专利名称：使用最佳化技术实现智能型天线的辐射技术的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种使用最佳化技术实现智能型天线(Smart Antenna)的辐射技术，为一种最佳化的天线辐射图设计在智能型天线(SmartAntenna)无线电通信系统，利用该最佳化的天线辐射图设计，智能型天线(Smart Antenna)利用SDMA技术提供一种分离使用者的新方法而增强在基地台无线电通讯的有效传送。
在传统上，无线电通讯基地台天线使用全方位(360度)或扇形的方式接收或发射无线电波，然而这种方式会造成电波辐射功率浪费在不被期望的方向，并且会干扰到其他的使用者，因为在同一频道的同一时间只能供应一个使用者，而且因不能集中辐射能量在该使用者的方向，所以其电波辐射效果较差，且通讯容量亦较低。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种使用最佳化技术实现智能型天线(SmartAntenna)的幅射技术，其是将最佳化技术用于智能型天线(Smart Antenna)通信糸统上，使智能型天线(Smart Antenna)能够让基地台凭借着反馈控制得到最佳的天线辐射图，从而使其大大的利用在无线电通信系统上，除了在干扰方向置放辐射空无以消除干扰，并集中辐射功率向着使用者以增强使用者的信号接收与发射，也可实现SDMA的功能以增加通信容量。
本发明的次要目的，是提供一种使用最佳化技术实现智能型天线(SmartAntenna)的幅射技术，智能型天线(Smart Antenna)能够在多重路径上置放辐射空无而集中辐射功率向着使用者，进而排除多重路径辐射影响，且集中能量辐射可以增加基地台覆盖的范围，而手机功率需求也可以较低，因而延长干电池的寿命，故具较好的辅射范围。
本发明的另一目的，是提供一种使用最佳化技术实现智能型天线(SmartAntenna)的幅射技术，，因其辐射范围扩大，以致基地台需求数量减少，进而节省费用，同时其信号被藕合到最佳功率辐射的天线上，所以可以增加信号功率增益。
图5为本发明智能型天线(Smart Antenna)在接收端的相位-振幅扰动的天线辐射图(直角坐标)；图6为本发明智能型天线(Smart Antenna)在接收端的相位-振幅扰动的天线辐射图(极性坐标)；图7为本发明智能型天线(Smart Antenna)在接收端的仅相位扰动的天线辐射图(直角坐标系统)；图8为本发明智能型天线(Smart Antenna)在接收端的仅相位扰动的天线辐射图(极性坐标系统)；图9为本发明智能型天线(Smart Antenna)在发射端的相位-振幅扰动的天线辐射图(直角坐标系统)；
图10为本发明智能型天线(Smart Antenna)在发射端的相位-振幅扰动的天线辐射图(极性坐标系统)；图11为本发明智能型天线(Smart Antenna)在发射端的仅相位扰动的天线辐射图(直角坐标系统)；图12为本发明智能型天线(Smart Antenna)在发射端的仅相位扰动的天线辐射图(极性坐标系统)；
1.设定初使值2.评估目标函数值3.择优生存 4.交配5.突变 6.自检是否符合叠代终止条件在该实施例1中，一个上行电路线性阵列天线是由20个完全相同的天线元件组成(如图1所示)，假如此智能型天线(Smart Antenna)系统同时在同一频道上用户数目是2个，则M＝2，所以，N＝10。相邻两天线元件距离d是无线电波辅射波长λ的一半。该技术特征是利用相位和振幅的扰动，而振幅的权值是为偶对称，相位移的权值是奇对称。
αn的值在0.1至1之间，βn的值在-π和π之间。目标函数是AFm(θ)的平方。AFm(θ)=2*1MΣn=1Nαmncos[(n-0.5)ψ+βmn]]]>第一个用户的天线辐射图相对于阵列垂直线，造成干扰的第二个用户信号来自-40°而第一个用户信号来自50°，电脑程序执行30万次叠代之后遗传算法将停止。最好权值向量将获得。然后，将其代入目标函数。即可获得最佳天线辐射图，结果如图5所示。对于第一个用户天线辐射图，此辐射图将空无在-40°的干扰方向且最大辐射功率将集中在50°信号接收方向。此时智能型天线(SmartAntenna)对第一个用户的最佳辐射图已被获得。由图5可得SIR＝165dB，所以干扰杂讯可完全被忽略。第二个用户的天线辐射图相对于陈列垂直线，造成干扰的第二个用户信号来自50°而第二个用户信号来自-40°，电脑程序执行30万次叠代之后遗传演算法将停止。最好权值向量将获得。然后，将其代入目标函数。即可获得最佳天线辐射图，结果如图5所示。对于第二个用户天线辐射图，此辐射图将空无在50°的干扰方向且最大辐射功率将集中在-40°信号接收方向。此时智能型天线(SmartAntenna)对第二个用户的最佳辐射图已被获得。由图5可得SIR＝198dB，所以干扰杂讯可完全被忽略。
智能型天线(Smart Antenna)的天线辐射图即如图6所示。第一个用户信号来自50°，而第二个用户信号来自-40°(即320°)方向。
又，其在接收端仅利用相位扰动方法及使用遗传演算法(GeneticAlgorithms)使智能型天线(Smart Antenna)辐射图最佳化而且实现空间分配多重接取(SDMA)，该实施例2的条件是与实施例1相同。目标函数是AFm(θ)的平方。AFm(θ)=2*1MΣn=1Nαcos[(n-0.5)ψ+βmn]]]>对第一个用户天线辐射图其结果如图7所示，而SIR＝225dB；对第二个用户天线辐射图其结果如图7所示，而SIR＝165dB；智能型天线(Smart Antenna)天线输射图即如图8所示；第一个用户信号来自50°，而第二个用户信号来自-40°(即320°)方向。
另外，其在发射端利用相位一振幅扰动方法及使用遗传演算法(GeneticAlgorithms)使智能型天线(Smart Antenna)辐射图最佳化而且实现空间分配多重接取(SDMA)。该实施例3的条件是与实施例1相同。目标函数是AFm(θ)的平方。AFm(θ)=2*1MΣn=1Nαmncos[(n-0.5)ψ+βmn]]]>对第一个用户天线辐射图其结果如图9所示，而SIR＝150dB对第二个用户天线辐射图其结果如图9所示，而SIR＝145dB智能型天线(Smart Antenna)天线辐射图即如图10所示；第一个用户信号来自-60°(即300°)，而第二个用户信号来自20°方向。
又，其在发射端仅利用相位扰动方法及使用遗传演算法(GeneticAlgorithms)使智能型天线(Smart Antenna)辐射图最佳化而且实现空间分配多重接取(SDMA)。该实施例4的条件与实施例1相同。目标函数是AFm(θ)的平方。AFm(θ)=2*1MΣn=1Nαcos[(n-0.5)ψ+βmn]]]>对第一个用户天线辐射图其结果如图11所示，而SIR＝155dB对第二个用户天线辐射图其结果如图11所示，而SIR＝140dB智能型天线(Smart Antenna)天线辐射图即如图12所示第一个用户信号来自-60°(300°)，而第二个用户信号来自20°方向。
本发明使智能型天线(Smart Antenna)能够让基地台利用反馈控制得到最佳的天线辐射图，它在无线电通信系统上有广大的利益，除了置放辐射空无在干扰方向以消除干扰，并集中辐射功率向著使用者以增强使用者的信号接收与发射，也可以实现SDMA的功能以增加通信的容量，基本上智能型天线(Smart Antenna)是一个阵列天线结合辐射线束形成网络(即以振幅和相位控制网络)，它可以执行在RF电路，即时数位信号处理电路，或是一种混合型电路，而应用在个人通信系统，行动电话系统，和无线电区域网络；最佳化技术(高等演算法)执行可调的目标函数以获得此最佳的设计，这种技术的特征是相位与振幅扰动或仅相位扰动，对于设计最佳的天线辐射图是使用最佳化技术去获得所需要的扰动，而它是一个叠代解。在智能型天线(SmartAntenna)系统，同时在同一频道上的数个用户将互相成为其他用户的干扰源，而空间分配多重授权(SDMA)技术是利用空间分割技术，使各个使用者有自己的无线电波辐射空间，从而可以避免同一频道上使用者互相的干扰，使同一个频率上可以同时供好几个用户使用，从而增加基地台的通信容量。
本
具体实施例方式
仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。
权利要求
1.一种使用最佳化技术实现智能型天线(Smart Antenna)的辐射技术，其中对于相位与振幅扰动的方法，振幅权值是偶对称而相位移权值是奇对称，其对于使智能型天线(Smart Antenna)辐射图最佳化的可调阵列因素(Adaptive Array factor)的公式如下AFm(θ)=2*1MΣn=1Nαmncos[(n-0.5)ψ+βmn,]m=1,2,3,......,M]]>2N＝天线元件数目n＝1，2，……，NM＝用户的数目αmn＝对于第m用户在第n个天线元件的振幅权值βmn＝对于第m用户在第n个天线元件的相位移权值ψ＝kdsinθθ＝干扰源或被期望信号的入射角αmn的值在0.1至1之间，βmn的值在-π和π之间。
2.根据权利要求1所述的使用最佳化技术实现智能型天线(SmartAntenna)的辐射技术，其中对于仅相位扰动的方法，振幅权值是常数而相位移权值是奇对称，其对于使智能型天线(Smart Antenna)辐射图最佳化的可调阵列因素(Adaptive Array factor)的公式如下AFm(θ)=2*1MΣn=1Nαcos[(n-0.5)ψ+βmn],m=1,2,3,...,M]]>α的值在0.1至1之间，βmn的值在-π和π之间。
3.根据权利要求1所述的使用最佳化技术实现智能型天线(SmartAntenna)的辐射技术，其中最佳化基地台对数个用户接收上行电路信号和传送下行电路信号的方法，其基地台在接收端与发射端各有一组队列天线，接收端天线藕合到数个信号处理器以信号处地器以相位-振幅或仅相位移扰动给上行电路信号权值，同样对下行电路信号也是一样会而上行电路的用户数目是与下行电路相同。
4.根据权利要求1所述的使用最佳化技术实现智能型天线(SmartAntenna)的辐射技术，其中一个新方法叫参考收敛法(ReferenceConvergence)，该收敛判断准则特征是在此次的叠代中若这组权向量能使被期望信号输出功率单调遁增到最大的程度而干扰信号中最大的输出功率单调遁减到最大的程度，则这组权向量将被保留至下一次叠代，此方法可加速收敛。
5.根据权利要求1所述的使用最佳化技术实现智能型天线(SmartAntenna)的辐射技术，其中最佳化技术(高等演算法)调整相位-振幅权值或仅相位移权值基于阵列功率在干扰方向和被期望信号的方向，该目的是使干扰信号在接收端的全部接收功率和传送端的全部传送功率最小化，而被期望的信号功率则最大化，此时干扰源与被期望信号来自不同方向。
6.根据权利要求1所述的使用最佳化技术实现智能型天线(SmartAntenna)的辐射技术，其中以一权值向量去最小化目标函数在干扰源方向和最大化目标数在被期望信号方向，这目标函数即为公式一的平方与公式二的平方。
7.根据权利要求1所述的使用最佳化技术实现智能型天线(SmartAntenna)的辐射技术，其中目标函数是使用权值向量变化去获得最佳智能型天线(Smart Antenna)辐射图。
8.根据权利要求1所述的使用最佳化技术实现智能型天线(SmartAntenna)的辐射技术，其中可用一个高等演算法(最佳化技术)的叠代解获得一组最佳权值向量，将这组最佳权值向量代入目标函数以获得最佳天线辐射图，且信号与干扰比(SIR)将达到最高处，使干扰可以被完全忽略。
9.根据权利要求1所述的使用最佳化技术实现智能型天线(SmartAntenna)的辐射技术，其中使用最佳化技术(高等演算法)，智能型天线(Smart Antenna)的最佳天线辐射图和SDMA的执行可以被完成。
全文摘要
本发明为一种使用最佳化技术实现智能型天线(Smart Antenna)的辐射技术，其推导出一个使智慧型天线(Smart Antenna)辐射图最佳化的公式，并使用此技术获得其一组最佳的权值去得到最佳辐射图，而此技术就是一种高等演算法，该算法能够处理空间分配多重接取(Spatial－Division Multiple Access；SDMA)，以致可以避免同一频道上信号间的相互干扰而增加通信的容量，也可以使最大的辐射功率向着使用者的方向而增加其效率，且智能型天线(Smart Antenna)经由SDMA的功能可以避免在同一频道上信号间的相互干扰而使其通讯系统在同一频道上可以提供好几个用户同时使用。
文档编号H04B7/06GK1447611SQ0310936
公开日2003年10月8日 申请日期2003年4月4日 优先权日2003年4月4日
发明者许钊兴 申请人:许钊兴