文档介绍：216 TD-SCDMA 移动通信系统
提高系统性能的选择方案。不仅在第三代移动通信系统,而且在未来的第四代移动通信系统
(或者称之为 Beyond 3G)也将广泛的采用智能天线的技术。
第 6 章 TD-SCDMA智能天线技术本章将对智能天线技术的原理、在 TD-SCDMA 系统中的应用,以及相应的系统性能进
行详细讲解,至于智能天线对系统无线资源管理算法性能的影响,则在后面的章节详细阐述,
本章主要集中于链路层和物理层性能研究。
智能天线原名为自适应天线阵列(AAA,Adaptive Antenna Array),最初应用于雷达、声
纳、军事通信等方面,主要用来完成空间滤波和定位,例如相控阵雷达就是其中一种采用较
简单自适应天线阵的军事产品。智能天线是移动通信研究人员把自适应天线阵应用于移动通 智能天线原理及关键技术
信的名称,英文名为 Smart Antenna 或 Intelligent Antenna。
移动通信传输环境较恶劣,由于多径衰落、时延扩展造成的符号间干扰 ISI(Inter-Symbol 下面主要给出智能天线基本概念和技术,包括天线阵列的模型、智能天线的信号模型、
Interference)、FDMA 和 TDMA 系统(如 GSM)I, 多径传播、空间分集以及一些分集接收的方法等。
Co-Channel Interference)、CDMA 系统中的多址干扰 MAI(Multiple Access Interference)等都
使链路性能变差、系统容量下降,而我们所熟知的均衡、码匹配滤波、RAKE 接收、信道编 天线阵列
译码技术等都是为了对抗或者减小这些干扰的影响。这些技术实际利用的都是时域、频域信
息,但实际上的有用信号,其时延样本(Delay Version)和干扰信号在时域、频域存在差异天线阵列由多个空间分隔的天线阵元组成,每个天线的输出通过接收端的多个输入接收
的同时,在空域(到达角 DOA,Direction Of Arrival)也存在差异,分集天线(Antenna Diversity), 机合并在一块,如图 6-1。原来传统的天线是 360 度全向角度,接收天线只能以固定的方式
特别是扇区天线(Sector Antenna)可看作是对这部分区域资源的初步利用,而要更充分地利处理信号。天线阵列是空间到达角度或者说是扩展角度的函数,接收机可以在这个角度的范
用它只有采用智能天线技术。围内对接收的信号进行检测处理,可以动态地调整一些接收机制来提高接收性能。这也是人
智能天线是一种收缩性较好的技术,在移动通信发展的早期,运营商为节约投资,总是们称之为“智能天线”的原因。
希望用尽可能少的基站覆盖尽可能大的区域,这就意味着用户的信号在到达 BTS(基站收发天线阵元
信设备)前可能经历了较长的传播路径,有较大的路径损耗,为使接收到的有用信号不至于
低于门限值,可能增加移动台的发射功率,或者增加基站天线的接收增益,由于移动台(特
别是手机)的发射功率通常是有限的,真正可行的是增加天线增益,相对而言用智能天线实 12 M
现较大增益比用单天线容易。 L
而在移动通信发展的中晚期,为增加系统容量、支持更多满意用户,需要收缩小区范围、
降低频率复用系数提高频率利用率,通常采用的方法是小区分裂和扇区化,随之而来的是干多输入接收机
扰增加,原来被距离(其实是借助路径损耗)I 和 MAI 有较大比例的增加了。
但利用智能天线,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,低增益旁瓣或者零陷对准主要的干扰信号, 图 6-1 天线阵列示意图
从而可更有效地抑制干扰,更大比例地降低频率复用因子,同时支持更多用户。从某种角度 1. 天线阵列分类
我们可将智能天线看作是更灵活、主瓣更窄的扇区天线。根据到达天线阵列的信号的相关性,可以将天线阵列分为两种情况:
智能天线的另外一个好处是可减小多径效应。CDMA 中利用 RAKE 接收机可对时延差
到达天线阵列的信号完全相关的情况。每个阵元上的信号以相同的方式衰落。这时
大于一个码片的多条路径进行分离和相干合并,而借助智能天线可以对时延不可分但角度可要求阵元之间的间隔很小,一般要比半个波长还要小。此类天线是我们下面将要讨
分的多径进行进一步分离,从而更有效减小多径效应。同时智能天线用在上行接收机端,也论的智能天线。
可以与矢量的信道估计,DoA 的估计以及联合检测(Joint Detection)等技术结合,使系统的
到达天线阵列的信号完全不相关情况。此时每个阵元上的信号可以认为经过相互独
性