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智能天線在第3代移動通信中的應(yīng)用研究( 三 )

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上述智能天線的功能主要是由自適應(yīng)的發(fā)射和接收波束賦形來實現(xiàn)的，而且接收和發(fā)射波束賦形是依據(jù)基站天線幾何結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的要求和所接收到的用戶信號 。在移動通信系統(tǒng)中，智能天線對每個用戶的上行信號均采用賦形波束，提高系統(tǒng)性能是非常直接的；但在用戶沒有發(fā)射、僅處于接收狀態(tài)下，又是在基站的覆蓋區(qū)域內(nèi)移動時(空閑狀態(tài))，基站不可能知道該用戶所處的方位，只能使用全向波束進行發(fā)射(如系統(tǒng)中的pilot、同步、廣播、尋呼等物理信道) 。一個全向覆蓋的基站，其不同碼道的發(fā)射波束是不同的，即基站必須能提供全向和定向的賦形波束 。這樣一來，對全向信道來說，將要求高得多的發(fā)射功率，這是系統(tǒng)設(shè)計時所必須考慮的 。
3.2.2智能天線的校準(zhǔn)
在使用智能天線時，必須具有對智能天線進行實時自動校準(zhǔn)的技術(shù) 。在TDD系統(tǒng)中使用智能天線時是根據(jù)電磁場理論中的互易原理，直接利用上行波束賦形系數(shù)來進行下行波束賦形 。但對實際無線基站，每一條通路的無線收發(fā)信機不可能是完全相同的，而且，其性能將隨時期、工作電平和環(huán)境條件等因素變化 。假如不進行實時自動校準(zhǔn)，則下行波束賦形將受嚴(yán)重影響 。這樣，不僅得不到智能天線的優(yōu)勢，甚至完全不能通信 。
3.2.3智能天線和其他抗干擾技術(shù)的結(jié)合
目前，在智能天線算法的復(fù)雜性和實時實現(xiàn)的可能性之間必須進行折中 。這樣，實用的智能天線算法還不能解決時延超過一個碼片寬度的多徑干擾，也無法克服高速移動多普勒效應(yīng)造成的信道惡化 。在多徑嚴(yán)重的高速移動環(huán)境下，必須將智能天線和其他抗干擾的數(shù)字信號處理技術(shù)結(jié)合使用，才可能達到最佳的效果 。這些數(shù)字信號處理技術(shù)包括聯(lián)合檢測(jointdetection)、干擾抵消及Rake接收等 。目前，智能天線和聯(lián)合檢測或干擾抵消的結(jié)合已有實用的算法，而和Rake接收機的結(jié)合算法還在研究中 。
3.2.4設(shè)備復(fù)雜性的考慮
顯然，智能天線的性能將隨著天線陣元數(shù)目的增加而增加 。但是增加天線陣元的數(shù)量，又將增加系統(tǒng)的復(fù)雜性 。此復(fù)雜性主要是基帶數(shù)字信號處理的量將成幾何級數(shù)遞增 。現(xiàn)在，CDMA系統(tǒng)在向?qū)拵Х较虬l(fā)展，碼片速率已經(jīng)很高，基帶處理的復(fù)雜性已對微電子技術(shù)提出了越來越高的要求，這就限制了天線元的數(shù)量不可能太多 。按目前的水平，天線元的數(shù)量在6？16之間 。
4、結(jié)論
考慮到國內(nèi)不同的移動通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，對即將得到3G牌照的各個運營商來說，將會采用不同的3G標(biāo)準(zhǔn)和不同的演進道路，但智能天線將是運營商共同的選擇 。
對于原本就沒有建設(shè)2G移動通信網(wǎng)絡(luò)的運營商來說，建設(shè)全新的網(wǎng)絡(luò)非常適宜 。假如選擇建設(shè)TD-SCDMA系統(tǒng)，作為其核心技術(shù)，智能天線憑借其提高系統(tǒng)容量、減小移動臺發(fā)射功率等方面的優(yōu)勢，將會有效地降低運營商的投資并提高其經(jīng)濟收益 。而對于已經(jīng)建設(shè)GSM或CDMA網(wǎng)絡(luò)的運營商，分別過渡到WCDMA和CDMA2000系統(tǒng)將是最佳選擇 。對這些運營商而言，智能天線雖然只作為一種推薦配置，但是它可以顯著提高無線網(wǎng)絡(luò)的容量，由于我國大城市的人口密度一般都很高，因而這一優(yōu)勢對我國的運營商尤其重要 。與此同時，由于智能天線技術(shù)的使用，提高了小區(qū)的信號質(zhì)量，減少了鄰近小區(qū)的干擾，因此也擴大了覆蓋范圍 。而智能天線技術(shù)的干擾緩解機制對系統(tǒng)也有改善：由于整體噪聲水平的降低，信號功率能夠集中于特定的用戶終端，基站和用戶終端僅僅需要較小的發(fā)射功率就能夠達到同樣的信號質(zhì)量水平 。盡管智能天線技術(shù)要求配置多個天線，增加了功率放大器的數(shù)量，但更重要的是，功率放大器的發(fā)射功率有較大的減少，功率放大器的單價大大下降；由于大功率寬帶放大器制造工藝復(fù)雜，成本高昂，所以使用多個低功率放大器反而大大節(jié)約了投資，同時還提高了整個功放子系統(tǒng)的可靠性 。

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