以空间滤波器群构造的智慧型天线系统技术方案

一种以空间滤波器群构造的智慧型天线系统，其可对各种不同频道的波束进行同时处理，其发射／接收系统以空间滤波器群以及阵列天线所组成，该空间滤波器群由数字波束成型器及累加器构成，并归纳整理出各个天线元所需的信号，而进行多个指向同时发射，并按输入信号的性质进行分类累加，获得各分离波束的回迹，再送入站台进行后续处理，通过其可对各波束进行高增益与低旁波准位的处理，不但能简化软硬件复杂度，更能提高通讯品质。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】以空间滤波器群构造的智慧型天线系统本专利技术为一种以空间滤波器群构造的智慧型天线系统。现今的智慧型天线(SMART ANTENNA SYSTEM)(SAS)，大约可区分为波束切换(SWITCHED BEAM)系统以及自适调零(ADAPTIVE NULLING)系统两大类，该波束切换系统方面，是以分时(TIME SHARING)方式作空间分割，而使得多种波束依序进行发射/接收的动作，然而当波束的数量大幅增加时，即导致各波束所分配的时间不足，使得运用的弹性受到极大限制，而不符合高效率的要求。对于自适调零的智慧型天线系统，其可自动追踪用户的使用情况，根据环境与用户位置，以自订(CUSTOMIZED)的方式，采用动态方式调整天线轴射场范围，达到对干扰进行动态调零(NULLING)工作，发挥最佳的发射/接收效率，若以设置八个天线单元所形成的自适调零的典型场型图为如图7所示(摘录自GloMo/Virginia Tech)，而以下即归纳其所衍生的缺点如下：1．于图面中即显示天线的增益因调零而做一些牺牲，调零附近场型的变率极大，小小的角度差异，衰减的效果即有巨大的变化，在环境影响下，用户精确定位极为不易，使调零的效果受限。2．为达到前述动态调整的机能，其硬件的线性、均匀性、精度的需求相当苛刻，导致成本高昂。3．多用户定位与场型调零所需的运算法则(algorithm)相当复杂，天线场型的更新率高，需较高的计算负荷。4．于有限空间滤波器的频道下，对多用户的分配适应性不佳。5．系统可控制波束零点的数目少于天线元的数目，若用户数量多时，调零无法与用户量匹配，而导致分配不均。6．于无线通信而言，基地台的发射与接收采用独立配置，由于上、下链路的频率差距很大，收发的最佳路径间几乎无关联，导致对发射天线场型的估算不易。-->故以前述对现有自适调零的智慧型天线系统而言，即在用户众多以及环境均充满不确定性下，不仅有着软硬件结构过于复杂、负荷量过大外，其效果亦受限，因此，无论采用波束切换或是自适调零的天线系统，均无法同时提供高效率与结构简化的优点，显有加以解决的必要。本专利技术的主要目的在于提供一种以空间滤波器群构造的智慧型天线系统，以改善现有波束切换系统效率欠佳的问题外，提供一种结构简化的智慧型天线系统。本专利技术的次一目的在于提供一种以空间滤波器群构造的智慧型天线系统，可增加天线的增益与提高载波信号强度，亦具有降低旁波瓣与降低干扰的效果，达到提高效率的优点，并可适时关闭无用户的空间滤波频道。本专利技术的另一目的在于提供一种以空间滤波器群构造的智慧型天线系统，可令波束可涵盖全空域，使得多用户波束分配较为简单而容易达成。本专利技术的又一目的在于提供一种以空间滤波器群构造的智慧型天线系统，使其对硬件的精度要求较低，可通过较低成本的方式建置。本专利技术的再一目的在于提供一种以空间滤波器群构造的智慧型天线系统，不但可适用于线性、环形或平面等阵列天线结构，若采用线性阵列天线，各个天线单元的场型可集中在涵盖方位，可达到提高增益的效果，而且也可适用于电磁波、音波、超声波等多种形式的信号源，亦同样可适用于FDMA、TDMA、CDMA等多工方式与多样的信号调变，其应用层面不仅在信息传输上，更可扩及量测、定位等用途。本专利技术之技术方案在于：提供一种以空间滤波器群构造的智慧型天线系统，其特征在于包括：一发射天线系统，以一空间滤波器群、阵列天线以及天线控制器组成，空间滤波器以多数个数字波束成型器以及多数累加器构成，而阵列天线为包括有多数天线单元，而天线控制器为赋予空间滤波器群所需的各项参数，一接收天线系统，以一空间滤波器群、阵列天线以及天线控制器组成，空间滤波器以多数个数字波束成型器构成，阵列天线包括有多数个天线单元，天线控制器为控制空间滤波器群的滤波参数，构成一种可对欲发射/接收的信号进行多波束平行处理，并可由天线控制器弹性地控制其发射/接收品质。前述的以空间滤波器群构造的智慧型天线系统，其特征在于：该发射天线系统各个天线单元为包括有数字类比转换器、中频放大器及射频放大器。-->前述的以空间滤波器群构造的智慧型天线系统，其特征在于：该接收天线系统的各个天线单元包括有射频放大器、中频放大器、类比数字转换器以及数字降频器。前述的以空间滤波器群构造的智慧型天线系统，其特征在于：该等阵列天线可使用线性天线结构。前述的以空间滤波器群构造的智慧型天线系统，其特征在于：该等阵列天线可使用环形天线。前述的以空间滤波器群构造的智慧型天线系统，其特征在于：该等阵列天线可使用平面天线。前述的以空间滤波器群构造的智慧型天线系统，其特征在于：该系统可适用于电磁波、音波及超音波的信号源，也适用于FDMA、TDMA及CDMA的信号调变型态。前述的以空间滤波器群构造的智慧型天线系统，其特征在于：该等天线控制器更可及时关闭无用户的空间滤波频道。前述的以空间滤波器群构造的智慧型天线系统，其特征在于：该等天线控制器可对固定或较大的干扰源进行预置调零。由于采用了上述的技术解决方案，使得，第一由多个空间滤波器所建构的空间滤波器群以及由多数天线构成的阵列天线组成本专利技术的发射及接收系统，通过空间滤波器群内的各个空间滤波器对阵列天线中的相应的各天线单位进行振幅及相位的分别独立控制，获得足够低的旁波准位，而多数波束可同时平行处理，据以改善现有波束切换系统效率欠佳的问题外，亦由于结构单纯与无需复杂的运算法则，更可同时解决现有自适调零系统的软硬件结构过于复杂的缺点，提供一种结构简化的智慧型天线系统。第二以其可单独对各频道或波束进行平行处理之下，可增加天线的增益与提高载波信号强度，亦具有降低旁波瓣与降低干扰的效果，达到提升效率的优点，也可通过基地台经天线控制器控制该空间滤波器群的各项参数，适时关闭无用户的空间滤波频道。第三即使在相当大的振幅与相位误差状况下，充其量仅令旁波瓣准位略微增加而已，使其对硬件的精度要求较低，可通过较低成本的方式建置。第四可适用于线性、环形或平面等阵列天线结构，若采用线性阵列天线，各个天线单元的场型可集中在涵盖方位，可达到提升增益的效果。第五可适用于电磁波、音波、超声波等多种形式的信号源，亦同样可适-->用于FDMA、TDMA、CDMA等多工方式与多样的信号调变，其应用层面不仅在信息传输上，更可扩及量测、定位等用途。以下结合附图进一步说明本专利技术的具体结构特征及目的。附图简要说明：图1：是本专利技术的天线系统的典型实施例示意图。图2：是本专利技术的发射天线系统的方块图。图3：是本专利技术的接收天线系统的方块图。图4：是本专利技术以8个天线单元形成单一空间滤波的场型图。图5：是本专利技术的空间滤波器群的典型性能图表。图6：是本专利技术为在振幅及相位误差下的性能图表。图7：是现有自适调零天线系统的典型场型图。本专利技术以空间滤波器群构造的智慧型天线系统典型的应用为如图1所示，基地台10将进行编码或调变后的信号经过该配置有多数发射天线及内含设置有空间滤波器的发射天线系统20送出至各分站40、50或反射体，而各分站40、50回送的信号则通过设置有多数接收天线的接收天线系统30接收，并通过内部的空间滤波器进行对应波束或频道的筛选与整理后，再返回基地台10，进行后续处理。而本专利技术的发射天线系统20以及接收天线系统30为建构成可对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以空间滤波器群构造的智慧型天线系统，其特征在于包括：一发射天线系统，以一空间滤波器群、阵列天线以及天线控制器组成，空间滤波器以多数个数字波束成型器以及多数累加器构成，而阵列天线为包括有多数天线单元，而天线控制器为赋予空间滤波器群所需的各项参数，一接收天线系统，以一空间滤波器群、阵列天线以及天线控制器组成，空间滤波器以多数个数字波束成型器构成，阵列天线包括有多数个天线单元，天线控制器为控制空间滤波器群的滤波参数，构成一种可对欲发射或接收的信号进行多波束平行处理，并可由天线控制器弹性地控制其发射或接收品质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1．一种以空间滤波器群构造的智慧型天线系统，其特征在于包括：一发射天线系统，以一空间滤波器群、阵列天线以及天线控制器组成，空间滤波器以多数个数字波束成型器以及多数累加器构成，而阵列天线为包括有多数天线单元，而天线控制器为赋予空间滤波器群所需的各项参数，一接收天线系统，以一空间滤波器群、阵列天线以及天线控制器组成，空间滤波器以多数个数字波束成型器构成，阵列天线包括有多数个天线单元，天线控制器为控制空间滤波器群的滤波参数，构成一种可对欲发射或接收的信号进行多波束平行处理，并可由天线控制器弹性地控制其发射或接收品质。2．根据权利要求1所述的以空间滤波器群构造的智慧型天线系统，其特征在于：该发射天线系统各个天线单元为包括有数字类比转换器、中频放大器及射频放大器。3．根据权利要求1所述的以空间滤波器群构造的智慧型天线系统，其特征在于：该接收天线系统的各个天线单元包括有射...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪耿，何美蓉，
申请(专利权)人：国防部中山科学研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]