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        TD-SCDMA的智能天線技術

        作者: 時間:2011-02-23 來源:網絡 收藏

          按實現形式智能天線可分為3 類。

          (1)自適應調零智能天線

          它是以自適應天線技術為基礎,采用自適應算法形成方向圖,根據天線的輸入、輸出特性,按一定的算法自動地調節天線陣元的幅度和相位加權,在干擾方向上形成零陷,從而大幅度降低干擾電平,提高系統的信噪比。從空間響應看,其自適應天線陣列是一個空間濾波器,天線的物理位置不作改變,由信號檢測與處理系統判斷出干擾與信號的來向,自適應地改變天線的方向圖,并將零陷方向對準干擾,主瓣對準要接收的信號。但自適應智能天線對處于主瓣區域內干擾的抑制能力是很有限的。

          (2)等旁瓣針狀波束智能天線

          它也是以自適應天線技術為基礎,它的天線方向圖是等旁瓣方向圖,方向圖的加權值是預先計算好的。

          系統工作時,首先通過測向確定信號的到達方向(DOA),選取合適的加權,然后將等旁瓣方向圖的主瓣指向目標方向。這類智能天線對處于非主瓣區域的干擾,可以通過低的等旁瓣電平來確保抑制,但對處于主瓣區域內的干擾,采用此類智能天線將無法抑制,不及自適應智能天線。但等旁瓣智能天線無需迭代,而且響應速度快。

          (3)數字波束形成智能天線

          它運用數字波束形成(DBF)技術,將其波束形成自適應天線陣與數字信號處理技術相結合。工作時利用高分辨率的測向算法獲得通信基準信號,當基準信號到達波束形成自適應天線陣時,便給信號處理器提供一個方向信息,將各陣元的接收信號轉換到基帶,由A/D 轉換器轉換成數字信號,然后根據方向信息對數字信號進行加權處理,在此方向上形成所需的波束。

          4 智能天線的技術優勢

          TD-SCDMA智能天線通過利用多徑可以改善鏈路的質量,通過減小相互干擾來增加系統的容量,并且允許不同的天線發射不同的數據。智能天線的優點歸納如下:

          (1)增加系統容量。CDMA 系統是一個自干擾系統,其容量的限制主要來自本系統的干擾,系統干擾的降低,信干比的提高便意味著系統容量的提高。采用多波束板狀天線的智能天線技術,提高了天線增益及載干比(C/I )指標,減少了同頻干擾,降低了頻率復用系數,提高了頻譜利用效率,無需增加新基站即可改善系統覆蓋質量、擴大系統容量。在TD-SCDMA 系統中,采用智能天線技術可在不影響通話質量情況下,解決稠密市區容量難題。

          (2)降低信號衰落。信號的衰落是高頻通信的主要問題。在陸地移動通信中,隨著移動臺的移動及環境變化,信號瞬時值及延遲失真的變化非常勻速且不規則,從而造成信號的衰落。采用智能天線自適應地構成波束的方向性,使得延遲波方向的增益最小,有效地降低了信號衰落的影響。智能天線還可用于分集,減少衰落。電波通過不同路徑到達接收天線,其方向角各不相同。利用多副指向不同的自適應接收天線,將這些分量隔離開,然后再合成處理,即可實現角度分集,降低信號衰落。

          (3)抑制干擾信號。將智能天線用于CDMA 基站,可減少移動臺對基站的干擾,改善系統性能。抗干擾技術的實質是空間域濾波,以TDD 模式運行的TD-SCDMA中的智能天線波束具有方向性,可以區別不同入射角的電波,可調整控制天線陣單元的激勵權值,自適應電波傳播環境的變化。優化陣列方向圖,將其零點自動對準干擾方向,從而大大提高陣列的輸出信噪比,提高系統可靠性。

          (4)實現移動臺定位。采用智能天線的基站可以獲得接收信號的空間特征矩陣,由此獲得信號的功率估值和到達方向。通過此方法,用兩個基站就可將用戶終端定位到一個較小區域,從而實現移動臺的精確定位;此外,在使用普通天線的無線基站中,發射信號采用的是高功率放大器,使用了智能天線,波束賦型的增益可以減小對功放的要求,大大降低了基站的發射功率,同時也減少了電磁環境污染。

          總之,通過智能天線可以減少干擾和被干擾的機會、擴充系統容量、加大覆蓋范圍、提高頻譜利用率、降低無線基站的成本,顯著提高移動通信系統的性能,并為拓展新業務提供技術支持。隨著數字信號處理技術的不斷發展和集成度的不斷提高,智能天線技術將更廣泛地應用于移動通信領域。



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        關鍵詞: 無線

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