合并,決定切換到哪一個(gè)其它支路上有不同方法，最簡(jiǎn)單的就是隨機(jī)切換。,,只有兩條支路時(shí)，就是直接切換到另一條支路上。,這種方法叫做切停合并。它并不是選擇信噪比最高的支路，所以性能介于無(wú)分集和理想選擇合并之間。,決定切換到哪一個(gè)其它支路上有不同方法，最簡(jiǎn)單的就是隨,（,3,）最大比合并,在選擇合并方式中，只選擇其中一路信號(hào)作為有效輸出，其余信號(hào)不再利用。這些未被利用的信號(hào)都攜帶有相同的有用信息，若能將其合理利

63、用，應(yīng)該會(huì)明顯,改善合并器輸出的信噪比。,,最大比合并先把各條支路的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)，在信號(hào)合并前對(duì)各路信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)整，使其同相，然后進(jìn)行合并。合并器的輸出為各條支路信號(hào)的加權(quán)和，充分,利用了各條支路的信息。,,（3）最大比合并,第二軟件無(wú)線電關(guān)鍵技術(shù)剖析課件,（,4,）等增益合并,最大比合并擁有最好的合并能力，但通過(guò)分析可知，這種方法要求有準(zhǔn)確的加權(quán)系數(shù)，這些值測(cè)量起來(lái)是非常困難的。,,等增益合并是以相同的權(quán)重對(duì)各支路上的信號(hào)進(jìn)行同相合并。雖然性能有所下降，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為簡(jiǎn)單。,,（4）等增益合并,多用戶分集,--,機(jī)會(huì)通信,單用戶分集基本思想：,通過(guò)不同的路徑發(fā)送載有相同信息的信號(hào)，在接收端

64、就可以得到數(shù)據(jù)碼元的多個(gè)相互獨(dú)立的副本，從中選擇信號(hào)最強(qiáng)的或者采用加權(quán)和的方式得到發(fā)送信息，從而實(shí)現(xiàn)更,可靠,的檢測(cè)，改善系統(tǒng)的性能。,用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。,,多用戶分集基本思想：,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中存在大量衰落相互獨(dú)立的用戶時(shí)，在任意時(shí)刻都將有很高的概率存在一個(gè)用戶擁有強(qiáng)信號(hào)信道。如果僅允許該用戶發(fā)射信號(hào)，那么就會(huì)以最高效的方式利用信道資源，從而使總的系統(tǒng),吞吐量,最大化。用戶數(shù)量越多，信號(hào)較強(qiáng)的信道更容易成為信號(hào)最強(qiáng)的信道，于是多用戶分集增益也就越大。,多用戶分集 -- 機(jī)會(huì)通信,第二軟件無(wú)線電關(guān)鍵技術(shù)剖析課件,單用戶分集目的：,傳統(tǒng)分集技術(shù)的主要目的是改善衰落信道中通信的可靠性；是為了抵消衰落的負(fù)面影

65、響，適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路。,,多用戶分集目的：,多用戶分集的作用則是增加快衰落信道中的總的吞吐量，利用信道衰落來(lái)改善系統(tǒng)性能；多用戶增益的好處是系統(tǒng)級(jí)的，惠及網(wǎng)絡(luò)中的所有用戶。機(jī)會(huì)通信就是利用多用戶分集增益，人為地制造出隨機(jī)波動(dòng)范圍大的信道，來(lái)提高系統(tǒng)總的吞吐量。,單用戶分集目的：,最大化信道吞吐量的方法,根據(jù)信道條件調(diào)度用戶發(fā)送的方法為機(jī)會(huì)調(diào)度。,,下行鏈路：把系統(tǒng)的全部帶寬分配給信道條件最好的用戶。,,上行鏈路：,如果各用戶衰落分布和平均功率相同，則把系統(tǒng)的全部帶寬分配給信道條件最好的用戶；,,如果各用戶衰落分布和平均功率不同，則選擇加權(quán)信道增益最大的用戶，加權(quán)值取決于信道增益、衰落分布、平均

66、功率等約束條件。,最大化信道吞吐量的方法,機(jī)會(huì)調(diào)度存在兩個(gè)問(wèn)題：公平性和延時(shí),如果信道衰落很慢，某一用戶可能會(huì)長(zhǎng)期占用信道，使其他用戶相鄰兩次發(fā)送的時(shí)間間隔相當(dāng)長(zhǎng)。,,平均信噪比很低的用戶的信道變?yōu)樗矔r(shí)信噪比最高的機(jī)會(huì)很低，發(fā)送的機(jī)會(huì)很少，造成系統(tǒng)資源的分配不公平。,,正比公平調(diào)度：,正比公平算法在進(jìn)行調(diào)度時(shí)同時(shí)考慮了用戶的信道質(zhì)量和過(guò)去一段時(shí)間獲得的吞吐量。,主要優(yōu)點(diǎn)是綜合考慮了用戶的信道條件與用戶之間的服務(wù)公平性，能夠在系統(tǒng)吞吐量和服務(wù)公平性之間取得一定的折中，是目前采用較多的一種算法。,機(jī)會(huì)調(diào)度存在兩個(gè)問(wèn)題：公平性和延時(shí),研究熱點(diǎn)：,在資源分配中，如何獲取最優(yōu)資源分配，同時(shí)滿足公平性及延時(shí)性要求；,,在信道測(cè)量與反饋過(guò)程中，如何獲取精確的信道信息質(zhì)量，并在保持系統(tǒng)性能的同時(shí)減少反饋量；,,在機(jī)會(huì)波束成形中，如何合理地配置天線增益，從而達(dá)到增加信道波動(dòng)、獲取更高的多用戶分集增益的目的。,研究熱點(diǎn)：,二、多天線技術(shù),1.,概述,多天線技術(shù)主要是指智能天線技術(shù)和,MIMO,技術(shù)。,多天線技術(shù)是對(duì)發(fā)射與接收信號(hào)進(jìn)行空域的處理，,如果與時(shí)域相結(jié)合，變成為空時(shí)信號(hào)處理技術(shù)，通過(guò),空時(shí)信號(hào)的處