200609-41 IEEE 802.11 无线局域网中的自适应天线系统

IEEE 802.11 无线局域网中的自适应天线系统

赵力强

综合业务网国家重点实验室

西安电子科技大学

中华人民共和国710071 陕西省西安市

lqzhao@https://www.wendangku.net/doc/5b15458579.html,

摘要

本文提出了定向分布式协调功能（D-DCF），修改后的802.11介质访问控制协议，支持智能自适应阵列天线的WLAN。基于混合虚拟载波侦听（hvcs）D-DCF机制与DCF共存，智能天线在操作中具有全方位和定向的模式。在D-DCF 发送任何数据帧之前，发送和接收节点传输全方位定向request-to-send/clear-to-send的(ORTS/OCTS)握手机制的手段试点序列。在试点的基础上，可形成定向波束智能天线。然后，该节点可以传输数据帧定向模式。其他节点保存全方位的网络分配向量模式的发送者和接收之间的传输时间。当发送方和接收方通信定向模式时，其他的节点可以抗衡通道发送数据帧。因此，D-DCF支持空分多址（SDMA）。D-DCF 支持在一个访问期间的向前和向后的传输。仿真结果表明，与DCF相比，D-DCF能支持智能天线，有效地提供高得多的网络吞吐量，降低延迟、抖动和丢包率。

关键词：无线局域网，智能自适应阵列天线，MAC, SDMA, TDD

1引言

近几年，无线局域网(WLAN) 已被广泛地用于宽带无线接入网络的基本技术之一。IEEE 802.11 是无线局域网中最具影响力的标准之一，其中包括基本的介质访问控制(MAC) 机制、分布式协调功能（DCF）和一个可选，点协调功能(PCF) [1]。它假定使用全向天线，并执行虚拟载波感测（VCS）机制，通过请求-到-发送/清除-到-发送（RTS/CTS）计划和网络分配向量（NAV）。使用智能自适应阵列天线可以增强信号质量，提高系统容量[2-6]。然而，(2) 依赖跟踪功能的一个额外位置，而[3]不支持空分多址(SDMA), (4) 依据一个严格的同步网络，不考虑新到达节点的访问权限方法，和[5] 在当前的无线局域网卡实现访问方法依赖于许多额外的NAVs，过于复杂。因此本文建议改性的MAC层协议DCF, 即D-DCF，支持无线局域网的智能天线。

本文的其余部分安排如下：DCF和D-DCF分别在第二和第三节介绍。在第四节中，提出的分析模型，从理论上分析了D-DCF的饱和吞吐量。在第五部分，进行模拟研究来评估所提出的模型，并比较DCF和D-DCF的现象。第六节给出结论。

2 DCF的描述

DCF 是一个随机访问方案，基于载波侦听多重访问与避碰(CSMA/CA) 协议。具有新的数据包传输的节点监视通道活动。如果在节点传输一段时间里，通道的空闲时间称为分布式帧间空间(DIFS)。否则，如果该频道感觉到忙，节点仍然存在监视通道，直到它测量空闲的分布式协调IFS此时，该节点在传输之前生成随机退避间隔。出于效率DCF 采用离散时间退避规模。也就是说，退避时间是开槽，只允许在每个时隙开始传输节点。时隙大小，一个时隙，被设定为在任何节点检测到任何其他节点的数据包的传输所需的时间。DCF 采用一种指数退避方案。在每个数据包的传输中，退避时间统一在(0，CW-1) 范围中选择。在第一次尝试传输时，称为论点窗口的CW被设置为和最小竞争窗口CWmin等值。在每次不成功传输后，CW都会加倍，CWmax = 2mCWmin。值m 称为作为最大的退避阶段。一旦CW 达到CWmax，会保持在值，直至成功传输数据包或重新传输时间达到重试限制r。虽然达到限制，须停止尝试重新传输，并且须丢弃该数据包。

DCF介绍两种技术采用数据包传输，确认（ACK）和RTS / CTS访问机制。在ACK 机制中，一个特别的控制框架，叫做ACK，由目的节点传输信号由发送节点发送数据包，数据

调用成功接收。ACK帧立即传输到数据包末端，结束后一段时间内的称为短帧间空间(SIFS)。在RTS/CTS方式，在传送小包之前，结通过送RTS控制框架预留渠道。目标节点通过SIF 后发回的CTS 帧承认RTS帧的收据。然后正常数据包传输和ACK 响应出现，如图1 所示。RTS / CTS 计划在长消息被传输时可能增强系统性能，适合与隐藏终端所谓的问题战斗。简而言之，本文集中于RTS/CTS机制。

所有其他节点在传输过程中，调整其减少碰撞为基础在收到帧头的时间域的值。只有当他们目前的NAV值是小于所接收的数据帧的持续时间段字段，NAV值才更新。NAV作为一个计数器，在一个统一的速率为零开始倒计时。其他节点无法抗衡的通道直到节点为零。这种机制称作VCS。

图1 RTS/CTS访问机制

3 DDCF描述

在DCF中，所有节点都配备了正常的全向天线，这称为正常的节点。在D-DCF中，每个节点都配备了智能天线，这是称为智能节点。智能天线由N个天线单元，每一个横跨360 / N度角非重叠固定调配。正在发送和接收时，信号将被传播，或被一个或所有的部分接收，分别对应定向或全向模式接收。简而言之，只有稀疏的网络在本文被考虑，即在两个智能节点之间的定向传输，其他节点可以自由抗衡已经不从事定向传输的两个节点之间的干扰通道，距离足够大，因为距离足够大。

D-DCF通过全方位的RTS/CTS (ORTS/OCTS)，定向传输的数据帧和NAV执行混合VCS （HVCS）机制。

ORTS/OCTS和RTS/CTS框架有同一个MAC框架格式除了亚型字段在MAC层头部，如图2所示。RTS和CTS帧的的亚型领域是1011和1100。假设亚型字段0011或0100，表示该帧是一个ORTs或OCTS帧。这两个值都被保留在802.11。

图2 帧格式

一个典型的传输周期（TP）的显示如图3。它包括两个部分，全方位的传输周期（OTP）和定向传输期间（DTP）。在开始的时候，无论是发送节点A和接收节点B都工作在全方位模式，因为他们不知道彼此相应的加权矢量（宽）。于是在全方位模式控制A发送一个ORTs 帧到B，保留通道。ORTs帧，包括在PHY头的试点序列，即前导码。在试点的基础上，B

执行自适应算法获得W，由于所有节点在相同的频率传输，W也可以在很短的时间间隔后为B发送帧。B在定向方式下回复一个OCTS控制帧，也包括一个试验序列。在传送ORTS

和OCTS控制帧以后，A和B可能在定向方式下交换他们的数据帧(FD和BD)。从A接收到数据帧FD后，B在一个特殊的数据帧类型Data+CF-ACK传输数据帧BD到A，这表明B已成功收到数据帧FD。然后A发送一个ACK控制帧，显示它已经成功收到从A的数据帧BD。由于数据帧还包括试点，A和B可以准确、及时给对方对应的更新W，并保持在定向模式下工作。

持续时间ORTS和OCTS的帧值分别设置为ORTS+ SIFS+ OCTS+ SIFS和OCTS+ SIFS，这表明，A和B在全方位模式下发送或接收ORTS或OCTS帧的时间，即OTP的时间长度。其他节点按时间ORTS或OCTS帧字段的值设置它们的NAV值。在OTP过程中，A或B以全方位模式发送或接收，其他节点无法抗衡的通道，因为他们的NAVs不为零。在DTP过程中，A 和B以定向模式发送和接收，其他可以抗衡通道发送的帧，因为他们的NAVs是零。这样，D-DCF支持SDMA。

图3 HVCS机制

FD和BD时间域的值显示，数据帧在定向模式下的传输时间。通常情况下，其他节点不能接收在稀疏网络的FD和BD帧。然而，如果不幸，节点C在A或B的定向部分。然后C 将根据FD和BD的时间域更新NAV。在的DTP期间，NAV的C不为零，C无法抗衡通道。这样，C不能与A和B之间定向传输干扰。

因此，在整个传输期间有两种类型的VCS。其一是全方位的为OTP工作VCS。控制帧，即ORTS和OCTS帧，在全方位OTP模式发送或接收。另一种是为DTP工作的定向的VCS，。数据帧，即FD和BD帧，在DTP定向模式发送和接收。

此外，DCF仅支持在一个传输周期从发件人A到接收器B的正向传输。正如图1所示，B只向A发送控制帧，如果B要发送数据包，它再次抗衡渠道，增加了碰撞概率。D - DCF 支持从接收器B向发件人A正向和反向传输一个数据帧的Data+CF-ACK，这是在

IEEE802.11PCF中定义的[7-8]。总之，D-DCF充分支持TDD。

正如图3所示，时间字段的FD帧值设置为FD + SIFS+ ACK，因为A一个不知道B是否要发送发送数据包。所以用Ａ来估计DTP的时间长度是不准确的。BD帧时间字段值设置为BD + SIFS+ ACK。接收BD帧后，其他节点必须更新他们NAVs。

在IEEE 802.11物理层的规范[1]，每帧随着序言同步和信道估计，如图２所示。例如，长（短）的序言中，有128个符号（56个符号）事先已接收，他们的序言应该足够智能天线的操作。在这种情况下，没有必要的修改在IEEE 802.11的原始帧格式。

DCF 已被广泛使用，配备有正常的全方位天线正常的节点和后续DCF 和配备智能天线和以下D－DCF 的智能节点，将工作在WLAN 单元。在此情况下，智能节点按照ORTS/CTS 访问计划传输数据帧到正常的节点，如图4 所示。

图4ORTS/ CTS访问机制

从智能节点 A 收到ＯＲＴｓ控制帧后, 正常的节点B 答复CTS 控制帧，其中显示 B 配备全向天线。A 不知道B 是否是一个智能的节点，ORTS帧的持续时间字段是ORTS + SIF + OCTS + SIF。CTS 帧的持续时间字段是CTS + SIF + BD + SIF + ACK。接收到CTS 帧后，A 知道其接收器B 是一个正常的节点，并已重新计算其数据帧FD的持续时间字段，这是FD + SIF + BD + SIF + ACK。BD的时间字段是BD + SIFS + ACK。所有其他节点根据CTS，FD或BD帧更新他们的ＮＡＶｓ。在CTS帧的前导领域的基础上，Ａ可以在定向模式下得到其权重因子。当然，由于b是一个正常的节点，当A和B交换数据帧时，通道不能被其他节点复用。

如果一个正常的节点启动访问过程和接收器是一个智能的节点，它们遵循RTS/OCTS 访问机制，如图5 所示。从正常的节点收到RTS控制帧后，智能节点Ｂ知道，Ａ是一种正常的节点，然后它有两种选择。首先，B回复一个CTS控制帧。然后A和B按照RTS / CTS访问机制，如图所示1。第二，B回复一个OCTS控制帧，这表明B是配备了智能天线。因为A不知道B是否有数据包传送，RTS帧的持续时间字段是RTS + SIFS + CTS + SIFS + FD + SIFS + ACK。OCTS帧的持续时间字段是OCTS + SIFS + FD + SIFS + BD + SIFS + ACK。收到OCTS帧后，A重新计算数据帧FD的时间字段，这是FD + SIFS + BD + SIFS + ACK。所有其他节点根据接收到的帧调整他们的NAVs。在这种情况下，B可以工作在定向模式。然而，SDMA不被支持，因为Ａ是一个正常的节点。

图5RTS / OCTS的访问机制

在这两个ORTS/ CTS和RTS/ OCTS准入机制，SDMA都不支持。然而，智能节点在定向模式工作，它可以提高信号质量，降低噪声和干扰。

一句话，图4和5所示，D-DCF和DCF可以共存于一个WLAN单元。

到现在为止，我们已经讨论了ORTS/ OCTS详细准入机制。在下面，我们采取图作为一个例子来说明通常在D-DCF下ACK访问机制。

图6ACK准入机制

开始时，A 在全方位模式传输其数据帧到 B 。转发的数据帧包括 PHY 头、 MAC 头和 FP 亦即，有效载荷和FCS ，如图 2 所示）。B 在全方位模式接收 PHY 头。图6，(o-o)表示发送方工作在在全方位模式和接收机工作在全方位模式。获得PHY 头后，B 得到的W 和在定向模式下接收数据帧的其余部分。 (o-d)表示发送者工作在全方位模式和接收机工作在定向模式。然后B 在定向模式下给Ａ传输数据帧。落后的数据帧包含PHY 头，MAC 头和BP 。图。 在图6中，(d-o) 和 (d-d)代表B 在定向模式下传输，Ａ分别以全方位和定向模式发送。向前和向后数据帧持续时间字段值分别被设置为FD+ SIFS+ ACK 和BD+ SIFS+ ACK ，其中FD= PHY 头+ MAC 头+ FP 和BD= PHY 头+ MAC 头+ BP 。只有当A 和B 的工作状态是(d-d)，其他节点才可以复用通道。

４ 性能分析

本文的主要贡献之一，是理想信道条件，即没有隐藏终端和捕获的假设下的饱和吞吐量的分析评价。在饱和条件下，每个节点都有可用于每个成功传输完成后，可立即传输的数据包。分析模型是基于DCF 的性能分析工作[9-12]。 [10]中，作者提出了一个简单而准确的分析模型——二维马尔可夫链来计算饱和吞吐量。 [11-12]中，作者在[10]中获得通过派生饱和延迟改善的结果。然而，这些模型没有考虑智能天线。基于性能分析模型[9-12]，在本文中，我们将提出一个简单而准确的方法来计算D-DCF 的饱和吞吐量。

理论性能分析分为两个截然不同的部分。首先，我们将学习使用马尔可夫链模型的单一节点的行为，我们将获得固定的概率τ，节点在一个随机选择的时隙发送数据包。然后，研究时隙内可能发生的事件，我们会得出一个分析模型来计算饱和吞吐量。

考虑在ＷＬＡＮ稀少的假设条件下的理想信道。假设节点数量为n ，每个节点总是有要发送的帧。提出了一个二维马尔可夫链，{S （T ），B （T ）}，来描述一个给定的智能节点的过程，如图７所示。s(t) 和b(t)代表退避阶段和退避计数器值在时间t 为随机过程的定义。

[]1s()0,,()0,j t r b t W -??∈∈??，其中{022j o

m W j W W = 0r j m m j ≤≤<≤ 和0min W CW =。

在这个模型中的关键是无论多少次重传次数，每一帧碰撞的常数和每次尝试传输的独立概率P 的近似。只要CW 和n 较大，这个假设的结果就更好准确。

让马尔科夫链的平稳分布为

}{,1lim (),(),0,0j k j t b P Ps t j b t k j r k W -→∞

===≤≤≤≤ （1） 通过链规律，我们可以得出如下关系：

,00,0j j b p b = 0j r ≤≤ （2）

,,0j k

j k j j W b b W -= 10,1j j r k W -≤≤≤≤ （3）

现在，所有B ｊ，K 值可表示B0，0和p 的值。考虑下列公式后，

1,001j W r j k j k b

-===∑∑ （4）

我们可以得到0,0b 的值。

110111002(12)(1)(1(2))(1)(12)(1())0,02(12)(1)(1(2))(1)(12)(1)2(12)(1)

m m m r m m r m p p W p p p p p p W p p p p W p p p b ++++------+------+--+--??=??? r m r m ≤>（5）

图7 双维马尔可夫链

概率τ节点传输时时隙时间可表示为：

1,0

0,0011r r j j p b b p

τ+=-==-∑ （6） 如果任何其他节点在同一时隙传输，帧将相撞。因此，我们必须

11(1)n p τ-=-- （7）

我们可以通过求解方程（6）和（7）代表的非线性系统得到两个未知数，τ和p 。 让ＰＴＲ表示在一个考虑时隙时间至少有一个传输概率，Ｐｓ表示传输成功的概率，给定的概率ＰＴＲ。我们可能有

1(1)n tr

P τ=-- （8） 11

(1)(1)1(1)n n s n

tr n n P P τττττ----==-- （9） 插槽可能有三种状态。首先，它是空的概率为1-PTR ，其长度是一个时隙。其次，它包含传输成功概率PtrPs ，其全方位的传输时间是OTTs 。最后，它包含概率PTR （1-PS ）和其全方位传输时间OTTc 的碰撞。

由图2，可得OTTs 和OTTc

{c s OTT DIFS ORTS

OTT DIFS ORTS SIFS OCTS =+=+++ （10） 所以插槽平均长度是

(1)(1)tr tr s s tr s c S P aSlotTime P P OTT P P OTT =-?+?+-? （11） 让数据帧在正向和反向的平均负载分别为F 何B 。因此饱和吞吐量可以表示为

()1(1)(1)tr s tr tr s s tr s c

P P F B n P aSlotTime P P OTT P P OTT η+==-?+?+-? （12） 5 仿真结果

以下仿真进行评估的是D-DCF ，在标签中显示的参数值用于获取仿真结果数值。I 被指定在IEEE 802.11b 协议[13]。它被假定为没有隐藏终端和采集的理想通道，被固定在11Mb / s 的信道速率。假设节点从10到100增加了10步。为了得到饱和性能，假定每个节点总是有数据包要发送。向前和向后数据帧具有相同的有效载荷平均长度，这些被分别固定在1023和127字节。

标签I 参数值

为简单起见，本文只考虑在稀疏网络使用智能天线。系统的吞吐量、时延、抖动和数据帧丢失率如图8-11。为了便于比较，我们对DCF 在同等条件下进行了仿真。

图8 饱和吞吐量

图8所示，在D-DCF 的饱和吞吐量比在DCF 高，虽然在D-DCF 的吞吐量随节点数目增加而减少。当载荷大小是1023字节时，因为D-DCF 支持空分多址，它的吞吐量是大于通道的固定利率的，即11Mb / s 。由于碰撞和控制帧，在DCF 的饱和吞吐量大约只有5 Mb / s 。

从图8，我们还可以看到，饱和吞吐量随有效载荷大小增加而增加。由于碰撞和控制帧，为传输实际数据帧使用的时间越多，吞吐量越高，特别是在D-DCF 。在D-DCF 中，当发送者和接受者在定向模式传输数据帧时，其他节点可以抗衡通道来传输它们的帧，即通道可以被复用。

此外，图8显示仿真结果接近分析结果，这意味着分析模型是有效。

图9 饱和延迟

图9显示，在D-DCF的饱和访问延迟比在DCF低。在DCF，延时随有效载荷大小的增加而增加。但是在D-DCF，延迟保持不变。

由于DCF不支持SDMA，当一个节点发送其数据帧时，其他节点无法抗衡通道，必须转到退避过程。因此，有效载荷越大，延迟越大。在D-DCF其他节点无法抗衡通道直到OTP结束。无论多么大的有效载荷，OTP的长度是固定的。因此在D-DCF，延迟几乎保持常数。

图10 饱和度抖动

图10显示，在D-DCF饱和度抖动比在DCF低。在DCF，抖动随有效载荷大小增加而增加。但是在D-DCF抖动保持不变。

图11 饱和丢包率

图11显示，在D-DCF分组丢失率比在DCF低。在DCF和D-DCF丢包率保持几乎不变。

6结论

本文提出了一种改进的MAC协议802.11 DCF，D-DCF，以支持无线局域网的智能自适应阵列天线。基于混合虚拟载波侦听机制的D-DCF可以与DCF共存。仿真结果表明，D-DCF有效地支持SDMA，并提供比DCF更高的系统吞吐量，降低延迟，抖动和丢包率。

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1.1天线得基本参数 从左侧得传输线得角度瞧,天线就是一个阻抗(iｍpedance)为Ｚ得2终端电路单元(２-tｅrｍｉｎａl ｃircuit eｌement),其中Z包含得电阻部分(resｉｓｔｉv ｅpｏneｎｔ)被称为辐射电阻(radiａtionｒesｉstａnce,Ｒr);从右侧得自由空间角度来瞧,天线得特征可以用辐射方向图(radiatiｏn paｔteｒn)或者包含场量得不等于天线材料自己得电阻,而就是天线、天线所处得环境(比如温度)方向图。R ｒ 与天线终端得综合结果。 影响辐射电阻Ｒr得还包括天线温度(antｅnnａtemｐｅratuｒｅ,T A)。对于 与天线材料本身得温度一点都没有关系,而就是与自无损天线来说,天线温度T Ａ 由空间得温度有关。确切地说,天线温度与其说就是天线得固有属性,还不如说就是一个取决于天线“瞧到”得区域得参数。从这个角度瞧,一个接收天线可以被视作能遥感测温设备。 辐射电阻Ｒr与天线温度T A都就是标量。另一方面,辐射方向图包括场变量或者功率变量(功率变量与场变量得平方成正比),这两个变量都就是球体坐标θ与Φ得函数。 1.2天线得方向性(D,Dｉreｃｔiviｔy)与增益(G,Ｇaｉｎ) D=4π／ΩA,其中ΩA就是总波束范围(或者波束立体角)、ΩA由主瓣范围(立＋副瓣范围(立体角)Ωm。 体角)Ω Ｍ 如果就是各向同性得(isotropic)天线,则ΩA＝4π,因此Ｄ=１。各向同性天线具有最低得方向性,所有实际得天线得方向性都大于１。 如果一个天线只对上半空间辐射,则其波束范围ΩA＝2π,因此Ｄ=4π/2π=2=３.0１ｄBｉ、 简单短偶极子具有波束范围ΩA=2.6７πsr,与定向性D=１、５(1、76dBi)。 如果一个天线得主瓣在θ平面与Φ平面得半功率波束宽度HＰＢＷ都就是２0度,则D=4πsr/ΩA sr=４1００0ｄeg２/(20ｄeｇ)*(20 deｇ) ≈１03≈20dBi(ｄB ovｅr ｉsｏtrｏｐic)。这意味着,当输入功率相同时,该天线在主瓣方向得辐射功率就是各向同性天线得1０3倍。 天线增益G既考虑天线得方向性,又考虑天线得效率。G=kＤ。只要天线不就是100%损耗,那么G就小于D。ｋ就是天线得效率因子(0≤k≤1)。天线效率只与天线得欧姆电阻损耗有关、在发射状态时,这些电阻损耗使得收到得能量没有被

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通信信号处理实验报告 ——阵列天线方向图的初步研究 11级通信（研） 刘晓娟 一、实验原理： 1、智能天线的基本概念：智能天线是一种阵列天线，它通过调节各阵元信号的加权幅度和相位来改变阵列的方向图形状，即自适应或以预制方式控制波束幅度、指向和零点位置，使波束总是指向期望方向，而零点指向干扰方向，实现波束随着用户走，从而提高天线的增益，节省发射功率。智能天线系统主要由①天线阵列部分；②模/数或数/模转换部分；③波束形成网络部分组成。本次实验着重讨论天线阵列部分。 2、智能天线的工作原理：智能天线的基本思想是：天线以多个高增益的动态窄波束分别跟踪多个期望信号，来自窄波束以外的信号被抑制。 3、方向图的概念：以入射角为横坐标，对应的智能天线输出增益为纵坐标所作的图称为方向图，智能天线的方向图有主瓣、副瓣等，相比其他天线的方向图，智能天线通常有较窄的主瓣，较灵活的主、副瓣大小、位置关系，和较大的天线增益。与固定天线相比最大的区别是：不同的全职通常对应不同的方向图，我们可以通过改变权值来选择合适的方向图，即天线模式。方向图一般分为两类：一类是静态方向图，即不考虑信号的方向，由阵列的输出直接相加得到；另一类是带指向的方向，这类方向图需要考虑信号的指向，通过控制加权相位来实现。 二、实验目的： 1、设计一个均匀线阵，给出λ（波长），N （天线个数），d （阵元间距），画出方向图曲线，计算3dB 带宽。 2、通过控制变量法讨论λ，N ，d 对方向图曲线的影响。 3、分析旁瓣相对主瓣衰减的程度(即幅度比)。 三、实验内容： 1、公式推导与整理： 权矢量12(,,......)T N ωωωω=，本实验旨在讨论静态方向图，所以此处选择 ω=(1,1,......1)T 。 信号源矢量(1)()[1,,...]j j N T a e e ββθ---=，2sin d πβθλ = ， 幅度方向图函数()()H F a θωθ== (1)1 sin 2sin 2N j n n N e β β β--== ∑=sin(sin /)sin(sin /)n d n d πθλπθλ。

基于复数蚁群算法的自适应抗干扰天线

第２５卷第２期数据采集与处理Ｖ０１．２５Ｎｏ．２２０１０年３月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ＆ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＭａｒ．２０１０ 引 文章编号：１００４—９０３７（２０１０）０２—０１４３—０５ 基于复数蚁群算法的自适应抗干扰天线 项建弘郭黎利王丽敏 （哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，哈尔滨，１５０００１） 摘要：针对自适应抗干扰天线研究了复数域的蚁群算法（Ａｎｔｃｏｌｏｎｙａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ＡＣＡ）。该算法对多极值函数全局寻优具有传统算法不可比拟的良好性能。根据自适应信号处理原理和最小均方误差准则确定ＡＣＡ所要优化的目标函数，建立了数学模型。为了计算多维复数权值，定义了权值矢量空间，给出了完整的计算步骤。仿真结果表明，该算法适用于自适应抗干扰技术，能够有效抑制多个干扰。通过与其他算法比较，ＡＣＡ在押帝１干扰、保护期望信号方面显示了较好的性能。 关键词：自适应抗干扰；蚁群算法；自适应信号处理；目标函数 中图分类号：ＴＰ９１１．７，ＴＰｌ８文献标识码：Ａ ＡｄａｐｔｉｖｅＡｎｔｉ－ｊａｍＡｒｒａｙＡｎｔｅｎｎａＢａｓｅｄｏｎ ＣｏｍｐｌｅｘＡｎｔＣｏｌｏｎｙＡｌｇｏｒｉｔｈｍ ＸｉａｎｇＪｉａｎｈｏｎｇ，ＧｕｏＬｉｌｉ，ＷａｎｇＬｉｍｉｎ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ，１５０００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎａｎｔｃｏｌｏｎｙａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＡＣＡ）ｆｏｒａｄａｐｔｉｖｅａｎｔｉ—ｊａｍａｒｒａｙａｎｔｅｎｎａｉｓｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｎｕｍｂｅｒｆｉｅｌｄ．ＡＣＡｈａｓｔｈｅｂｅｔｔｅｒｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｆｉｎｄｉｎｇｔｈｅｇｌｏｂａｌｏｐｔｉｍｕｍｓｏｌｕｔｉｏｎｔｈａｎｏｔｈｅｒｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆａｄａｐｔｉｖｅｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｍｉｎｉ—ｍａｌｍｅａｎｓｑｕａｒｅｅｒｒｏｒ（ＭＭＳＥ）ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ，ｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆＡＣＡｉＳｆｏｕｎｄａｎｄｉｔｓｍａｔｈ—ｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｓｐａｃｅｏｆｔｈｅｗｅｉｇｈｔｖｅｃｔｏｒｉｓｄｅｆｉｎｅｄａｎｄｔｈｅｓｔｅｐｓｏｆＡＣＡａｒｅｇｉｖｅｎｉｎｏｒｄｅｒｔｏｃｏｍｐｕｔｅｍｕｌｔｉ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｏｍｐｌｅｘｗｅｉｇｈｔｖｅｃｔｏｒ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅ—ｓｕｉｔｓｓｈｏｗｔｈａｔＡＣＡｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｈｅａｄａｐｔｉｖｅａｎｔｉ－ｊａｍｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｓｕｐｐｒｅｓｓｅｓｔｈｅｍｕｌｔｉ－ｊａｍ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｏｔｈｅｒａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ，ＡＣＡｓｈｏｗｓｔｈｅｂｅｔｔｅｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇｉｎ—ｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇｄｅｓｉｒｅｄｓｉｇｎａｌｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｄａｐｔｉｖｅａｎｔｉ—ｊａｍ；ａｎｔｃｏｌｏｎｙａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＡＣＡ）；ａｄａｐｔｉｖｅｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ｏｂｊｅｃ—ｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎ ＧＰＳ卫星导航信号到达地面时，已变得非常 微弱，极易受到外界的干扰，以致于很小的干扰信号就能使整个地面接收系统受到严重影响，不能准确制导。数据表明，２４ｄＢ以上的干扰就足以封锁ＧＰＳ的Ｃ／Ａ信号，当制导系统转变成Ｐ码模式时，５４ｄＢ以上的干扰信号也足以使制导系统失灵。所以近１０年来，抗干扰系统成为各国军方研究的热点问题，其中人们最为广泛研究的是自适应抗干扰天线技术ｎＪ。 收稿日期：２００８－０６－１３，修订日期：２００８—０９—１６ 自适应抗干扰天线依据功率倒置原理，干扰信号越强则天线零陷深度越深，自适应天线根据干扰信号的入射方向、干扰强度的不同变换天线的波束方向和零陷深度，以达到抑制干扰的目的。这个功能主要依靠自适应调零天线中的自适应处理算法。目前已提出的算法有很多，最有代表性的如最小均方算法、最ｄｘ－－乘算法等［２４］。这些算法都是根据某种准则，使权值从一个点到另一个点进行搜索，最终找到极值点。然而，这种方式对多极值函数，可能会陷入次优点而非最优点。 ２０世纪９０年代初，文献［５］通过模拟自然界中蚂蚁集体寻径的行为而提出了蚁群算法，这是一种 吉目万方数据

各种天线参数和分类

汽车天线 汽车天线又叫车载天线，一般汽车上的天线用于车上的收音机和电台，可分汽车内置天线和外置天线。但根据不同用途的汽车也有安装其他的天线。如公交车有DVB-T天线，车载TV天线。物流及出租车还装有GSM天线、GPS卫星天线。收音机和电台天线主要就是AM/FM天线、软PCB数字天线、AM/FM/TV天线等。根据不同的功能和用途，所用的天线的频率也不同。 目录 名词释义： 又叫车载天线，是指设计安装在车辆上的移动通讯天线。最常见就是吸盘天线。由于吸盘天线安装摆放容易，所以在一些简易设台场合常常用吸盘天线代替基地天线。 结构分类： 车载天线结构上有缩短型、四分之一波长、中部加感型、八分之五波长、双二分之一波长等形式的天线，理论上它们的效率依次增加，同样工作频段的天线的长度也依次增加。 缩短型： 由于车辆本身有限高，加上过长的天线在车辆高速行进时形成的风阻，过桥洞、进入地下车库都是问题，所以车载天线并不是越长越好，一般要求轿车天线不超过70厘米，面包车类要求天线更短。缩短型天线体积小巧，虽然增益不高，但适合使用于需要隐蔽天线的场合。 八分之五波长和中部加感型

一般的警用车辆建议安装高增天线，尤其是在活动区域范围比较大的车辆，350MHZ高增益天线多分为八分之五波长加感的形式，在距天线顶部二分之一波长距离处有一个加感线圈。400MHZ频段双二分之一波长天线具有较高的增益，它的外观特征是天线的振子上有两个加感线圈。八分之五波长和中部加感型也有较高的增益，且价格比较便宜，因此得到广泛的使用。在作为临时固定台天线使用的场合可以考虑选用增益高的吸盘天线，天线的长度不必有过多限制。由于吸盘天线是根据汽车使用环境而设计所以在作为固定使用时在其下吸一块半径大于1米的金属板（如铁皮）会有更好的使用效果。由于进口原装的车载天线价格非常昂贵且优势不突出，所以一般都选用国产车载天线。在天线选型阶段主要参考天线的外型和增益。建议选用大厂家的名牌产品，他们提供的参数真实性比较高，制造工艺也有保证。如果是批量采购完全可以到专业天线制造厂家按使用频段定制，以取得最佳的使用效果。 汽车天线(8张) 频率分类： GSM天线 1. 工作频率：900MHZ/1800MHZ 900MHZ增益:3dBi 1800MHZ 增益:3dBi 2. VSWR：GSM〈1.8 DCS 〈1.8 3.线长：RG174线，3米/5米 4.安装方式：磁铁吸附 5.适用接头：SMA/SMB/GT5/BNC/MCX/MMCX 6.工作温度:-20℃～+85℃ 7.贮藏温度:-40℃～+90℃ TV天线 1.电源电压DC 10.5∽16.5V 2.电源60∽100MA 3.工作频率48∽860MHZ 4.增益15±3DB 5.噪声系数≤7DB 6.输出阻抗 75Ω 7.输出驻波≤3 8.环境温度 -20℃∽+70℃

天线、无线路由器参数和wifi信号穿墙能力的关系

天线、无线路由器参数和wifi信号穿墙能力的关系 现在很多无线路由器设备厂商为了卖产品，经常打出双天线甚至三天线的广告语和各种参数，还有超强穿墙能力的广告语，承诺wifi信号能够穿过几堵墙或者传输几百米。但是消费者把产品买回家之后，发现实际性能跟广告宣传上说的是大打折扣，会后悔不已。作为一个理性的消费者，该如何认识无线路由器的天线数量、参数和wifi信号强度、功率和穿墙能力大小之间的关系了，本人找到了下面这篇长文，耐心的给大家一一讲解。此文适用于市面上最流行的TP-link 、必联B-link 、磊科Netcore、水星Mercury等品牌的家用级SOHO 宽带产品，对华为、思科cisco、中兴ZTE的企业级产品不适用。 现在谁家里没有几台电脑或是平板电脑呢？再加上带WIFI的智能手机。所以现在家庭组网由为重要，而解决方法都是无线路由器，无线上网。而选择什么路由器？什么参数由为重要呢？传输速率？54M？150M？300M？650M？数字代表越高就越好吗？或是 2.4GHz和5GHZ的发射频率起决定作用？还是天线条数的多少或是粗细确定呢？你可能这种种的疑惑，那让我们一起来了解一下无线路由器穿墙能力浅析。 天线才是最重要？ 无线路由的穿墙能力一直是广大用户十分关心的话题，也是大家选购时重要的参考指标之一。市场上大多数品牌在提到自己的穿墙能力的时候都不能直接给出能穿几堵墙的准确数据，不过也有一些经销商信口开河随便承诺，但专业一点的人都知道，无线的实际传输受很多因素的影响，比如：墙体结构、材料和环境干扰等等。也有些人说，天线的增益是最关键的，天线好信号就好，真的那么简单吗？ 如果真的天线最重要的话，现在的无线路由器市场上竞争的就不是产品的性能，而变成天线之争了。无线的穿墙能力到底该如何评判，用户在挑选无线的时候应该参考哪些因素？笔者就这个问题与相关专家经过了一些讨论，今天向大家介绍一下多天来的学习成果。 天线是无线产品发射和接收无线信号的一个重要的部件，是无线产品通信的基本保障。无论是信号发送还是信号接收，射频信号都是由天线以电磁波形式辐射的形式传递。那么，是不是选择无线产品时，就可以将天线增益作为无线产品性能最关键的的决定性指标？事情并非如此。 首先来看看天线的主要技术指标，一个是大家所熟悉的增益值。一般来说，增益越大越好，但受本身尺寸大小的约束，目前无线路由随身附带的天线最大也只有5dBi，市场上的一些主流产品大都已经采用了5dBi的天线，像TP-LINK的TL- WR541G和TL-WR641G天线增益都已经用到5dBi，已经是最好的了，再好就只能外接天线了。而且，无线产品天线主要有两类：内置天线（USB、Cardbus产品用的多）、外置天线（AP/Router、PCI产品用的多），提到几dBi增益都集中在外置天线。还有，天线的重要参数不止增益一项，还有驻波比、输入阻抗等。驻波比越小越好，理论最小值为1，一般小于2就可接受，输入阻抗要根据产品阻抗特性来定。 那么，除了天线，无线的信号传输性能还与哪些因素有关呢？其实，在关心天线增益、驻波比、输入阻抗同时，购买者更重要的是应该了解无线芯片方案、制造商的研发设计水平、元材料品质控制能力以及生产加工工艺和测试设备的先进性。

WLAN双频单极子天线设计

通信系统天线课程设计WLAN双频单极子天线设计 姓名吴涛、林丹峰 学号2014010104018、2014010104026专业班级14通信B班

1 WLAN双频单极子天线基本理论 图3. 4. 2所示为设计的微带双频单极子天线的结构模型，整个天线结构大致分为5个部分，即介质层、高频（5GHz)单极子天线、低频（2.4GHz)单极子天线、微带馈线和参考地。 介质层的材质使用Rogers R04003，其相对介电常数?=3. 38，损耗正切tan$ =0. 0027，介质层厚度为1. 52mm。介质层的下表面是单天线的，介质层的上表面馈线和单天线。其中，左的L形结构是高频单天线，工作于IEEE802. 11a频段，BP作频率为 5. 15GHz?5. 825GHz，右侧的L形结构是低频单极子天线，工作于IEEE802. lib频段，即工作频率为；4GHz ?；4825GHz。 2. 单极子天线流程 (1)启动HFSS 软件，HFSS运行后会自动新建一个工程，并保存，工程名必须为英文； (2)设置求解类型；设置模型长度单位；添加和定义设计变量； (3) 创建单极子天线模型，创建介质层，创建介质层上表面单极子天线贴片模型，设置 端口激励，设置辐射边界条件 (4) 求解设置 (5) 设计检查和运行仿真计算 (6)数据处理，查看计算结果，包括回波损耗S11 参数、电压驻波比VSWR、smith原图输入阻抗、方向图等进行优化设计得到最优解。 3. 单极子天线结构 为了便于后续的参数化分析，即分析天线的各项结构参数对天线性能的影响，在HFSS 设计建模时需要定义一系列的变量来表示天线的结构，使用变量表示的单极子天线参数化设计模型如图3. 4. 3所示。其中，定义的变量名称、代表的结构参数以及变量的初始值如表3. 4. 1所示。

自适应波束形成技术简介

自适应波束形成技术简介 摘要:介绍了自适应波束抗干扰技术的发展历程,以及各种自适应波束形成算法的原理和特点,讨论了自适应波束抗干扰技术的应用情况,探讨了该技术在工程应用上面临的主要问题以及解决途径和方法。 1 引言 随着电子干扰理论与技术的迅速发展,电子干扰对雷达构成了严重的威胁。天线相当于空间滤波器,是雷达抗干扰的第一道防线,天线抗干扰技术主要有低副瓣和超低副瓣、副瓣匿影、自适应副瓣对消、自适应阵列系统、波束控制、天线覆盖和扫描控制等。传统的雷达天线具有固定的波束方向,不能在抵消干扰的同时自动跟踪期望信号的来向,无法适应未来复杂电磁环境下工作的需要。自适应阵列天线技术作为一个新的理念,是利用算法对天线的波束实现自适应的控制。自适应阵列天线抗干扰就是在保证期望信号大增益接收的前提下,自适应地使天线的方向图零陷对准干扰的方向,从而抑制掉干扰或者降低干扰信号的强度。 最初,自适应阵列天线技术主要用于雷达、声纳、军事抗干扰通信等领域,完

成空间滤波和定位等。近年来,随着移动通信及现代数字信号处理技术的迅速发展,利用数字技术在基带形成天线波束成为可能。天线系统的可靠性与灵活程度得到了大大的提高。自适应阵列天线技术在雷达中有以下的应用潜力: (1)抗衰落,减少多径效应 电波在传播过程中经过反射、折射及散射等多种途径到达接收端。随着目标移动及环境变化,信号瞬时值及延迟失真变化非常迅速且不规则,造成信号多径衰落。采用自适应阵列天线控制接收方向,天线自适应地在目标方向形成主波束,并对接收到的信号进行自适应加权处理,使有用接收信号的增益最大,其它方向的增益最小,从而减少信号衰落的影响。 (2)抗干扰能力强 利用自适应阵列天线,借助有用信号和干扰信号在入射角度上的差异,选择恰当的合并权值,形成正确的天线接收模式,即:将主瓣对准有用信号,零陷和低增益副瓣对准主要的干扰信号,从而可更有效地抑制干扰。其中零陷所带来的干扰消除叫做主动抑制,旁瓣对消干扰叫做被动抑制。抗干扰应用的实质是空间域滤波。自适应阵列天线波束具有方向性,可区别不同入射角的无线电波,可调整控制天线阵单元的激励“权值”,其调整方式与具有时域滤波特性的自适应均衡器类似,可以自适应电波传播环境的变化,优化天线阵列方向图,将其“零点”自动对准干扰方向,大大提高阵列的输出信噪比,提高系统可靠性。 (3)增加系统容量 自适应阵列天线波束变窄,提高了天线增益及C/I指标,减少了雷达系统的同频干扰,降低了频率复用系数,可提高频谱利用效率。采用自适应阵列天线是解决复杂电磁环境、多目标容量难题的既经济又高效的方案,可在不影响甚至提高接收质

混合遗传算法用于卫星自适应调零天线研究

2006年8月 Journal on Communications August 2006 第27卷第8期 通 信 学 报 V ol.27 No.8 混合遗传算法用于卫星自适应调零天线研究 晋军1, 王华力1, 段涛2, 刘云志 1 1. 解放军理工大学 通信工程学院 江苏 南京 210007 2. 中国北方电子设备研究所, 北京 100083 摘 要将遗传算法与LMS 算法结合构成一种混合遗传算法并将其用于卫星自适应调零天线的波束空间调零 处理研究了参数设置对混合算法抗干扰能力的影响并讨论了一种参数自适应的方法这种方法降低了参数选择的难度提高了参数选择的效率 并能够动态的调整参数设置达到较好的抗干扰效果 关键词 通信卫星 自适应调零天线 混合遗传算法 波束空间波束形成 中图分类号TN821+.91 文献标识码 A 文章编号1000-436X(2006)08-0035-06 Study on satellite adaptive nulling antennas with hybrid genetic algorithm JIN Jun 1, WANG Hua-li 1, DUAN Tao 2, LIU Yun-zhi 1 (1. Institute of Communications Engineering, PLAUST, Nanjing 210007, China; 2. Research Institute of North Electronic Equipment, Beijing 100083, China) Abstract: Combining genetic algorithm with LMS, a hybrid genetic algorithm (GA_LMS) for satellite adaptive nulling antenna beam space was proposed. The hybrid algorithm performance of various parameter selections was studied. At last a simultaneous parameter adaptation scheme was introduced. The scheme could reduce difficulty and improve effi-ciency of parameter selection and can dynamically adjust the parameters for better anti-jamming performance. Key words: communications satellite; adaptive nulling antenna; hybrid genetic algorithms; beam space beamforming 1 引言 卫星信道的开放性使其极易受到干扰 其中上行干扰可以使整个卫星通信网陷入瘫痪其影响的深度和广度远大于下行干扰因而上行干扰成为敌方对军用通信卫星实施的一种普遍而有效的电 子攻击手段 自适应调零天线技术是一种有效的抗干扰手段受到了广泛关注在其实际应用中自适应波束形成算法一直是研究的重点以参考信号为先验知识的典型的算法有LMS 最小均方算法RLS 递 归最小均方算法 DMI 取样协方差矩阵直接求 逆算法[1]以信号来向为先验知识的典型算法是 LCMV 线性约束条件下的最小方差算法另外还有一些无需参考信号或信号来向而利用信号本身的特性如恒模循环平稳等进行波束形成的 盲算法 遗传算法[2] 具有良好的全局寻优能力在很多领域已经得到成功应用目前也有少量文献[3,4]将其用于自适应调零天线 然而单用简单的遗传算法在许多情况下不是 十分有效容易产生早熟现象以及局部寻优能力较 收稿日期 2005-05-23修回日期2006-06-10 基金项目 国家自然科学基金资助项目 60572095总装预研基金资助项目 51421010103JB3801 Foundation Items: The National Natural Science Foundation of China(60572095); Advance Research Foundation of Science and Technology (51421010103JB3801) 万方数据

WLAN天线原理讲义

WLAN天线 i.i天线的作用与地位 天线主要是在无线传输过程中起到一个媒介的作用.首先无线电发射机输出的射频信号 功率,经过电缆反馈输送给天线，然后天线以电磁波形式辐射出去，而当电磁波到达接收点之后,最后又由天线接受下来，但是接收的只能接收到小部分功率，并且通过电缆反应到无线电 机手机.在整个环节中，天线是无线通信的重要组成部分.天线的品种繁多，主要分类有：i.按 用途分，可以分为通信天线，电视天线，雷达天线等2按工作频段分，可以分为短波天线，超短波天线，微波天线等.3.按方向分类，可以分为全向天线，定向天线等.4按外形分类，可以分为线状天线，面状天线等等.这么多的分类以供不同的频率，不同用途，不同场合，不同要求等不同的情况下可以做出选择 *电磁波的辐射 导线上有交变电流流动时，就可以发生电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长度和形状有关.如图1.1 a 所示，若两导线的距离很近，电场被束缚在两导线之间，因而辐射很微弱； 将两导线张开，如图1.1 b 所示，电场就散播在周围空间，因而辐射增强.必须指出，当导线的长度L远小于波长入时，辐射很微弱；导线的长度L增大到可与波长相比拟时，导线上的电流将大大增加，因而就能形成较强的辐射. 对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地单独 立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵.两臂长度相 等的振子叫做对称振子.每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称 振子，见图1.2 a .另外，还有一种异型半波对称振子，可看成是将全波对称振子折合成一 个窄长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相叠，这个窄长的矩形框称为折合振子，注意， 折合振子的长度也是为二分之一波长，故称为半波折合振子，见图1.2 b.

天线的基本参数

1.1天线的基本参数 从左侧的传输线的角度看，天线是一个阻抗（impedance）为Z的2终端电路单元（2-terminal circuit element），其中Z包含的电阻部分（resistive component）被称为辐射电阻（radiation resistance，R r）；从右侧的自由空间角度来看，天线的特征可以用辐射方向图（radiation pattern）或者包含场量的方向图。R r不等于天线材料自己的电阻，而是天线、天线所处的环境（比如温度）和天线终端的综合结果。 影响辐射电阻R r的还包括天线温度（antenna temperature，T A）。对于无损天线来说，天线温度T A和天线材料本身的温度一点都没有关系，而是与自由空间的温度有关。确切地说，天线温度与其说是天线的固有属性，还不如说是一个取决于天线“看到”的区域的参数。从这个角度看，一个接收天线可以被视作能遥感测温设备。 辐射电阻R r和天线温度T A都是标量。另一方面，辐射方向图包括场变量或者功率变量（功率变量与场变量的平方成正比），这两个变量都是球体坐标θ和Φ的函数。 1.2天线的方向性（D，Directivity）和增益（G，Gain） D=4π/ΩA，其中ΩA是总波束范围（或者波束立体角）。ΩA由主瓣范围（立体角）ΩM+副瓣范围（立体角）Ωm。 如果是各向同性的（isotropic）天线，则ΩA=4π，因此D=1。各向同性天线具有最低的方向性，所有实际的天线的方向性都大于1。 如果一个天线只对上半空间辐射，则其波束范围ΩA=2π，因此D=4π/2π=2=3.01dBi。 简单短偶极子具有波束范围ΩA=2.67πsr，和定向性D=1.5（1.76dBi）。 如果一个天线的主瓣在θ平面和Φ平面的半功率波束宽度HPBW都是20度，则D=4πsr/ΩA sr=41000 deg2/(20 deg)*(20 deg) ≈103≈20dBi(dB over isotropic)。这意味着，当输入功率相同时，该天线在主瓣方向的辐射功率是各向同性天线的103倍。 天线增益G既考虑天线的方向性，又考虑天线的效率。G=kD。只要天线不是100%损耗，那么G就小于D。k是天线的效率因子（0≤k≤1）。天线效率只

WLAN无线参数

WLAN-AP射频策略属性参数： 1、分片门限值（字节）256-2346 必须为偶数 指定帧的分片门限值。分片的基本原理是将一个大的帧分成更小的分片，每个分片独立地传输和确认。当数据包的实际大小超过指定的分片门限值时，该数据包被分片传输。过多的数据包将会造成网络性能降低，所以分片阈值不应设置过低。默认值为2346。 在误码率较高的无线环境下，可以把分片门限适当降低，这样在传输失败的情况下，只有未成功发送的部分需要重新发送，从而提高帧传输的吞吐量。 在无干扰环境下，适当提高分片门限，可以减少确认帧的次数，也可以提高帧传输的吞吐量 2、信标帧间隔（TU，1024微秒）-发送信标帧的时间间隔 AP通过发送Beacon广播进行无线网络连接的同步。Beacon时槽表示AP发送Beacon广播的频率，信标帧按规定的时间间隔周期性发送，以允许移动用户接入网络。与其它接入点设备或其它网络控制设备进行联络。默认值为100毫秒。Beacon广播的取值范围是20－1000毫秒。 通常它会有以下影响：太大的话会影响新到的STA加入的灵活度，而太小则可能使信道长期被Beacon打断，进而影响到整个网络的吞吐量； 3、RTS门限值（字节）0-2346 为数据包指定RTS（Request to Send，发送请求）阈值。当数据包长度超过RTS 阈值时，AP就会发送RTS到目的站点来进行协商。接收到RTS帧后，无线站点会回应一个CTS（Clear to Send，清除发送）帧来回应AP，表示两者之间可以进行无线通信了。 启用RTS（Request To Send，要求发送）机制所要求的帧的长度门限值。当帧的实际长度大于设定的门限值时，会启用RTS机制 RTS用于在无线局域网中避免数据发送冲突。RTS包的发送频率需要合理设置，设置RTS门限时需要进行权衡：如果将门限值设得较小，则会增加RTS包的发送频率，消耗更多的带宽。但RTS包发送得越频繁，无线网络从冲突中恢复得就越快 在高密度无线网络环境可以降低此门限值，以减少冲突发生的概率 ?使用RTS机制会占用一定的网络带宽，所以只在传输高于RTS门限的数据帧时才使用，对于小于RTS门限的数据帧不启动该机制

天线基本参数说明

天线有五个基本参数：方向性系数、天线效率、增益系数、辐射电阻和天线有效高度。这些参数是衡量天线质量好坏的重要指标。 【天线的方向性】是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。它的这种能力可采用方向图，方向图主瓣的宽度，方向性系数等参数进行描述。所以方向性是衡量天线优劣的重要因素之一。天线有了方向性，就能在某种程度上相当于提高发射机或接收机的效率，并使之具有一定的性和抗干扰性。 【方向性图】方向性图是表示天线方向性的特性曲线，即天线在各个方向上所具有的发射或接收电磁波能力的图形。 实用天线处在三度几何空间中，所以，它的方向性图应该是个立体图。在这个立体图中，由于所取的截面不同而有不同的方向性图。最常用的是水平面的方向性图（即和平行的平面的方向性图）和垂直面的方向性图（即垂直于的平面的方向性图）。有的专业书籍上也称赤道面方向性图或子午面方向性图。 【波瓣宽度】有时也称波束宽度。系指方向性图的主瓣宽度。一般是指半功率波瓣宽度。当 L/λ数值不同时，其波瓣宽度也不同。L/λ比值增加时，方向图越尖锐，但当（L/λ）＞0.5时，除了与振子轴垂直的方向有最大的主瓣外，还可能出现付瓣。因此，波瓣宽度越小，其方向性越强，性也强，干扰邻台的可能性小。所以，对于超短波，微波等所用的天线，登记主瓣宽度这一指标，是十分重要的。 【方向性系数】方向性系数是用来表示天线向某一个方向集中辐射电磁波程度（即方向性图的尖锐程度）的一个参数。为了确定定向天线的方向性系数，通常以理想的非定向天线作为比较的标准。 任一定向天线的方向性系数是指在接收点产生相等电场强度的条件下，非定向天线的总辐射功率对该定向天线的总辐射功率之比。 按照上面的定义，由于定向天线在各个方向上的辐射强度不等，故天线的方向性系数也随着观察点的位置而不同，在辐射电场最大的方向，方向性系数也最大。通常如果不特别指出，就以最大辐射方向的方向性系数作为定向天线的方向性系数。 在中波和短波波段，方向性系数约为几到几十；在米波围，约为几十到几百；而在厘米波波段，则可高达几千，甚至几万。 【辐射电阻】发射天线的辐射功率与馈电点的有效电流平方之比，称为天线的辐射电阻。 辐射电阻是一个等效电阻，如果用它来代替天线，就能消耗天线实际辐射的功率。因此，采用辐射电阻这个概念，可以简化天线的有关计算。

WIFI天线基础知识资料讲解

W I F I天线基础知识

无线无线路由器单天线、双天线、三天线等多天线对无线信号强度、范围的影响是否有增强 用事实拆穿双天线成倍增益的神话 双天线只能减少覆盖范围内的盲点 先看总结： 性能的区别主要来自芯片而不是品牌 这次参加横评的产品一共14款，但他们的芯片只有4种，而使用相同芯片的产品在性能上的差距根本不大，所以购买前了解产品的芯片组是一个重要环节。当然也不是说要放弃品牌的概念，各个品牌对产品质量的控制还是不一样，这也会让产品造成很大的差异（主要体现在产品质量）。 现阶段802.11N无线路由器已大幅度超越54M 从54M到11N，经历了好几年的时间，不过这次横评我们看到了11N的优势，看到了希望。实际测试表明，11N产品在产品整体性能上高出54M很

多，速度、覆盖都有了质的飞跃。 天线根数与速度没关系 虽然这次评测分了两个组，双天线和多天线，但测试结果说明单从速度上来讲，双天线与三天线区别不大。（天线原理介绍过了，和我们的实际情况是一致的。当然是同一类芯片的基础上进行比较，不同种类芯片没有可比性）但是覆盖上确实有区别，所以要购买的用户不用总是迷恋多天线，从自己的实际情况出发，一般环境双天线已经足够了。 新的功能将改善人们使用无线网络的习惯 譬如WPS快速加密这样的新功能，将会改善人们使用无线网络的习惯，按下终端和路由器上的两个键就会自动连接并加密，拒绝输入繁琐的密码，进一步降低了无线网络的门槛，让用户更轻松使用。 802.11N是构建数字家庭的主干 除了改变人们的使用习惯，802.11N的传输速率已经可以完全应付高清影片的流畅传输，而传说中的数字家庭也可以由802.11N网络担当主角，撑起整个平台：无线播放高清媒体文件、无线控制家电产品、各种终端都无线，让你的家远离布线烦恼。 目前产品单调需要更多个性化产品问世 不过话又说回来，任何东西都是需要发展的，现在11N可以算是刚刚出道，所以还有许多可以改进的地方，譬如这次评测的产品除了提供无线上网之外，附加功能都比较少，让IT产品更个性，这是一个发展方向，让看不到的无线也能多姿多彩。 802. 11N横评第一波结束更多低价产品会接踵而来 这次评测历时1个月，在测试过程中又出现了多个新品，它们没有赶上这次横评很遗憾，但是我们还有的是机会，因为低价11N时代马上就要来临

WLAN天线原理讲义

WLAN天线 1.1 天线的作用与地位 天线主要是在无线传输过程中起到一个媒介的作用.首先无线电发射机输出的射频信号功率,经过电缆反馈输送给天线,然后天线以电磁波形式辐射出去,而当电磁波到达接收点之后,最后又由天线接受下来,但是接收的只能接收到小部分功率,并且通过电缆反应到无线电机手机.在整个环节中,天线是无线通信的重要组成部分.天线的品种繁多,主要分类有:1.按用途分,可以分为通信天线,电视天线,雷达天线等.2.按工作频段分,可以分为短波天线,超短波天线,微波天线等.3.按方向分类,可以分为全向天线,定向天线等.4按外形分类,可以 分为线状天线,面状天线等等.这么多的分类以供不同的频率,不同用途,不同场合,不同要求等不同的情况下可以做出选择. *电磁波的辐射 导线上有交变电流流动时,就可以发生电磁波的辐射,辐射的能力与导线的长度和形状有关.如图1.1 a 所示,若两导线的距离很近,电场被束缚在两导线之间,因而辐射很微弱;将两导线张开,如图1.1 b 所示,电场就散播在周围空间,因而辐射增强. 必须指出,当导线的长度 L 远小于波长λ时,辐射很微弱;导线的长度 L 增大到可与波长相比拟时,导线上的电流将大大增加,因而就能形成较强的辐射. 1.2 对称振子 对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线,单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源,也可采用多个半波对称振子组成天线阵. 两臂长度相等的振子叫做对称振子.每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子,称半波对称振子, 见图1.2 a .另外,还有一种异型半波对称振子,可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框,并把全波对称振子的两个端点相叠,这个窄长的矩形框称为折合振子,注意,折合振子的长度也是为二分之一波长,故称为半波折合振子, 见图1.2 b.

天线主要参数

天线方向图、增益、波瓣宽度是表征天线性能的主要参数, 天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。天线与馈线的连接，最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗，这时馈线终端没有功率反射，馈线上没有驻波，天线的输入阻抗随频率的变化比较平缓。天线的匹配工作就是消除天线输入阻抗中的电抗分量，使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。匹配的优劣一般用四个参数来衡量即反射系数，行波系数，驻波比和回波损耗，四个参数之间有固定的数值关系，使用那一个纯出于习惯。在我们日常维护中，用的较多的是驻波比和回波损耗。一般移动通信天线的输入阻抗为50Ω。 驻波比：它是行波系数的倒数，其值在1到无穷大之间。驻波比为1，表示完全匹配；驻波比为无穷大表示全反射，完全失配。在移动通信系统中，一般要求驻波比小于1.5，但实际应用中VSWR应小于1.2。过大的驻波比会减小基站的覆盖并造成系统内干扰加大，影响基站的服务性能。 回波损耗：它是反射系数绝对值的倒数，以分贝值表示。回波损耗的值在0dB的到无穷大之间，回波损耗越小表示匹配越差，回波损耗越大表示匹配越好。0表示全反射，无穷大表示完全匹配。在移动通信系统中，一般要求回波损耗大于14dB。 1.2 天线的极化方式 所谓天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。由于电波的特性，决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流，极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减，而垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。 因此，在移动通信系统中，一般均采用垂直极化的传播方式。另外，随着新技术的发展，最近又出现了一种双极化天线。就其设计思路而言，一般分为垂直与水平极化和±45°极化两种方式，性能上一般后者优于前者，因此目前大部分采用的是±45°极化方式。双极化天线组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的天线，并同时工作在收发双工模式下，大大节省了每个小区的天线数量；同时由于±45°为正交极化，有效保证了分集接收的良好效果。（其极化分集增益约为5dB，比单极化天线提高约2dB。） 1.3 天线的增益 天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。 一般来说，增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度，而在水平面上保持全向的辐射性能。天线增益对移动通信系统的运行质量极为重要，因为它决定蜂窝边缘的信号电平。增加增益就可以在一确定方向上增大网络的覆盖范围，或者在确定范围内增大增益余量。任何蜂窝系统都是一个双向过程，增加天线的增益能同时减少双向系统增益预算余量。另外，表征天线增益的参数有dBd和dBi。DBi是相对于点源天线的增益，在各方向的

WIFI天线基础知识

无线无线路由器单天线、双天线、三天线等多天线对无线信号强度、范围的影响是否有增强 用事实拆穿双天线成倍增益的神话 双天线只能减少覆盖范围内的盲点 先看总结： 性能的区别主要来自芯片而不是品牌 这次参加横评的产品一共14款，但他们的芯片只有4种，而使用相同芯片的产品在性能上的差距根本不大，所以购买前了解产品的芯片组是一个重要环节。当然也不是说要放弃品牌的概念，各个品牌对产品质量的控制还是不一样，这也会让产品造成很大的差异（主要体现在产品质量）。 现阶段802.11N无线路由器已大幅度超越54M 从54M到11N，经历了好几年的时间，不过这次横评我们看到了11N的优势，看到了希望。实际测试表明，11N产品在产品整体性能上高出54M很多，速度、覆盖都有了质的飞跃。

天线根数与速度没关系 虽然这次评测分了两个组，双天线和多天线，但测试结果说明单从速度上来讲，双天线与三天线区别不大。（天线原理介绍过了，和我们的实际情况是一致的。当然是同一类芯片的基础上进行比较，不同种类芯片没有可比性）但是覆盖上确实有区别，所以要购买的用户不用总是迷恋多天线，从自己的实际情况出发，一般环境双天线已经足够了。 新的功能将改善人们使用无线网络的习惯 譬如WPS快速加密这样的新功能，将会改善人们使用无线网络的习惯，按下终端和路由器上的两个键就会自动连接并加密，拒绝输入繁琐的密码，进一步降低了无线网络的门槛，让用户更轻松使用。 802.11N是构建数字家庭的主干 除了改变人们的使用习惯，802.11N的传输速率已经可以完全应付高清影片的流畅传输，而传说中的数字家庭也可以由802.11N网络担当主角，撑起整个平台：无线播放高清媒体文件、无线控制家电产品、各种终端都无线，让你的家远离布线烦恼。 目前产品单调需要更多个性化产品问世 不过话又说回来，任何东西都是需要发展的，现在11N可以算是刚刚出道，所以还有许多可以改进的地方，譬如这次评测的产品除了提供无线上网之外，附加功能都比较少，让IT产品更个性，这是一个发展方向，让看不到的无线也能多姿多彩。 802. 11N横评第一波结束更多低价产品会接踵而来 这次评测历时1个月，在测试过程中又出现了多个新品，它们没有赶上这次横评很遗憾，但是我们还有的是机会，因为低价11N时代马上就要来临了，各个品牌都会有更多更优秀的产品放出，请继续关注泡泡网无线频道，更多的精彩会接踵而来.....