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智能天線在第3代移動(dòng)通信中的應(yīng)用研究( 二 )

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2.2在TD-SCDMA系統(tǒng)中的應(yīng)用
TD-SCDMA(時(shí)分同步的碼分多址)智能天線的高效率是基于上行鏈路和下行鏈路的無線路徑的對(duì)稱性(無線環(huán)境和傳輸條件相同)而獲得的 。此外，智能天線可減少小區(qū)間干擾，也可減少小區(qū)內(nèi)干擾 。智能天線的這些特性可顯著提高移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻譜效率 。
TD-SCDMA系統(tǒng)的智能天線是由8個(gè)天線單元的同心陣列組成的，直徑為25cm 。同全方向天線相比，它可獲得較高的增益 。其原理是使一組天線和對(duì)應(yīng)的收發(fā)信機(jī)按照一定的方式排列和激勵(lì)，利用波的干涉原理可以產(chǎn)生強(qiáng)方向性的輻射方向圖，使用DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)使主瓣自適應(yīng)地指向移動(dòng)臺(tái)方向，就可達(dá)到提高信號(hào)的載干比，降低發(fā)射功率等目的 。智能天線的上述性能答應(yīng)更為密集的頻率復(fù)用，使頻譜效率得以顯著地提高 。
由于每個(gè)用戶在小區(qū)內(nèi)的位置都是不同的 。這一方面要求天線具有多向性，另一方面則要求在每一獨(dú)立的方向上，系統(tǒng)都可以跟蹤個(gè)別的用戶 。通過DSP控制用戶的方向測(cè)量使上述要求可以實(shí)現(xiàn) 。每用戶的跟蹤通過到達(dá)角進(jìn)行測(cè)量 。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，由于無線子幀的長(zhǎng)度是5ms，則至少每秒可測(cè)量200次，每用戶的上下行傳輸發(fā)生在相同的方向，通過智能天線的方向性和跟蹤性，可獲得其最佳的性能 。
TDD(時(shí)分雙工)模式的TD-SCDMA的進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)是用戶信號(hào)的發(fā)送和接收都發(fā)生在完全相同的頻率上 。因此在上行和下行2個(gè)方向中的傳輸條件是相同的或者說是對(duì)稱的，使得智能天線能將小區(qū)間干擾降至最低，從而獲得最佳的系統(tǒng)性能 。
3、對(duì)系統(tǒng)性能的改善及需解決的問題
3.1智能天線對(duì)系統(tǒng)性能的改善
智能天線可以明顯改善無線通信系統(tǒng)的性能，提高系統(tǒng)的容量 。具體體現(xiàn)在下列方面：

;1)提高頻譜利用率 。采用智能天線代替普通天線，提高小區(qū)內(nèi)頻譜復(fù)用率，可以在不新建或盡量少建基站的基礎(chǔ)上增加系統(tǒng)容量，降低運(yùn)營(yíng)商成本 。
2)迅速解決稠密市區(qū)容量瓶頸 。智能天線應(yīng)能答應(yīng)任一無線信道與任一波束配對(duì)，這樣就可按需分配信道，保證呼叫阻塞嚴(yán)重的地區(qū)獲得較多信道資源，等效于增加了此類地區(qū)的無線網(wǎng)絡(luò)容量 。
3)抑制干擾信號(hào) 。智能天線對(duì)來自各個(gè)方向的波束進(jìn)行空間濾波 。它通過對(duì)各天線元的激勵(lì)進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化天線陣列方向圖，將零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)干擾方向，大大提高陣列的輸出信干比，改善了系統(tǒng)質(zhì)量，提高了系統(tǒng)可靠性 。對(duì)于軟容量的CDMA系統(tǒng)，信干比的提高還意味著系統(tǒng)容量的提高 。
4)抗衰落 。高頻無線通信的主要問題是信號(hào)的衰落，普通全向天線或定向天線都會(huì)因衰落使信號(hào)失真較大 。假如采用智能天線控制接收方向，自適應(yīng)地構(gòu)成波束的方向性，可以使得延遲波方向的增益最小，降低信號(hào)衰落的影響 。智能天線還可用于分集，減少衰落 。
5)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)定位 。采用智能天線的基站可以獲得接收信號(hào)的空間特征矩陣，由此獲得信號(hào)的功率估值和到達(dá)方向 。通過此方法，用2個(gè)基站就可將用戶終端定位到一個(gè)較小區(qū)域 。由于目前蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)只能確定移動(dòng)臺(tái)所處的小區(qū)，因此移動(dòng)臺(tái)定位的實(shí)現(xiàn)可以使許多與位置有關(guān)的新業(yè)務(wù)得以方便地推出，而發(fā)展新業(yè)務(wù)是目前移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商提升ARPU(averagerevenueperuser)值、加強(qiáng)自身競(jìng)爭(zhēng)力的必然手段 。
3.2在實(shí)際應(yīng)用中需要解決的問題
智能天線技術(shù)對(duì)無線通信，非凡是CDMA系統(tǒng)的性能提高和成本下降都有巨大的好處 。但是，在將智能天線用于CDMA系統(tǒng)時(shí)，必須考慮所帶來的問題，并在標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)上解決這些問題 。
3.2.1全向波束和賦形波束

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