文档介绍：目录
TD-SCDMA系统的智能天线技术 1
智能天线和空间分集接收技术 2
智能天线技术在GSM网络中的应用 6
智能天线的关键技术 9
智能天线技术及在移动通信中的应用 11
智能天线在CDMA网络优化中的作用 14
容量与速率齐加速 15
智能天线技术改善频谱使用效率 17
TD-SCDMA系统的智能天线技术
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。
智能天线和空间分集接收技术
直接序列码分多址技术日益成为现代移动通信的主要接入方式,但是它的系统性能受限于无线信道的多径衰落、多址干扰(MAI)和符号间干扰(ISI),如何消除这些影响是提高无线通信系统性能的主要课题。
空时处理技术是当前的研究热点之一,在空间域和时间域联合处理接收信号可以充分利用空间信号处理技术和时间信号处理技术的优势,有效抵抗ISI、减少MAI、增加分集增益以及提高阵增益,达到的效果是单个天线的单时间处理方法无法实现的。
众所周知,均衡技术和RAKE接收技术可以在时间域抑制信道衰落和抵抗ISI。均衡技术是对信道传播特性的均衡,用于抵消无线信道的时变多径传播特性造成的ISI,适合多径信号不可分离的情况。如果接收的多径信号可以分离,则可以利用RAKE分集接收技术将分离的多径信号合并起来,增加分集增益。
所以空时处理技术的区别主要在于空间信号处理技术。当前,描述空间处理技术的术语有智能天线、自适应天线、切换波束天线和空间分集接收技术等。
本文中的智能天线技术定义为:具有波束成形能力的天线阵列,可以形成特定的天线波束,实现定向发送和接收。智能天线可以利用信号的空间特征分开用户信号、MAI以及多径干扰信号。智能天线包括自适应天线和切