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無線通訊新變革 智能天線的應(yīng)用( 二 )

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智能天線也廣泛用于無線本地環(huán)路系統(tǒng)，在TDD模式的無線本地環(huán)路系統(tǒng)中，基站對收到的上行信號進行處理，獲得該信號的空間特征矢量，進行下行波束賦形，達(dá)到最佳接收效果 。由于本系統(tǒng)采用TDD方式，可將上行波束賦形數(shù)據(jù)直接用于下行發(fā)射信號，實現(xiàn)對下行波束的賦形 。天線波束自適應(yīng)賦形改善了接收靈敏度和基站發(fā)射功率，擴大了通信距離，并在一定程度上減少了多徑傳播的影響 。ArrayComm公司和中國郵電電信科學(xué)研究院信威公司研制出應(yīng)用于無線本地環(huán)路(WLL)智能天線系統(tǒng) 。ArrayComm產(chǎn)品采用可變陣元配置，有12元和4元環(huán)形自適應(yīng)陣列可供不同環(huán)境選用 。ArrayComm的WLL系統(tǒng)可以提供15公里的覆蓋和上千用戶的容量 。

智能天線在MIMO系統(tǒng)中也廣泛應(yīng)用，在鏈路兩端提供多幅天線的方式就是MIMO方式 。在這種情況下，可以更高效地使用這兩條路徑，它的天線以讓因為接收器也有多幅天線，因此它可以通過檢測不同的空間特征把兩條流分開來 。在這種情況下，發(fā)送器可以發(fā)送兩個完全不同的數(shù)據(jù)流，從用戶看來相當(dāng)于將數(shù)據(jù)速率提高了一倍 。與單獨的MISO或SIMO處理相比，這種方式在最佳狀態(tài)下具有材料上的優(yōu)勢，這種MIMO優(yōu)勢的取得不需要增加額外的帶寬和功率 。一般會降低單天線鏈路性能的多徑傳輸在MIMO方式中反而會提高信道效率和質(zhì)量 。MIMO系統(tǒng)能夠利用多徑傳播的前提是在傳播環(huán)境中存在這些空間維數(shù)，對這一點的理解非常重要 。在圖2中，一共有4幅天線，但只有兩條主導(dǎo)路徑 。在這種情況下即使有4幅天線也只能形成兩條數(shù)據(jù)流 。因此MIMO性能與系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境中多徑的豐富程度密切相關(guān),在許多環(huán)境中存在足夠多支持多個并行數(shù)據(jù)流的散射和多徑傳播 。

在當(dāng)前移動通訊世界里，最為熱門也是廣為人知的第三代移動通信技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)就是3G了，采用智能天線技術(shù)可提高第三代移動通信系統(tǒng)的容量及服務(wù)質(zhì)量，W－CDMA系統(tǒng)就采用自適應(yīng)天線陣列技術(shù)，增加系統(tǒng)容量 。目前ArrayComm與英國馬可尼公司正在合作開發(fā)具有自適應(yīng)陣列天線功能的基站 。愛立信宣稱將在其W-CDMA基站中提供自適應(yīng)陣列智能天線 。郎訊也曾公布, 其第三代移動通信基站中將采用郎訊自主開發(fā)的IA-BLAST智能天線技術(shù) 。;

智能天線在我國的應(yīng)用

在第三代移動通信系統(tǒng)中，我國TD-SCDMA系統(tǒng)是應(yīng)用智能天線技術(shù)的典型范例 。TD-SCDMA系統(tǒng)采用TDD方式，使上下射頻信道完全對稱，可同時解決諸如天線上下行波束賦形、抗多徑干擾和抗多址干擾等問題 。該系統(tǒng)具有精確定位功能，可實現(xiàn)接力切換，減少信道資源浪費 。目前，在CDMA2000中應(yīng)用智能天線技術(shù)也有了進展 。CDMA發(fā)展組織(CDG)已經(jīng)發(fā)布了一個關(guān)于智能天線的文件，“智能天線在CDMA系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)描述, 用戶需求和系統(tǒng)功能” 。由此開始了推動智能天線在CDMA系列技術(shù)中的應(yīng)用 。TD-SCDMA技術(shù)是中國在其通信史上第一次提出并被廣泛認(rèn)可的國際標(biāo)準(zhǔn)，是世界上惟一的TDD模式的3G標(biāo)準(zhǔn)，將獨自享有ITU為TDD模式所分配的3G頻率 。TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)所具備的技術(shù)優(yōu)勢恰恰符合了中國國情現(xiàn)狀發(fā)展第三代移動通信的要求，是建設(shè)中國3G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的最佳方案 。


3G系統(tǒng)采用智能天線技術(shù)可提高其容量及系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量，WCDMA系統(tǒng)就采用自適應(yīng)天線陣列技術(shù)，增加系統(tǒng)容量 。由我國大唐電信提出并擁有較多的基本專利的TD－SCDMA系統(tǒng)是應(yīng)用智能天線技術(shù)的典型范例 。TD－SCDMA系統(tǒng)采用TDD方式，使上下射頻信道完全對稱，可同時解決諸如天線上下行波束賦形、抗多徑干擾和抗多址干擾等問題 。TD－SCDMA系統(tǒng)采用了智能天線、聯(lián)合檢測等一系列要害技術(shù) 。智能天線用于波束的賦形，從而在基站和用戶之間建立起一條能量相對集中的無線鏈路，大大降低系統(tǒng)干擾，提高系統(tǒng)容量 。聯(lián)合檢測充分利用所有用戶的擴頻碼、幅度、相位等信息，能同時消除多址干擾（MAI）和碼間干擾（ISI） 。智能天線和聯(lián)合檢測雖然都能抑制系統(tǒng)干擾，但各有側(cè)重，智能天線在抑制區(qū)間干擾方面的能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于聯(lián)合檢測，而聯(lián)合檢測在抑制區(qū)內(nèi)干擾方面的能力優(yōu)于智能天線，兩者需要配合使用 。同時，智能天線技術(shù)對CDMA移動通信系統(tǒng)的性能提高和成本下降都有很大的作用 。

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