طراحی یک آنتن آرایهاي هوشمند با قابلیت تنظیم زاویه کجی دلخواه براي کار در شبکههاي نسل سوم (WCDMA)

Transcript

1 " ج ه ع ی- &و $# ی «ا ل 56 رو 3 نا / س کار*دی» سال دوم شماره 3 پاییز 393 ص 5-57 طراحی یک آنتن آرایهاي هوشمند با قابلیت تنظیم زاویه کجی دلخواه براي کار در شبکههاي نسل سوم (WCDMA) محمدرضا سلیمی * سید حسن صدیقی - کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی برق موسسه آموزش عالی پویش - استادیار دانشکده فناوريهاي نوین دانشگاه علم و صنعت ایران (تاریخ دریافت: 94/6/6 تاریخ پذیرش: 94/9/7) چکیده: در این مقاله طراحی یک آنتن آرایهاي هوشمند با زاویه کجی دلخواه و حذف اثر تداخل بهمنظور بهکارگیري در شبکه نسل سوم تلفن همراه اراي ه شده است. در سیستمهاي مخابرات سلولی نسل سوم با توجه به اهمیت کنترل تداخل افزایش سطح توان دریافتی و ارسالی به کاربر اصلی جهت بهبود در کیفیت و سرعت انجام فرایند بهینهسازي شبکه سلولی داشتن آنتنی که بتوان با یک روش هوشمند و برنامهپذیر زاویه تیلت آن را تغییر داد بسیار مطلوب است. در طرح آنتن آرایهاي اراي هشده از یک المان آنتن دوقطبی استفاده شده است که بهره آن با استفاده از یک بازتابنده افزایش یافته است. روش اراي ه شده براي شکلدهی بیم دیجیتال امکان ایجاد پترن تشعشعی با زوایه کجی دلخواه و حذف اثر تداخل را به دست میدهد. نتایج اراي هشده براي ایجاد کجی در زوایاي مختلف و حذف تداخل در زوایاي دلخواه نشاندهنده توانایی انعطاف و مزیت آنتن پیشنهادي در مقایسه با آنتنهاي اراي هشده در مراجع میباشند. واژههاي کلیدي: مخابرات سلولی زاویه کجی شکلدهی بیم دیجیتال - مقدمه طی سه دهه اخیر همزمان با رشد چشمگیر تقاضا جهت سرویسهاي تلفن سیار شبکه هاي سلولی نیز رشد سریعی داشتهاند. در این میان مسي له ایجاد پوشش مطلوب و نیز تامین ظرفیت لازم جهت سرویسهاي مورد تقاضاي مشترکین و سرویسهاي جدید همچون سرویس داده و ویدي و که پهناي باند بیشتري را نیاز دارند چالش اصلی شرکتهاي سرویسدهنده بوده است. شایان ذکر است شبکه نسل سوم 3 G که با عنوان WCDMA هم شناخته میشود در راستاي اراي ه بهترین سرویس شامل داده و صوت با حداکثر کیفیت و براي بیشترین تعداد ممکن کاربران راهاندازي شده است. با توجه به اینکه تداخل فرکانسی مهمترین شاخص در تعیین میزان و کیفیت سرویسدهی به کاربران شبکه نسل سوم میباشد اهمیت کنترل و بهینهسازي پوششی آنتنها بیشتر از نسلهاي قبل احساس میشود. لذا هدف بسیاري از پژوهشهاي انجامشده ایجاد شرایطی است که این تغییرات در سریعترین زمان و با کمترین هزینه ممکن انجام گیرد. در شبکههاي سلولی کنونی پس از بررسیهاي لازم توسط تیم بهینهسازي و تحلیل شبکه و در راستاي کنترل تداخل و ظرفیت بهبود پوشش و کیفیت مکالمات ارتقاء نرخ بیت انتقال دیتا تغییر در زاویه کجی آنتن سلول مربوطه در دستور کار قرار میگیرد. تغییر زاویه کجی عموما به شیوه مکانیکی و از طریق تغییر کلی بدنه آنتن به زاویهاي خاص و یا از طریق الکتریکی انجام میگردد. در روش الکتریکی مجموعه اختلافدهنده فازي در داخل آنتن قرار گرفته است که براساس فرمان بیرونی تنظیم شده و باعث چرخش پترن آنتن در راستاي مدنظر میگردد. یکی از تفاوتهاي اصلی روش ایجاد کجی الکتریکی نسبت به کجی مکانیکی آن است که با افزایش زاویه کجی الکتریکی شکل دایروي سلول تقریبا ثابت مانده و شعاع آن کمتر میشود در حالیکه با افزایش زاویه کجی مکانیکی شکل دایروي سلول به بیضی تغییر کرده و کنترل شعاع سلولی در زوایاي نیمتوان (3dB) پرتو کمتر میباشد. در واقع تغییر زاویه کجی مکانیکی و یا الکتریکی تغییر اندازه ناحیه پوششی سلول را به دنبال خواهد داشت[ ]. مهمترین ایراد در * ایمیل نویسنده پاسخگو: sedighy@iust.ac.ir

2 پژوهشی مجلهعلمی- سالدوم شماره 3 پاییز 393 ا ل.- رو*(نا '& سکار!دی 5 هر دو روش مکانیکی و الکتریکی ایجاد کجی تغییر شکل کلی پترن میباشد به طوريکه نمیتوان زاویهاي خاص را جهت تمرکز پترن آنتن نشانه گرفت و یا در زاویهاي خاص صفر یا همان نول ایجاد کرد. ایجاد نول در شبکههاي نسل سوم بسیار حاي ز اهمیت میباشد چرا که در نسل سوم شبکه تلفن همراه هر کاربر براي کاربر دیگر تداخل محسوب می شود []. اثر کجی آنتن بر روي پارامترهاي شبکه در مراجع [ و 3 ] مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. در مرجع [4] اثر مدل تقریبی پترن سهبعدي آنتن در شبکه 3 تحلیل شده است. مراجع دیگري G-LTE طراحی آنتن با امکان تغییر کجی الکتریکی آنتن را مورد بررسی قرار دادهاند. استفاده از تکنیکهاي هوشمند جهت شکلدهی پرتو یکی از مو ثرترین راهکارها براي ایجاد کجی الکتریکی براي بهرهبرداري بهینه از تجهیزات شبکه مخابرات سلولی میباشد. در این روش پرتو تشعشعی آنتنهاي آرایهاي تحت توان زاویه و پهناي بیم مناسب کاربران را هدفگیري و ردیابی مینمایند. با استفاده از این آنتنها توان شبکه در ناحیههایی که تراکم مشترکین بیشتر است متمرکز شده و در نواحی کمتراکم اندك خواهد بود. با حرکت مشترکین از محلهاي پرتراکم به سمت محلهاي کمتراکم پرتوهاي تشعشعی آرایه آنتنی متناسب با وضعیت جدید تغییر جهت و زاویه داده و اندازه توان نیز تنظیم میگردد. در نتیجه ظرفیت سرویسدهی شبکه میتواند تا حداکثر مقدار طراحیشده افزایش یافته و کیفیت سرویس نیز بهطور فوقالعادهاي بهبود یابد. در مرجع [5] از روش شکلدهی بیم دیجیتال با استفاده از روش کمینه مربعات براي طراحی آنتن هوشمند در شبکههاي سلولی استفاده شده است اما در مورد طراحی المانهاي آنتن بحثی اراي ه نگردیده است. در [6] یک روش خودبهینه براي ایجاد کجی مناسب در آنتن اراي ه شده است. در [7] یک آنتن با پلاریزاسیون دایروي طراحی شده است و براساس طرح اراي هشده یک آرایه آنتنی 4 تایی با امکان تغییر زاویه کجی با فازدهی به المانهاي آنتنی طراحی شده است. Ku اما در ساختار آنتن اراي هشده امکان تغییر زاویه کجی به صورت دلخواه وجود ندارد. در مرجع [8] یک آنتن دو بعدي براي کار در باند براي شکلدهی بیم در کاربردهاي 5 G اراي ه شده است. امکان تغییر بیم اصلی آنتن در صفحه افقی در مرجع [9] مورد بررسی قرار گرفته است. در ساختار این آنتن شبه هوشمند جهت بیم اصلی آن با تغییر فاز المانهاي آنتنی که بر روي محیط یک دایره توزیع شدهاند تغییر میکند. در [] یک آرایه آنتنی با المانهاي دوقطبی و شبیهسازي شده است. اگر چه در این ساختار امکان تغییر زاویه کجی وجود دارد اما نتایج اراي هشده تنها براي زوایه کجی صفر درجه میباشد. بهعلاوه امکان حذف اثر تداخلها در ساختار آنتن آرایه معرفی شده وجود ندارد. در این مقاله یک آنتن آرایهاي هوشمند با قابلیت ایجاد کجی در زاویه دلخواه و با حذف اثر تداخلها طراحی و شبیهسازي شده است. به این منظور ابتدا المان آنتن به منظور استفاده در شبکههاي سلولی نسل سوم طراحی و بهینهسازي شده است. ساختار آرایه آنتنی معرفی شده متشکل از المانهاي دو قطبی بوده که الگوي تشعشعی آن با استفاده از یک بازتابنده بهبود یافته است. سپس روش شکلدهی بیم دیجیتال بهمنظور ایجاد کجی در زاویه معین و حذف اثر تداخل سایر کاربرها در زوایاي دلخواه اراي ه شده است. در این روش ضرایب وزندهی مناسب استخراج شده که میتوانند در بخش پردازنده به سیگنالهاي نمونهبرداريشده از المانهاي آنتنی اعمال شوند. در انتها نیز به منظور تایید روش اراي ه شده آنتن با زاویه کجیهاي 5 درجه و زوایاي تداخل دلخواه طراحی و شبیهسازي شده است. همچنین الگوي آرایه در شبیهسازي تمام موج با وزندهیهاي محاسبهشده رسم شده است. نتایج بهدستآمده در شبیهسازي تمام موج روش تحلیل اراي هشده را تایید میکند. - ساختار و هندسه آنتن آرایهاي ساختار آنتن آرایهاي پیشنهادي در شکل () نشان داده شده است. آنتن آرایهاي از 7 المان تشعشعی که به صورت خطی و در راستاي محور y cm چیده شدهاند تشکیل شده است. فاصله بین المانها 8 در نظر گرفته شده است که حدودا معادل نصف طول موج در فرکانس طراحی یعنی Gz cm میباشد. در نتیجه اثر تزویج متقابل بین المانهاي آنتنی قابل صرفنظر خواهد بود. ابعاد کلی آرایه نیز 4/8 6 6 میباشد. تک المان آنتنی طراحیشده نیز در شکل () نشان داده شده است. این آنتن یک دوقطبی میباشد که بر روي یک برد FR4 چاپ شده است. ابعاد المان آنتنی و آرایه در جدول () آورده شده است. پارامتر جدول (). ابعاد تک المان آنتن مقدار mm L W l w h

3 طراحییکآنتنآرایهايهوشمندباقابلیتتنظیمزاویهکجیدلخواه...: محمدرضا سلیمی و سیدحسن صدیقی 53 المان آنتن آرایه آنتن -5 S, db - -5 w=3cm w=6 cm w=8 cm Frequency, Gz q tilt z x z y الف S(t) - o -9 o -6 o i M (t) i (t) -5 o -3 o y Interference q M q q -8 o o db شکل ( ).نمایی از آنتن تک المان و آرایه طراحیشده 5 o o 9 o 6 o بهمنظور افزایش بهره آنتن و کاهش لوب پشتی آن از یک 3 o صفحه بازتابنده در پشت آنتن استفاده شده است. لازم به ذکر است که وجود این صفحه بهمنظور نصب آنتن بر روي دکل در کاربردهاي عملی اجتنابناپذیر میباشد. بهمنظور انتخاب ابعاد بهینه بازتابنده از نرمافزار تحلیل تمامموج FSS استفاده شده است. نتایج این تحلیل در شکل () نشان داده شده است. همانطور که مشاهده میشود با افزایش ابعاد صفحه بازتابنده سطح لوب پشتی آنتن کاهش یافته و بهره آنتن افزایش مییابد اما تطبیق امپدانس ورودي آنتن تغییر چندانی نمیکند. بهره آنتن به- ازاي عرض 6 3 9/7 میباشد. 8 به ترتیب 3/7 5/6 و db و cm به عبارت دیگر با افزایش ابعاد این صفحه بهره آنتن نیز افزایش پیدا میکند. به منظور طراحی آنتن عرض صفحه بازتابنده 6 cm انتخاب میگردد. همچنین همانطور که در شکل ملاحظه میشود بازه فرکانسی کاري آنتن براي باند شبکه نسل سوم یعنی از 7 تا ب -5 o -8 o 5 o - o o -9 o 9 o ج -6 o 6 o -3 o o db S 3 o شکل (). الف) نمودار آنتن تک المان ب) پترن تشعشعی آنتن به ازاي عرضهاي مختلف بازتابنده در صفحه zy ج) پترن تشعشعی آنتن به ازاي عرضهاي مختلف بازتابنده در صفحه.zx مگاهرتز در نظر گرفته شده که در تمامی این باند نمودار S آنتن مقادیر قابل قبولی اراي ه مینماید.

4 54 3- طراحی آنتن با زاویه کجی دلخواه فرض کنید یک آرایه با المان آنتنی داریم. در این صورت خروجی آرایه را میتوان بهصورت زیر نوشت: که در این رابطه نشانگر بردار مختلط مشاهده هر آنتن آرایه برحسب زمان میباشد. همچنین w=[w, w,..., w n ] نیز بردار وزن دهی المانهاي آرایه در نظر گرفته شده اند. لازم به ذکر است که در متن این مقاله بالانویس (.) به منظور نمایش هرمیتین یک ماتریس استفاده شده است. همچنین مقادیر ماتریسی نیز با حروف توپر نشان داده شدهاند. میتوان مولفههاي بردار سیگنال دریافتی در المانهاي آنتن را نیز بهصورت زیر نوشت: که s(t) سیگنال مطلوب در راستاي زاویه کجی دلخواه (t) i i سیگنال- هاي نامطلوب تداخل که توسط سایر کاربران ایجاد میشوند و بردار راهنماي a i درایهاي آرایه در راستاي θ i است. در واقع در این رابطه سیگنال مشاهدهشده در هر المان به تفکیک سیگنال مطلوب (t)) (X s و سیگنال تداخل (t)) (X i آمده است. خروجی آرایه براساس رابطه () را میتوان بهصورت زیر نوشت: y(t) = W X = W X + W X (3) s I بهمنظور اطمینان از داشتن سیگنال بدون اعوجاج در خروجی از روش کمینه واریانس استفاده میکنیم. در این روش هدف آن است که نویز خروجی کمینه شود. بهمنظور اطمینان از داشتن خروجی مناسب در زوایه کجی مدنظر بایستی رابطه زیر برقرار باشد: پژوهشی مجلهعلمی- سالدوم شماره 3 پاییز 393 ا ل.- رو*(نا '& سکار!دی اگر سیگنالهاي تداخلی میانگین صفر داشته باشند آنگاه میانگین سیگنال خروجی به صورت زیر خواهد بود: E [ y ( t )] = s ( t ) ( 6) واریانس خروجی آرایه نیز به صورت زیر محاسبه میگردد: σ = E[ y(t)-s(t) ] = E[ w X I ] = w Ruu w (7) ماتریس همبستگی بین سیگنالهاي نامطلوب که در این رابطه R UU دریافتی از هر المان آنتنی میباشد که با استفاده از رابطه () بهصورت زیر قابل محاسبه است: R uu = E[X I (t)x I (t)] = [a a... a ].[a a... a ] (8) توجه داشته باشید که سطح توان سیگنالهاي تداخل یکسان و یک در نظر گرفته شده است. براي کاهش واریانس خروجی که معادل کاهش اثر تداخلهاي پیرامون آن خواهد بود از روش ضرایب لاگرانژ استفاده میکنیم [ و ]. در روش لاگرانژ میتوان تابع ارزش را بهصورت زیر نوشت: L(w,λ) = w Ruuw +λ(w a -) ( 9) که در این رابطه λ ضرایب لاگرانژ و L(w,λ) تابع ارزش میباشد. پاسخ این معادله را میتوان به سادگی با مشتقگیري برحسب w و λ Y(t) = w X(t) () X(t) = [x (t), x (t),...,x (t)] i (t) i (t) X(t) = a s(t) + [a a... a ].. = X (t) + X (t) s I é ù ê ú ê ú ê ú êë i M (t) úû () محاسبه نمود. در نتیجه ضرایب بهینه با استفاده از رابطه زیر محاسبه میگردند [ و ]: این ضرایب وزنی محاسبهشده در بخش پردازنده به سیگنالهاي نمونهبرداريشده از المانهاي آنتنی اعمالشده و پترن مناسب با جمع این سیگنالهاي وزندهیشده براساس رابطه (3) بهدست خواهد آمد. - R a uu w = - a R a uu () در واقع این رابطه بدان معناست که خروجی آرایه به ازاي سیگنال θ ٠ مطلوب که در راستاي قید به معادله (3) داریم: میباشد بدون اغتشاش باشد. با اعمال این 4- شبیهسازي و تحلیل آنتن به منظور ارزیابی توانایی روش اراي هشده در ایجاد زاویه کجی مناسب در راستاي مدنظر قرارگیري کاربر و نیز حذف اثر سیگنالهاي تداخل در زوایاي مفروض قرارگیري کاربران الگوریتم اراي هشده شبیهسازي شده است. سیگنالهاي تداخل ناشی از سه کاربر در W a = (4) y(t) = s(t) + w X I (t) ( 5)

5 طراحییکآنتنآرایهايهوشمندباقابلیتتنظیمزاویهکجیدلخواه...: محمدرضا سلیمی و سیدحسن صدیقی 55 در حالتهاي فوق و مندرج در جدول () در نرمافزار FSS اعمال شده است. نتایج در شکل (4) اراي ه شده است. همانطور که در شکل مشاهده میشود پترن آنتن در زاویاي 3 و 5- درجه داراي بهره بسیار کم میباشد و جهت کجی مدنظر را نیز داراست. به عبارت دیگر میتوان نتیجه گرفت که با توجه به کم بودن اثر تزویج متقابل بین المانها نتایج مشابهی با شکل (3) بهدست آمده است. زوایاي 5- و 3 درجه فرض شده است. همچنین زاویه کجی مناسب یا زاویه قرارگیري کاربر در زوایاي 5 و درجه در نظر گرفته شده است. ضرایب مناسب وزندهی المانها براساس رابطه () محاسبه شده که در جدول () آمده است. نتایج شبیهسازي الگوي آنتن در شکل( 3 ) نشان داده شده است. همانطور که در شکل ملاحظه میشود الگو در زوایاي مدنظر کجی پیدا کرده است. - o -9 o -6 o جدول (). ضرایب محاسبه شده در زاویاي کجی مختلف 5 o -3 o -8 o -3 - db - o 5 o 3 o o 9 o 6 o شکل ( 4 ).پترن تشعشعی آنتن در صفحه zy حاصل از تحلیل تمام موج FSS بهازاي زاویاي کجی مختلف و با وجود تداخلهاي در زوایاي 5- و 3 درجه بهره آنتن پهناي بیم آنتن و حداکثر سطح لوب فرعی آن در این سه زاویه کجی مختلف نیز در جدول (3) اراي ه شده است. جدول (3). مشخصات آنتن در سه حالت زاویه کجی مختلف زاویه کجی بهره پهناي بیم 3dB (درجه) حداکثر سطح لوب فرعی (db) - / 54 4 / 4 3 / Radiation Pattern, db qt= qt=5 qt= q, deg - / 94-3 / 8 4 / 55 4 / 34 / 96 3 / 37 5 درجه درجه شکل ( 3 ).پترن تشعشعی آنتن در صفحه zyبه ازاي زاویاي کجی مختلف و با وجود تداخلهاي در زوایاي 5- و 3 درجه. اثر تزویج متقابل آنتنهاي لحاظ نشده است. همچنین در محلهاي تداخل (زوایاي 5- و 3 درجه) بهره آنتن صفر شده که باعث حذف اثر تداخل میگردد. این نتایج با فرض یکسان بودن پترن المانها بدون اثر تزویج مشترك اراي ه شده است. به منظور شبیهسازي کامل آنتنها ضرایب وزنی آنتن محاسبهشده همانطور که مشاهده میشود بهره و پهناي بیم آنتن در زوایه کجی مختلف تقریبا تغییري نکرده است درحالی که حداکثر سطح لوب فرعی آن تغییر یافته است. براي درك بهتر عملکرد تشعشعی آنتن الگوي سهبعدي آنتنها که از نرم افزار FSS استخراج شده

6 56 است در دو زاویه کجی و درجه در شکل (5) نشان داده شده است. پژوهشی مجله علمی- سال دوم شماره 3 پاییز 393 ا ل.- رو*(نا '& سکار!دی پهناي بیم 3 db و حداکثر سطح لوب فرعی آنتن در این سه حالت نیز در جدول (5) اراي ه شده است. همانطور که مشاهده میشود پهناي بیم آنتن در هر سه حالت تقریبا یکسان است اما حداکثر سطح لوب فرعی با افزایش زوایاي تداخل کاهش چشمگیري پیدا میکند. Radiation Pattern Case A Case B Case C q, deg شکل (5). الگوي سهبعدي تشعشعی آنتن بهازاي زوایه کجی صفر و بهمنظور ارزیابی بیشتر روش اراي هشده در حذف تداخل در زوایاي مختلف سه حالت مختلف دیگر نیز شبیهسازي شده است. این سه حالت در جدول (4) اراي ه شده است. جدول (4). ضرایب محاسبه شده در سه حالت مختلف شکل (6). الگوي تشعشعی آنتن در صفحه zy به ازاي سه حالت اراي هشده در جدول () جدول (5). سه حالت طراحی آنتن با زوایاي تداخل متفاوت و زاویه تلیت درجه حالت زوایاي تداخل (درجه) پهناي بیم 3dB (درجه) بهره db حداکثر سطح لوب فرعی (db) -4 / / 65 5 / 5 6 A -7 / 85 / 68 5 / 6 6 و -5 B -9 / 45 / 68 5 / 6 و 5- و 3 C 5- نتیجهگیري در این مقاله فرآیندي بهینه در راستاي تغییر زاویه کجی و حذف اثر نویزهاي تداخل سایر کاربران در شبکههاي نسل سوم مخابرات سلولی اراي ه شد. الگوریتم و مدل اراي ه شده روشی منعطف و برنامهپذیر را با استفاده از روش شکلدهی بیم دیجیتال به این منظور اراي ه میدهد. در طرح آنتن اراي ه شده ابتدا یک آنتن مناسب و بهینه براي آرایه معرفی شده است. نتایج شبیهسازي اراي هشده موید آن است که روش اراي ه شده قابلیت تنطیم کجی آنتن را به سادگی داراست. بهعلاوه امکان حذف اثر نویزهاي ناشی از تداخلها را به سادگی فراهم میکند. این ویژگیها با کنترل تداخل و افزایش توان زاویه کجی قرارگیري کاربر اصلی براي همه حالتها بهصورت یکسان و درجه فرض شده است. در حالت A یک زاویه تداخل B در حالت دو زاویه تداخل و در حالت C سه زاویه تداخل لحاظ شده است. بهمنظور بررسی واضحتر عملکرد الگوریتم در این سه حالت الگوي تشعشعی آنتن برحسب db در این سه حالت در شکل (6) نشان داده شده است. همانطور که مشاهده میشود الگوریتم در زوایاي تداخل مفروض بهره بسیار کمی ایجاد کرده است که باعث حذف تقریبا کامل اثر تداخل خواهد شد. همچنین ضرایب محاسبهشده در این سه حالت نیز در جدول (4) اراي ه شده است.

7 طراحی یک آنتن آرایهاي هوشمند با قابلیت تنظیم زاویه کجی دلخواه... : محمدرضا سلیمی و سیدحسن صدیقی 57 [6] R. Razavi, Self-optimisation of antenna beam tilting in lte networks, Vehicular Technology Conference (VTC Spring), IEEE 75th. IEEE,. [7] J. Rumold and M. Gottl, Dual Polarized Adaptive Antenna Arrays for Mobile Communication Systems, ITG FACBERICT, pp. 39-3, 3. [8] R. Wonil, et al, Millimeter-wave beamforming as an enabling technology for 5G cellular communications: theoretical feasibility and prototype results, Communications Magazine, IEEE 5., pp. 6-3, 4. [9] Y. Alfadhl, et al, Design and Testing of a Compact Semi-Smart' Base Station Antenna in Cellular etworks, Antenna Technology: Small and Smart Antennas Metamaterials and Applications, 7. IWAT'7. International Workshop on IEEE, 7. [] M. Wang, et al, Design and simulation of dipole and cable-fed network of TD-SCDMA smart antenna, Communications and Mobile Computing, 9. CMC'9. WRI International Conference on. vol., IEEE, 9. [] C. A. Balanis, Antenna theory: analysis and design, John Wiley & Sons, vol., 5. [] B. G. Frank, Smart antennas for wireless communications with MATLAB, McGraw-ill, 5. سیگنال ظرفیت سرعت و سایر پارامترهاي شبکه در نسل سوم را به صورت چشمگیري ارتقا میدهد. 6- مراجع [] I. Forkel, et al, The effect of electrical and mechanical antenna down-tilting in UMTS networks, 3G Mobile Communication Technologies,. Third International Conference on (Conf. Publ. no. 489), IET,. [] T. Isotalo, J. iemelä, and J. Lempiäinen, Electrical antenna downtilt in UMTS network, In Proceedings of European Wireless Conference, pp. 65-7, 4. International Conference on 3G Mobile Communication Technologies, pp. 86 9,. [3] C. Beckman and B. Lindmark, The evolution of base station antennas for mobile communications, Electromagnetics in Advanced Applications, 7. ICEAA 7, International Conference on IEEE, 7. [4] L. Thiele, et al, Modeling of 3D field patterns of downtilted antennas and their impact on cellular systems, International ITG Workshop on Smart Antennas (WSA 9), 9. [5] D. Susmita, Smart antenna design for wireless communication using adaptive beam-forming approach, TECO 8-8 IEEE Region Conference IEEE, 8.

8 Journal of Applied Electromagnetics 6 Vol., o. 3, 5 (Serial o. 4) Smart Antenna Design with Arbitrary Tilit for Wireless Communication M. R Salimi, S.. Sedighy * School of ew Technologies, Iran University of Science and Technology (Receive: 5/8/8, Accept: 5//8) Abstract In this paper, a smart antenna with arbitrary down tilt is proposed for 3G wireless communication. In the third communication generation, the antenna downtilt is a common method used to adjust the interference conditions especially in urban scenarios with high base station density. The proposed antenna is able to tilt the antenna pattern in the desired direction as well as null in the interference directions. In the design procedure, the antenna element is designed and optimized to achieve the desired properties for 3G networks. Then a proper algorithm is used to minimize the noise variance in the antenna output. Finally, some simulations are performed to verify the proposed method. In these simulations, the antennas down tilts are considered as, 5 and degrees with arbitrary interference directions. Moreover, some antenna with different numbers of interferences are designed and simulated. These results verify the ability and capability of the proposed method. Keywords: Cellular Communication, tilt, null, smart antenna * Corresponding Author sedighy@iust.ac.ir