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TD-SCDMA系统的智能天线技术
 
慧聪网   2006年1月4日11时44分   信息来源:人民邮电报    

  智能天线的基本概念

  近年来,智能天线技术已经成为移动通信中最具有吸引力的技术之一。智能天线采用空分多址(SDMA)技术,利用信号在传输方向上的差别,将同频率或同时隙、同码道的信号区分开来,最大限度地利用有限的信道资源。与无方向性天线相比较,其上、下行链路的天线增益大大提高,降低了发射功率电平,提高了信噪比,有效地克服了信道传输衰落的影响。同时,由于天线波瓣直接指向用户,减小了与本小区内其它用户之间,以及与相邻小区用户之间的干扰,而且也减少了移动通信信道的多径效应。CDMA系统是个功率受限系统,智能天线的应用达到了提高天线增益和减少系统干扰两大目的,从而显著地扩大了系统容量,提高了频谱利用率。

  智能天线在本质上是利用多个天线单元空间的正交性,即空分多址复用(SDMA)功能,来提高系统的容量和频谱利用率。这样,TD-SCDMA系统充分利用了CDMA、TDMA、FDMA和SDMA这四种多址方式的技术优势,使系统性能最佳化。

  智能天线的核心在于数字信号处理部分,它根据一定的准则,使天线阵产生定向波束指向用户,并自动地调整系数以实现所需的空间滤波。智能天线须要解决的两个关键问题是辨识信号的方向和数字赋形的实现。

  智能天线的工作原理

  TD-SCDMA的智能天线使用一个环形天线阵,由8个完全相同的天线元素均匀地分布在一个半径为R的圆上所组成。智能天线的功能是由天线阵及与其相连接的基带数字信号处理部分共同完成的。该智能天线的仰角方向辐射图形与每个天线元相同。在方位角的方向图由基带处理器控制,可同时产生多个波束,按照通信用户的分布,在360°的范围内任意赋形。为了消除干扰,波束赋形时还可以在有干扰的地方设置零点,该零点处的天线辐射电平要比最大辐射方向低约40dB。TD-SCDMA使用的智能天线当N=8时,比无方向性的单振子天线的增益分别大9dB(对接收)和18dB(对发射)。每个振子的增益为8dB,则该天线的最大接收增益为17dB,最大发射增益为26dB。由于基站智能天线的发射增益要比接收增益大得多,对于传输非对称的IP等数据、下载较大业务信息是非常适合的。

  智能天线的主要功能

  根据以上基本原理,在CDMA系统(无论是TDD或FDD方式)中,采用智能天线和波束赋形技术,能够在多个方面大大改善通信系统的性能,概括地讲主要有:提高了基站接收机的灵敏度,提高了基站发射机的等效发射功率,降低了系统的干扰,增加了CDMA系统的容量,改进了小区的覆盖,降低了无线基站的成本。

  由于采用智能天线后,应用波束赋形技术显著提高了基站的接收灵敏度和等效发射功率,能够大大降低系统内部的干扰和相邻小区之间的干扰,从而使系统容量扩大一倍以上;同时也可以使业务高密度的市区和郊区所要求的基站数目减少。在业务稀少的乡村,无线覆盖范围将增加一倍,这也意味着在所覆盖的区域的基站数目降至通常情况的1/4。天线增益的提高也能够降低高频功率放大器(HPA)的线性输出功率。因为HPA的费用占收发信机成本的主要部分。所以,智能天线的采用将显著降低运营成本、提高系统的经济效益。


 

 
 
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