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智能天线的发展及在TD-SCDMA中的应用
2007年8月13日 09:42    中国联通网站    评论()    阅读:
作 者:网络与通信 杨松 曹型兵

    3)数字波束形成智能天线

    它运用数字波束形成(DBF)技术,将其波束形成自适应天线阵与数字信号处理技术相结合。系统需要有一个基准信号,工作时利用高分辨率的测向算法获得通信基准信号,当基准信号到达波束形成自适应天线阵时,便给信号处理器提供一个方向信息,将各阵元的接收信号转换到基带,由A/D转换器转换成数字信号,然后根据方向信息对数字信号进行加权处理,从而在此方向上形成所需的波束。

    4、智能天线的优点

    在移动通信系统中,由于障碍物的反射,信号会在发射机和接收机之间多次传播从而形成多径传播。这是移动通信中存在的主要问题,被称为时延扩展(delay spread)。由于多径信号到达接收机的时间不同,因此多径传播将导致符号间干扰,将会严重地影响通信链路的质量。另一方面,共信道干扰是无线系统容量的主要限制因素,它将影响用户对有效网络资源(频率、时间)的重用。

    智能天线对信号多径具有抑制作用。在CDMA中,当信号的多径时延大于一个码长时,这条多径就与原信号不相关。智能天线的原理是调整不同天线上信号的幅度和相位,使与参考信号强相关的信号增强,抑制与参考信号不相关的信号,即智能天线把与主径不相关的多径当作干扰进行抑制。智能天线通过利用多径可以改善链路的质量,通过减小相互干扰来增加系统的容量,并且允许不同的天线发射不同的数据。智能天线还可以按通信的需要在有用信号的方向提高增益,在干扰源的方向降低增益,增加覆盖范围改善建筑物中的信号接收质量;并且对高速率用户进行波束跟踪,起到空间隔离,消除干扰的作用。采用智能天线还可以提高系统设计时的灵活性。智能天线的优点可以归纳如下。

    1)增加覆盖范围

    在接收端由于天线阵列对信号进行相干接收,这样就会产生阵列或波束成形增益,该增益与接收天线的数目成正比;增加覆盖范围可以改善建筑物中和高速运动时的信号接收质量。

    2)降低功率/减小成本

    智能天线可以对特定用户的传输进行优化,这样就会使发射功率降低,从而降低放大器的成本,也可以延长移动台的使用寿命。

    3)改善链路质量/增加可靠性

    由于通过独立的衰落路径可以接收到独立的信号副本,而在这些信号副本中一般会有一个或者多个副本没有受到衰落,这样多个独立的维数就会减小信号波动的影响,产生分集。分集的形式包括时间分集、频率分集、码分集和空间分集等。当用智能天线对空间域进行抽样时就会产生空间分集。在非频率选择性衰落的多输入多输出(MIMO)信道中,最大的空分集阶数等于发射天线数目和接收天线数目的乘积。多个发射天线通过采用特殊的调制和编码机制就可以产生发射分集,而多个接收天线的接收分集取决于对独立衰落信号的合并。这样可以提高信号接收质量降低掉话率从而提高语音质量。

    4)增加频谱效率

    通过不同方法精确地控制发射功率就会降低干扰,从而增加使用同样资源的用户数目,大大增加系统容量。通过波束成形技术可以产生一种新的多址接入方式——空分多址(SDMA)。SDMA可以实现资源的重用,增加数据速率,从而增加频谱效率,该增益也被称为空间复用增益。通过利用多个独立的空间维数来同时传送数据,在MIMO系统中,这种独立的空间维数被称为MIMO信道特征模式。在不相关瑞利衰落MIMO信道中,其信道容量与收发天线数目的最小值成正比。

    5、智能天线的工作原理及在3G中的应用

    5.1智能天线的组成及工作原理

    天线主要由高频处理部分、中频处理部分、波束形成部分组成。天线接收的信号经过高频/中频处理放大,以满足A/D变换的要求,然后进入专用数字处理器即数字调谐器,变换为窄带信道的零中频复包络信号,此信号经过数字波束形成器处理,计算出所需信号和干扰信号的到达时间(TOA)、角度,完成信号合成。发送信号可根据接收信号得到的参数,进行相反的处理。

[1]  [2]  [3]  [4]  编 辑:赵宇
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