不采用自適應算法的智能天線系統(tǒng)分析

本文提出了一種基于等旁瓣針狀波束方向圖的智能天線.為了與采用自適應算法的智能天線進行對比，本文分別模擬了這兩種不同智能天線用于CDMA系統(tǒng)時的擴容能力.模擬結果表明，在CDMA系統(tǒng)中無需采用自適應算法，只需用等旁瓣針狀波束智能天線，就可以達到與自適應智能天線相似的擴容性能.等旁瓣針狀波束智能天線的優(yōu)點是：無需迭代、響應速度快、魯棒性好.
　　關鍵詞:智能天線；圓形陣列；CDMA系統(tǒng)

Smart Antenna without Employing Adaptive Algorithm

FENG Zheng-he,ZHANG Zhi-jun
(Department of Electronics Engineering,Tsinghua University,Beijing 10084,China)

　　Abstract:A smart antenna based on equal side-lobe pencil patterns was proposed in this paper.For comparing with smart antennas which employ adaptive algorithm,the capacity enhancement of both smart antennas in CDMA system is evaluated.The simulation result shows that the adaptive algorithm does not have to be employed.Smart antennas with equal side-lobe pencil patterns has almost the same capacity enhancement performance.Merits of equal side-lobe pencil pattern smart antennas are without iteration,faster response and better robustness.
　　Key words:smart antenna；circular array；CDMA

一、引　　言
　　隨著移動通信在中國的迅速普及，有限的通信頻帶已日趨擁擠.為了提高通信頻帶的利用率，人們已采用了多種信道復用方法：頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)等.但是它們擴展容量的能力并不是無限的.智能天線［1～6］從一個嶄新的角度來研究通信擴容問題，它利用空間分集進行擴容，它可以和傳統(tǒng)的復用技術相結合，最大限度地利用有限的頻帶資源，它還可以有效地解決干擾問題、擴大基站覆蓋區(qū)域、減少輻射功率.
　　智能天線以擴容原理分可以分為兩類：
　　1.軟容量的擴容［1～3］.如CDMA系統(tǒng)，在這類系統(tǒng)中，由于可用信道數(shù)足夠多，系統(tǒng)的容量決定于系統(tǒng)的信噪比.智能天線可以提高系統(tǒng)的信噪比，對于給定的信噪比門限值，采用智能天線的系統(tǒng)可以容納更多的用戶，達到擴容的目的.
　　2.硬容量的擴容［4～6］.如FDMA,TDMA等系統(tǒng)，在這類系統(tǒng)中智能天線利用其空間分集的能力，使空間角度不同的多個用戶使用同一傳統(tǒng)信道(頻分信道、時分信道).硬容量擴容實際是將一個傳統(tǒng)信道再分為若干個空分信道，從而成倍地提高系統(tǒng)容量.
　　智能天線以實現(xiàn)形式分類，也可分為兩類：
　　1.自適應算法形成方向圖.自適應算法通常以輸出信號的信噪比最大作為目標函數(shù)，用迭代算法使系統(tǒng)信噪比最佳.
　　2.等旁瓣針狀波束方向圖.它通過測向確定用戶信號的到達方向(DOA)，然后將等旁瓣方向圖的主瓣指向用戶方向，從而提高用戶的信噪比.該方案中的DOA檢測是一個比較成熟的技術，已經有MUSIC［7］，ESPRIT［8］等多種算法，900MHz移動通信頻段的實驗結果也已見報道［9］.
　　將智能天線按擴容原理、實現(xiàn)形式進行聯(lián)合分類可得表1.已有的工作已對自適應軟擴容、自適應硬擴容、針狀波束方向圖硬擴容進行了研究.本文將比照自適應軟擴容智能天線，對針狀波束軟擴容智能天線進行研究.

表1