智能天线在第3代移动通信中的应用研究( 二 )


2.2在TD-SCDMA系统中的应用
TD-SCDMA(时分同步的码分多址)智能天线的高效率是基于上行链路和下行链路的无线路径的对称性(无线环境和传输条件相同)而获得的 。此外,智能天线可减少小区间干扰,也可减少小区内干扰 。智能天线的这些特性可显著提高移动通信系统的频谱效率 。
TD-SCDMA系统的智能天线是由8个天线单元的同心阵列组成的,直径为25cm 。同全方向天线相比,它可获得较高的增益 。其原理是使一组天线和对应的收发信机按照一定的方式排列和激励,利用波的干涉原理可以产生强方向性的辐射方向图,使用DSP(数字信号处理器)使主瓣自适应地指向移动台方向,就可达到提高信号的载干比,降低发射功率等目的 。智能天线的上述性能答应更为密集的频率复用,使频谱效率得以显著地提高 。
由于每个用户在小区内的位置都是不同的 。这一方面要求天线具有多向性,另一方面则要求在每一独立的方向上,系统都可以跟踪个别的用户 。通过DSP控制用户的方向测量使上述要求可以实现 。每用户的跟踪通过到达角进行测量 。在TD-SCDMA系统中,由于无线子帧的长度是5ms,则至少每秒可测量200次,每用户的上下行传输发生在相同的方向,通过智能天线的方向性和跟踪性,可获得其最佳的性能 。
TDD(时分双工)模式的TD-SCDMA的进一步的优势是用户信号的发送和接收都发生在完全相同的频率上 。因此在上行和下行2个方向中的传输条件是相同的或者说是对称的,使得智能天线能将小区间干扰降至最低,从而获得最佳的系统性能 。
3、对系统性能的改善及需解决的问题
3.1智能天线对系统性能的改善
智能天线可以明显改善无线通信系统的性能,提高系统的容量 。具体体现在下列方面:

;1)提高频谱利用率 。采用智能天线代替普通天线,提高小区内频谱复用率,可以在不新建或尽量少建基站的基础上增加系统容量,降低运营商成本 。
2)迅速解决稠密市区容量瓶颈 。智能天线应能答应任一无线信道与任一波束配对,这样就可按需分配信道,保证呼叫阻塞严重的地区获得较多信道资源,等效于增加了此类地区的无线网络容量 。
3)抑制干扰信号 。智能天线对来自各个方向的波束进行空间滤波 。它通过对各天线元的激励进行调整,优化天线阵列方向图,将零点对准干扰方向,大大提高阵列的输出信干比,改善了系统质量,提高了系统可靠性 。对于软容量的CDMA系统,信干比的提高还意味着系统容量的提高 。
4)抗衰落 。高频无线通信的主要问题是信号的衰落,普通全向天线或定向天线都会因衰落使信号失真较大 。假如采用智能天线控制接收方向,自适应地构成波束的方向性,可以使得延迟波方向的增益最小,降低信号衰落的影响 。智能天线还可用于分集,减少衰落 。
5)实现移动台定位 。采用智能天线的基站可以获得接收信号的空间特征矩阵,由此获得信号的功率估值和到达方向 。通过此方法,用2个基站就可将用户终端定位到一个较小区域 。由于目前蜂窝移动通信系统只能确定移动台所处的小区,因此移动台定位的实现可以使许多与位置有关的新业务得以方便地推出,而发展新业务是目前移动运营商提升ARPU(averagerevenueperuser)值、加强自身竞争力的必然手段 。
3.2在实际应用中需要解决的问题
智能天线技术对无线通信,非凡是CDMA系统的性能提高和成本下降都有巨大的好处 。但是,在将智能天线用于CDMA系统时,必须考虑所带来的问题,并在标准和产品设计上解决这些问题 。
3.2.1全向波束和赋形波束

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