基于智能天線技術的TD―SCDMA系統應用研究

摘要：基于智能天線技術的TD-SCDMA系統是目前無線通信領域研究的熱點。為了研究TD-SCDMA系統，通過分析TD-SCDMA系統概況、關鍵技術和智能天線技術的方法，得出智能天線技術己被確認為TD-SCDMA系統的關鍵技術之一。該技術將會在未來移動通信系統中發揮重要的作用。
關鍵詞：TD-SCDMA；智能天線；自適應算法；波束形成

0 引言
隨著移動通信用戶量的迅速發展，以及從窄帶語音通信向寬帶高速數據通信發展的趨勢，如何在一定的頻譜資源上提高網絡容量成為網絡建設，尤其是未來網絡建設中需要重點考慮的問題。單純地依靠增加基站使用微蜂窩增加頻率的復用度，無論從成本和性能表現方面都已經不再是最好的選擇方案。在這種情況下，智能天線技術的引入，將通過增加系統在空間上的分辨能力，從更高的層次上提高系統對于無線頻譜的利用率。
TD-SCDMA(Time Division Synchronous Code Division Multiple Access)即時分的同步碼分多址技術，是我國具有自主知識產權的通信技術標準，與歐洲的WCDMA標準、美國的CDMA 2000標準并稱為3G時代主流的移動通信標準。TD—SCDMA集CDMA、TDMA、FDMA技術優勢于一體，系統容量大、頻譜利用率高、抗干擾能力強，智能天線技術是TD—SCDMA的關鍵技術之一，越來越多的研究者和工程技術人員將目光投向智能天線技術和TD—SCDMA的研究。

1 TD-SCDMA系統
大唐電信集團開發的TD-SCDMA系統采用時分雙工TDD，TDMA／CDMA多址方式工作，基于同步CDMA、智能天線、多用戶檢測、正交可變擴頻因數、Turbo編碼技術、CDMA等新技術，工作于2 010～2 025 MHz。我國為TD-SCDMA劃分了155 MHz非對稱頻段，具體為1 880～1 920MHz，2 010～2 025 MHz和2 300～2 400MHz。
1．1 TD—SCDMA標準概況
多址接入方式：DS-CDMA／CDMA／SDMA；碼片速率：1．28 MCPS；雙工方式：TDD；載頻寬度：1．6 MHz；擴頻技術：OVSF；調制方式：QPSK，8PSK；編碼方式：卷積編碼，Turbo編碼；功率控制：200次／s。
TD—SCDMA的主要優勢有：
使用智能天線、多用戶檢測等新技術；可高效率地滿足不對稱業務需要；簡化硬件，可降低產品成本和價格；便于利用不對稱的頻譜資源，頻譜利用率大大提高；可與第二代移動通信系統兼容。
1．2 TD—SCDMA關鍵技術
(1)綜合的尋址(多址)方式
TD-SCDMA空中接口采用了四種多址技術：TDMA，CDMA，FDMA，SDMA(智能天線)。綜合利用四種技術資源分配時在不同角度上的自由度，得到可以動態調整的最優資源分配。
(2)靈活的上下行時隙配置
靈活的時隙上下行配置可以隨時滿足您打電話，上網瀏覽、下載文件、視頻業務等的需求，保證您清晰、暢通享受3G業務。
(3)TD克服呼吸效應和遠近效應
呼吸效應：在CDMA系統中，當一個小區內的干擾信號很強時，基站的實際有效覆蓋面積就會縮小；當一個小區的干擾信號很弱時，基站的實際有效覆蓋面積就會增大。簡言之，呼吸效應表現為覆蓋半徑隨用戶數目的增加而收縮。形成呼吸效應的主要原因是CDMA系統是一個自干擾系統，用戶增加導致干擾增加而影響覆蓋。
對于TD—SCDMA而言，通過低帶寬FDMA和TDMA來抑制系統的主要干擾，在單時隙中采用CDMA技術提高系統容量，而通過聯合檢測和智能天線技術(SDMA技術)克服單時隙中多個用戶之間的干擾，因而產生呼吸效應的因素顯著降低，故TD系統不再是一個干擾受限系統(自干擾系統)，覆蓋半徑不像CDMA那樣因用戶數的增加而顯著縮小，因而可認為TD系統沒有呼吸效應。
遠近效應：由于手機用戶在一個小區內是隨機分布的，而且是經常變化的，同一手機用戶可能有時處在小區的邊緣，有時靠近基站。如果手機的發射功率按照最大通信距離設計，則當手機靠近基站時，功率必定有過剩，而且形成有害的電磁輻射。解決這個問題的方法是根據通信距離的不同，實時地調整手機的發射功率，即功率控制。
功率控制的原則是，當信道的傳播條件突然變好時，功率控制單元應在幾微妙內快速響應，以防止信號突然增強而對其他用戶產生附加干擾；相反當傳播條件突然變壞時，功率調整的速度可以相對慢一些。也就是說，寧愿單個用戶的信號質量短時間惡化，也要防止對其他眾多用戶產生較大的背景干擾。