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基于智能天线技术的TD-SCDMA系统应用研究[图]
http://www.cww.net.cn   2011年6月2日 08:06    现代电子技术    
作 者:王欣

  远近效应:由于手机用户在一个小区内是随机分布的,而且是经常变化的,同一手机用户可能有时处在小区的边缘,有时靠近基站。如果手机的发射功率按照最大通信距离设计,则当手机靠近基站时,功率必定有过剩,而且形成有害的电磁辐射。解决这个问题的方法是根据通信距离的不同,实时地调整手机的发射功率,即功率控制。

  功率控制的原则是,当信道的传播条件突然变好时,功率控制单元应在几微妙内快速响应,以防止信号突然增强而对其他用户产生附加干扰;相反当传播条件突然变坏时,功率调整的速度可以相对慢一些。也就是说,宁愿单个用户的信号质量短时间恶化,也要防止对其他众多用户产生较大的背景干扰。

  (4)动态信道分配(DCA)

  动态信道分配(Dynamic Channel Allocation,DCA)就是根据用户的需要进行实时动态的资源(频率、时隙、码字等)分配。动态信道分配的优点:频带利用率高、无需网络规划中的信道预规划、可以自动适应网络中负载和干扰的变化等。

  (5)智能天线技术

  智能天线的高效率是基于上行链路和下行链路的无线路径的对称性(无线环境和传输条件相同)而获得的。此外,智能天线可减少小区间干扰也可减少小区内干扰。智能天线的这些特性可显著提高移动通信系统的频谱效率。

  2 智能天线技术

  智能天线又称为自适应天线阵列,技术核心是阵列信号处理。早期应甩集中于雷达和声纳检测领域,主要用来完成空间滤波和定位。20世纪70年代后期被引入军事通信,智能天线真正的发展是90年代被应用于民用蜂窝通信,成为第三代移动通信系统的关键技术。固定的天线阵列与数字信号处理器的结合,就构成了可以动态配置天线特性的智能天线,所以到90年代中期,在美国和中国开始考虑将智能天线技术使用于无线通信系统。在1997年,北京信威通信技术公司成功开发使用智能天线技术的SCDMA无线用户环路系统,美国Redcom公司则在时分多址的PHS系统中实现了智能天线。以上是最先商用化的智能天线系统,同时,在国内外众多大学和研究机构内也广泛研究了多种智能天线的波束形成算法和实现方案。

  2.1 智能天线在TD-SCDMA中的应用

  智能天线可以用于基站端,也可用于移动终端。目前主要研究的是在基站端的智能无线收与发,即上行收与下行发,如图1所示。

  TD-SCDMA系统的智能天线是由8个天线单元的同心阵列组成的,直径为25 cm。同全方向天线相比,它可获得较高的增益。TD-SCDMA智能天线的高效率是基于上行链路和下行链路的无线路径的对称性而获得的。此外,智能天线可减少小区间干扰,也可减少小区内干扰。智能天线的这些特性可显著提高移动通信系统的频谱效率。

  由于每个用户在小区内的位置都是不同的。这一方面要求天线具有多向性,另一方面则要求在每一独立的方向上,系统都可以跟踪个别的用户。通过DSP控制用户的方向测量使上述要求可以实现。每用户的跟踪通过到达角进行测量。在TD—SCDMA系统中,由于无线子帧的长度是5 ms,则至少每秒可测量200次,每用户的上下行传输发生在相同的方向,通过智能天线的方向性和跟踪性,可获得其最佳的性能。

  在TD-SCDMA系统中,基站系统通过数字信号处理技术与自适应算法,使智能天线动态地在覆盖空间中形成针对特定用户的定向波束,充分利用下行信号能量并最大程度的抑制干扰信号。基站通过智能天线可在整个小区内跟踪终端的移动,这样终端得到的信噪比得到了极大的改善,提高业务质量。

  WCDMA和CDMA 2000都允许在上行和下行链路为每个移动用户分配专门的导频信道,但是要求使用智能天线系统。对于WCDMA和CDMA 2000系统而言,智能天线虽然是推荐配置,但是当今的一些WCDMA和CDMA 2000的基站产品已经开始支持智能天线了。

  2.2 TD—SCDMA中智能天线技术的实现

  智能天线通过调节各阵元信号的加权幅度和相位来改变阵列的方向图形状,即自适应或以预置方式控制波束幅度、指向和零点位置,使波束总是指向期望方向,而零点指向干扰方向,实现波束随着用户走,从而提高天线的增益和信干噪比。其基本结构如图2所示。

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编 辑:高娟    联系电话:010-67110006-853
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