基于GA的智能天线系统前端扇区阵列设计

基于GA的智能天线系统前端扇区阵列设计
摘要：本文使用遗传算法（Genetic Algorithm）设计了智能天线系统前端的扇区天线阵列。该天线阵列用于TD－SCDMA基站系统中。首先依据智能天线系统扇区覆盖模式（即广播波束）对方向图的要求，利用GA的全局搜索性能，综合了阵列结构及单元激励相位。其次对该阵列结构使用GA模拟了智能天线系统工作模式（业务波束）下所要求方向图的阵列激励幅度和相位。本文首次给出了实际的智能天线系统前端扇区天线阵列结构，对智能天线技术的应用具有重要意义。
关键词：智能天线、扇区天线阵列、TD－SCDMA、GA、广播波束、业务波束
Design of the Sectored Array Antenna Based on Genetic Algorithm for Smart Antenna System Front End
Bu Antao1, Shi Xiaowei1, Liu Ying2, Xiao Liangyong3
(1. P. O. 223, School of Electronic Engineering of Xi’dian University,
2. Institute of Antenna and EM Scattering, 710071, 3. Xi’an Haitian Antenna Co. Ltd. 710075)
Abstract: Genetic algorithm is used to design the sectored array antenna in smart antenna system in this paper. The sectored array antenna is applied to the base station of TD-SCDMA. Firstly, to meet the demand of smart antenna system sectored coverage mode (namely Broadcast Beam), the arrays configure and excitation phase are synthesized by the global-search Genetic algorithm. Secondly, the weights needed to simulate the working mode(Work Beam) are optimized by Genetic Algorithm. The sector antenna array of practical smart antenna system is firstly proposed, which is meaningful for the use of smart antenna technology.
Key Words: Smart Antenna, the Sectored Array Antenna, TD-SCDMA, GA, Broadcast Beam, Work Beam
1. 引言
智能天线[1-3]是当前通信领域最热门的技术之一，其缘由是智能天线技术可以充分利用无线资源的空间可分割性，提高无线通信系统对无线资源的利用率，从根本上提高系统容量。
智能天线系统可以看作是一个空间滤波器，一般主要应用于基站系统，其基本思想是可为用户提供窄定向波束，使主波束对准通信用户方向，自动跟踪通信用户；而在干扰用户方向则生成深零点，抑制同道干扰、多址干扰和多径衰落，以实现显著提高信干比、增强系统容量的目的。
智能天线采用一定阵元数的阵列天线，由于各阵元的空间位置不同，同一无线电信号到达各个阵元波程差不同，因而可用于波达估计（DoA）。不同方向的信号通过阵列天线后产生不同的阵列响应，智能天线接收系统可采取一定的算法（可在射频、中频或基带实现）把不同方向的信号区分开来，从而降低干扰，提高系统性能。因此阵列结构对智能天线系统性能起着重要的影响。