智能天線技術(shù)在CMMB監(jiān)測中的應(yīng)用

　　摘 要：在分析目前中國移動多媒體廣播（CMMB）監(jiān)測系統(tǒng)信號接收存在問題基礎(chǔ)上，提出了將智能天線技術(shù)應(yīng)用于CMMB監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計思路，同時簡要介紹了智能天線工作原理及優(yōu)點，并由仿真結(jié)果展示了智能天線的應(yīng)用。結(jié)果表明，此舉可以大大提高CMMB監(jiān)測系統(tǒng)接收信號性能指標(biāo)，最后給出了具體的實現(xiàn)方案。
　　關(guān)鍵詞：智能天線 多徑干擾 波達方向 波束形成
　　中圖分類號：TN82文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2012）09（a）-0007-01
　　“中國移動多媒體廣播”（China Mobile Multimedia Broadcasting，簡稱CMMB）是指利用數(shù)字廣播電視技術(shù)、通過地面或衛(wèi)星廣播電視覆蓋網(wǎng)，面向七寸以下小屏幕、小尺寸多種便攜移動終端，如手機、PDA、MP3、MP4、數(shù)碼相機、筆記本電腦等接收設(shè)備以及在火車、汽車、輪船、飛機上的小型車載接收終端，隨時隨地的、點對面的提供廣播電視節(jié)目和信息服務(wù)。
　　中國移動多媒體廣播（CMMB）是實現(xiàn)廣播電視多元化覆蓋的重要新手段與新媒體，目前已經(jīng)建成為全世界最大的移動廣播覆蓋網(wǎng)，為完善廣播電視監(jiān)測手段，保護CMMB用戶的基本權(quán)益，對CMMB進行監(jiān)測是非常必要的。
　　1 中國移動多媒體廣播傳輸信道特性
　　1.1 信號傳輸覆蓋方式
　　在CMMB的覆蓋系統(tǒng)構(gòu)成中，主要采用S波段大功率衛(wèi)星與地面同頻增補網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的技術(shù)體制，同時結(jié)合U波段地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信號傳輸與覆蓋。S波段衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)廣播信道用于直接接收，Ku波段上行，S波段下行；分發(fā)信道用于地面增補轉(zhuǎn)發(fā)接收，Ku波段上行，Ku波段下行，由地面增補網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)為S波段發(fā)送到移動終端；同時為實現(xiàn)城市人口密集區(qū)域移動多媒體廣播電視信號的有效覆蓋，采用U波段地面無線發(fā)射構(gòu)建城市U波段地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)。
　　1.2 CMMB信號接收存在的問題
　　CMMB信號頻段范圍包括S波段和U波段，其中S波段占用頻率為2.633～2.660GHz，屬于微波范疇。U波段占用頻率為470～798MHz，屬于超短波范疇，占用頻率與模擬開路電視相同。微波和超短波主要的傳播方式采用的是空間波傳播。由于S波段廣播衛(wèi)星尚未發(fā)射，所以對S波段信號進行監(jiān)測暫不做考慮。目前通過天線對CMMB信號進行接收與監(jiān)測主要存在以下問題。
　　1.2.1 多徑衰落
　　根據(jù)CMMB信號覆蓋規(guī)劃，目前主要實現(xiàn)了對310多個地級以上城市CMMB信號的基本覆蓋。在人口稠密、人為噪聲源眾多、傳輸環(huán)境較為復(fù)雜的城市地區(qū)進行CMMB信號傳播時，由于信道為隨參信道，傳輸特性不理想，CMMB信號主要會受到干涉型傳輸衰落的影響。干涉型衰落主要是由隨機多徑干涉現(xiàn)象引起的。
　　1.2.2 傳輸路徑損耗
　　此外在城市地區(qū)進行傳播時還會受到由眾多人造結(jié)構(gòu)（建筑物、高塔、障礙物）所產(chǎn)生的傳輸路徑損耗。由電磁傳播理論可知，頻率越高的電磁波，波長愈短，繞過障礙物的能力愈弱，所以頻率愈高，傳輸損耗愈大。
　　上述問題降低了CMMB監(jiān)測系統(tǒng)的接收效果，制約了CMMB監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)揮。因而，有必要加以解決，而智能天線技術(shù)可以有效的解決以上問題。
　　2 監(jiān)測用智能天線的應(yīng)用分析
　　2.1 智能天線工作原理
　　智能天線一般由一組天線陣列組成，組成天線陣列的陣元為全向或者定向天線，通過對天線陣列的各個陣元輸出信號進行某種方式的合并，形成特定的天線波束，實現(xiàn)定向發(fā)送和接收。智能天線通常包括多波束切換智能天線和自適應(yīng)陣列智能天線等形式。
　　多波束切換智能天線類似于傳統(tǒng)的扇區(qū)天線，它在基站利用多個并行波束覆蓋整個區(qū)域，每個波束的指向和波束寬度是固定的，隨著發(fā)射源位置的移動，多波束切換智能天線根據(jù)發(fā)射源位置的不同選擇不同的波束，使得接收到的信號最強。但是，多波束切換智能天線也存在一些局限。
　　（1）對于那些波束到達方向與期望接收分量方向十分接近的多徑分量系統(tǒng)無法保證期望分量免受其干擾。
　　（2）一般無法充分利用多徑分集合并相干多徑分量。
　　自適應(yīng)智能天線是目前在無線通信領(lǐng)域研究和應(yīng)用較多的智能天線系統(tǒng)。自適應(yīng)智能天線是在傳統(tǒng)的自適應(yīng)天線陣列基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，與自適應(yīng)天線陣列的基本原理相同，都是利用自適應(yīng)波束形成算法，自適應(yīng)地調(diào)整天線陣列加權(quán)向量，使得期望信號的性能達到最佳。
　　2.2 智能天線在CMMB監(jiān)測中的應(yīng)用
　　智能天線最大的特點就是可以抗多徑干擾，如果用智能天線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的天線，可望在以下幾個方面全面提高CMMB監(jiān)測系統(tǒng)接收信號的質(zhì)量。
　　2.2.1 抑制多徑干擾
　　智能天線對來自各個方向的波束進行空間濾波。它通過對各天線元的激勵進行調(diào)整，優(yōu)化天線陣列方向圖，能對多個目標(biāo)信號進行高度完善的快速識別，精確地控制頻譜、時間、幅度和空間這幾個干擾參數(shù)，并將零點對準(zhǔn)干擾方向，對有用信號進行大增益跟蹤接收，對無用信號作小增益甚至零增益接收，對多徑信號實施管理控制，從而提高信道的信噪比，改善系統(tǒng)質(zhì)量，提高系統(tǒng)可靠性。
　　2.2.2 抗傳輸衰落
　　高頻無線信號傳輸?shù)闹饕獑栴}是無線信號的衰落，目前用監(jiān)測天線均采用普通全向天線或定向天線，都會因衰落使信號失真較大。如果采用智能天線控制接收方向，自適應(yīng)地構(gòu)成波束的方向性，可以使得延遲波方向的增益最小，降低信號衰落的影響。智能天線還可用于分集，減少衰落。
　　2.2.3 自動變頻發(fā)現(xiàn)
　　把智能天線用于CMMB信號接收時可以迅速得到CMMB發(fā)射信號的頻率，便于實施信號監(jiān)測。如果發(fā)射臺改變頻率或產(chǎn)生新的頻率，智能天線可以自動、瞬時地測得改變后的頻率，提高CMMB監(jiān)測系統(tǒng)智能化水平。
　　2.2.4 提高接收平臺的使用效率
　　監(jiān)測系統(tǒng)接收平臺是一個寶貴的資源平臺。智能天線系統(tǒng)是一個高度集成的系統(tǒng)，它可以最大限度地縮小系統(tǒng)體積，取代原有的對數(shù)周期天線等大型天線，實現(xiàn)多監(jiān)測業(yè)務(wù)系統(tǒng)共用天線，節(jié)約空間，降低天線之間相互干擾，提高信號接收質(zhì)量。
　　3 系統(tǒng)方案
　　通過以上對比分析可知，自適應(yīng)陣列智能天線相比于多波束切換智能天線，在抗多徑干擾，提高天線接收靈敏度方面更能滿足CMMB監(jiān)測系統(tǒng)業(yè)務(wù)要求，因此，在本文中，選擇自適應(yīng)陣列智能天線進行分析。
　　智能天線的陣列配置包括均勻直線陣、非均勻直線陣、面陣及圓陣等，在CMMB監(jiān)測系統(tǒng)中，可采用圓陣，因為圓陣不僅能形成全向方位圖，也能形成單波束，且方向圖形狀成對稱分布。
　　4 結(jié)語
　　對于CMMB監(jiān)測系統(tǒng)來說，多徑干擾和傳輸信號衰落對接收信號的的影響幾乎不可避免，本文討論了利用智能天線技術(shù)，提高接收信號質(zhì)量。可見，智能天線通過自適應(yīng)波束算法來改變天線陣的方向圖，根據(jù)來波動態(tài)形成最高增益方向和0增益方向，從而最大限度抑制多徑干擾，提高所需信號的信噪比，更加有效的增強了CMMB監(jiān)測系統(tǒng)接收信號的質(zhì)量。
　　參考文獻
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