TD-SCDMA系統(tǒng)的智能天線技術(shù)

2019-11-03 09:13:45

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供稿：網(wǎng)友

智能天線的基本概念

　　近年來，智能天線技術(shù)已經(jīng)成為移動(dòng)通信中最具有吸引力的技術(shù)之一。智能天線采用空分多址（SDMA）技術(shù)，利用信號(hào)在傳輸方向上的差別，將同頻率或同時(shí)隙、同碼道的信號(hào)區(qū)分開來，最大限度地利用有限的信道資源。與無方向性天線相比較，其上、下行鏈路的天線增益大大提高，降低了發(fā)射功率電平，提高了信噪比，有效地克服了信道傳輸衰落的影響。同時(shí)，由于天線波瓣直接指向用戶，減小了與本小區(qū)內(nèi)其它用戶之間，以及與相鄰小區(qū)用戶之間的干擾，而且也減少了移動(dòng)通信信道的多徑效應(yīng)。CDMA系統(tǒng)是個(gè)功率受限系統(tǒng)，智能天線的應(yīng)用達(dá)到了提高天線增益和減少系統(tǒng)干擾兩大目的，從而顯著地?cái)U(kuò)大了系統(tǒng)容量，提高了頻譜利用率。

　　智能天線在本質(zhì)上是利用多個(gè)天線單元空間的正交性，即空分多址復(fù)用（SDMA）功能，來提高系統(tǒng)的容量和頻譜利用率。這樣，TD－SCDMA系統(tǒng)充分利用了CDMA、TDMA、FDMA和SDMA這四種多址方式的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使系統(tǒng)性能最佳化。

　　智能天線的核心在于數(shù)字信號(hào)處理部分，它根據(jù)一定的準(zhǔn)則，使天線陣產(chǎn)生定向波束指向用戶，并自動(dòng)地調(diào)整系數(shù)以實(shí)現(xiàn)所需的空間濾波。智能天線須要解決的兩個(gè)關(guān)鍵問題是辨識(shí)信號(hào)的方向和數(shù)字賦形的實(shí)現(xiàn)。

智能天線的工作原理

　　TD－SCDMA的智能天線使用一個(gè)環(huán)形天線陣，由8個(gè)完全相同的天線元素均勻地分布在一個(gè)半徑為R的圓上所組成。智能天線的功能是由天線陣及與其相連接的基帶數(shù)字信號(hào)處理部分共同完成的。該智能天線的仰角方向輻射圖形與每個(gè)天線元相同。在方位角的方向圖由基帶處理器控制，可同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)波束，按照通信用戶的分布，在360°的范圍內(nèi)任意賦形。為了消除干擾，波束賦形時(shí)還可以在有干擾的地方設(shè)置零點(diǎn)，該零點(diǎn)處的天線輻射電平要比最大輻射方向低約40dB。TD－SCDMA使用的智能天線當(dāng)N＝8時(shí)，比無方向性的單振子天線的增益分別大9dB（對(duì)接收）和18dB（對(duì)發(fā)射）。每個(gè)振子的增益為8dB，則該天線的最大接收增益為17dB，最大發(fā)射增益為26dB。由于基站智能天線的發(fā)射增益要比接收增益大得多，對(duì)于傳輸非對(duì)稱的ip等數(shù)據(jù)、下載較大業(yè)務(wù)信息是非常適合的。

智能天線的主要功能

　　根據(jù)以上基本原理，在CDMA系統(tǒng)（無論是TDD或FDD方式）中，采用智能天線和波束賦形技術(shù)，能夠在多個(gè)方面大大改善通信系統(tǒng)的性能，概括地講主要有：提高了基站接收機(jī)的靈敏度，提高了基站發(fā)射機(jī)的等效發(fā)射功率，降低了系統(tǒng)的干擾，增加了CDMA系統(tǒng)的容量，改進(jìn)了小區(qū)的覆蓋，降低了無線基站的成本。

　　由于采用智能天線后，應(yīng)用波束賦形技術(shù)顯著提高了基站的接收靈敏度和等效發(fā)射功率，能夠大大降低系統(tǒng)內(nèi)部的干擾和相鄰小區(qū)之間的干擾，從而使系統(tǒng)容量擴(kuò)大一倍以上；同時(shí)也可以使業(yè)務(wù)高密度的市區(qū)和郊區(qū)所要求的基站數(shù)目減少。在業(yè)務(wù)稀少的鄉(xiāng)村，無線覆蓋范圍將增加一倍，這也意味著在所覆蓋的區(qū)域的基站數(shù)目降至通常情況的1/4。天線增益的提高也能夠降低高頻功率放大器（HPA）的線性輸出功率。因?yàn)镠PA的費(fèi)用占收發(fā)信機(jī)成本的主要部分。所以，智能天線的采用將顯著降低運(yùn)營成本、提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

摘自　人民郵電報(bào)

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