基于智能天線技術(shù)的TD―SCDMA系統(tǒng)應(yīng)用研究

摘要：基于智能天線技術(shù)的TD-SCDMA系統(tǒng)是目前無線通信領(lǐng)域研究的熱點。為了研究TD-SCDMA系統(tǒng)，通過分析TD-SCDMA系統(tǒng)概況、關(guān)鍵技術(shù)和智能天線技術(shù)的方法，得出智能天線技術(shù)己被確認(rèn)為TD-SCDMA系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。該技術(shù)將會在未來移動通信系統(tǒng)中發(fā)揮重要的作用。
關(guān)鍵詞：TD-SCDMA；智能天線；自適應(yīng)算法；波束形成

0 引言
隨著移動通信用戶量的迅速發(fā)展，以及從窄帶語音通信向?qū)拵Ц咚贁?shù)據(jù)通信發(fā)展的趨勢，如何在一定的頻譜資源上提高網(wǎng)絡(luò)容量成為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，尤其是未來網(wǎng)絡(luò)建設(shè)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(fù)用度，無論從成本和性能表現(xiàn)方面都已經(jīng)不再是最好的選擇方案。在這種情況下，智能天線技術(shù)的引入，將通過增加系統(tǒng)在空間上的分辨能力，從更高的層次上提高系統(tǒng)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(shù)，是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，與歐洲的WCDMA標(biāo)準(zhǔn)、美國的CDMA 2000標(biāo)準(zhǔn)并稱為3G時代主流的移動通信標(biāo)準(zhǔn)。TD—SCDMA集CDMA、TDMA、FDMA技術(shù)優(yōu)勢于一體，系統(tǒng)容量大、頻譜利用率高、抗干擾能力強，智能天線技術(shù)是TD—SCDMA的關(guān)鍵技術(shù)之一，越來越多的研究者和工程技術(shù)人員將目光投向智能天線技術(shù)和TD—SCDMA的研究。

1 TD-SCDMA系統(tǒng)
大唐電信集團開發(fā)的TD-SCDMA系統(tǒng)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(shù)、Turbo編碼技術(shù)、CDMA等新技術(shù)，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(biāo)準(zhǔn)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(shù)：OVSF；調(diào)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(yōu)勢有：
使用智能天線、多用戶檢測等新技術(shù)；可高效率地滿足不對稱業(yè)務(wù)需要；簡化硬件，可降低產(chǎn)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(tǒng)兼容。
1．2 TD—SCDMA關(guān)鍵技術(shù)
(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(shù)：TDMA，CDMA，F(xiàn)DMA，SDMA(智能天線)。綜合利用四種技術(shù)資源分配時在不同角度上的自由度，得到可以動態(tài)調(diào)整的最優(yōu)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(wǎng)瀏覽、下載文件、視頻業(yè)務(wù)等的需求，保證您清晰、暢通享受3G業(yè)務(wù)。
(3)TD克服呼吸效應(yīng)和遠(yuǎn)近效應(yīng)
呼吸效應(yīng)：在CDMA系統(tǒng)中，當(dāng)一個小區(qū)內(nèi)的干擾信號很強時，基站的實際有效覆蓋面積就會縮??；當(dāng)一個小區(qū)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(yīng)表現(xiàn)為覆蓋半徑隨用戶數(shù)目的增加而收縮。形成呼吸效應(yīng)的主要原因是CDMA系統(tǒng)是一個自干擾系統(tǒng)，用戶增加導(dǎo)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(tǒng)的主要干擾，在單時隙中采用CDMA技術(shù)提高系統(tǒng)容量，而通過聯(lián)合檢測和智能天線技術(shù)(SDMA技術(shù))克服單時隙中多個用戶之間的干擾，因而產(chǎn)生呼吸效應(yīng)的因素顯著降低，故TD系統(tǒng)不再是一個干擾受限系統(tǒng)(自干擾系統(tǒng))，覆蓋半徑不像CDMA那樣因用戶數(shù)的增加而顯著縮小，因而可認(rèn)為TD系統(tǒng)沒有呼吸效應(yīng)。
遠(yuǎn)近效應(yīng)：由于手機用戶在一個小區(qū)內(nèi)是隨機分布的，而且是經(jīng)常變化的，同一手機用戶可能有時處在小區(qū)的邊緣，有時靠近基站。如果手機的發(fā)射功率按照最大通信距離設(shè)計，則當(dāng)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(jù)通信距離的不同，實時地調(diào)整手機的發(fā)射功率，即功率控制。
功率控制的原則是，當(dāng)信道的傳播條件突然變好時，功率控制單元應(yīng)在幾微妙內(nèi)快速響應(yīng)，以防止信號突然增強而對其他用戶產(chǎn)生附加干擾；相反當(dāng)傳播條件突然變壞時，功率調(diào)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(zhì)量短時間惡化，也要防止對其他眾多用戶產(chǎn)生較大的背景干擾。