TD-SCDMA的智能天線技術(shù)

　　按實(shí)現(xiàn)形式智能天線可分為3 類。

　　(1)自適應(yīng)調(diào)零智能天線

　　它是以自適應(yīng)天線技術(shù)為基礎(chǔ)，采用自適應(yīng)算法形成方向圖，根據(jù)天線的輸入、輸出特性，按一定的算法自動(dòng)地調(diào)節(jié)天線陣元的幅度和相位加權(quán)，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(tǒng)的信噪比。從空間響應(yīng)看，其自適應(yīng)天線陣列是一個(gè)空間濾波器，天線的物理位置不作改變，由信號(hào)檢測與處理系統(tǒng)判斷出干擾與信號(hào)的來向，自適應(yīng)地改變天線的方向圖，并將零陷方向?qū)?zhǔn)干擾，主瓣對(duì)準(zhǔn)要接收的信號(hào)。但自適應(yīng)智能天線對(duì)處于主瓣區(qū)域內(nèi)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(yīng)天線技術(shù)為基礎(chǔ)，它的天線方向圖是等旁瓣方向圖，方向圖的加權(quán)值是預(yù)先計(jì)算好的。

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

　　(3)數(shù)字波束形成智能天線

　　它運(yùn)用數(shù)字波束形成(DBF)技術(shù)，將其波束形成自適應(yīng)天線陣與數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)相結(jié)合。工作時(shí)利用高分辨率的測向算法獲得通信基準(zhǔn)信號(hào)，當(dāng)基準(zhǔn)信號(hào)到達(dá)波束形成自適應(yīng)天線陣時(shí)，便給信號(hào)處理器提供一個(gè)方向信息，將各陣元的接收信號(hào)轉(zhuǎn)換到基帶，由A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后根據(jù)方向信息對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理，在此方向上形成所需的波束。

　　4 智能天線的技術(shù)優(yōu)勢

　　TD-SCDMA智能天線通過利用多徑可以改善鏈路的質(zhì)量，通過減小相互干擾來增加系統(tǒng)的容量，并且允許不同的天線發(fā)射不同的數(shù)據(jù)。智能天線的優(yōu)點(diǎn)歸納如下:

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

　　(2)降低信號(hào)衰落。信號(hào)的衰落是高頻無線通信的主要問題。在陸地移動(dòng)通信中，隨著移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)及環(huán)境變化，信號(hào)瞬時(shí)值及延遲失真的變化非常勻速且不規(guī)則，從而造成信號(hào)的衰落。采用智能天線自適應(yīng)地構(gòu)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(hào)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(dá)接收天線，其方向角各不相同。利用多副指向不同的自適應(yīng)接收天線，將這些分量隔離開，然后再合成處理，即可實(shí)現(xiàn)角度分集，降低信號(hào)衰落。

　　(3)抑制干擾信號(hào)。將智能天線用于CDMA 基站，可減少移動(dòng)臺(tái)對(duì)基站的干擾，改善系統(tǒng)性能?？垢蓴_技術(shù)的實(shí)質(zhì)是空間域?yàn)V波，以TDD 模式運(yùn)行的TD-SCDMA中的智能天線波束具有方向性，可以區(qū)別不同入射角的無線電波，可調(diào)整控制天線陣單元的激勵(lì)權(quán)值，自適應(yīng)電波傳播環(huán)境的變化。優(yōu)化無線陣列方向圖，將其零點(diǎn)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)干擾方向，從而大大提高陣列的輸出信噪比，提高系統(tǒng)可靠性。

　　(4)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)定位。采用智能天線的基站可以獲得接收信號(hào)的空間特征矩陣，由此獲得信號(hào)的功率估值和到達(dá)方向。通過此方法，用兩個(gè)基站就可將用戶終端定位到一個(gè)較小區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)的精確定位;此外，在使用普通天線的無線基站中，發(fā)射信號(hào)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(duì)功放的要求，大大降低了基站的發(fā)射功率，同時(shí)也減少了電磁環(huán)境污染。

　　總之，通過智能天線可以減少干擾和被干擾的機(jī)會(huì)、擴(kuò)充系統(tǒng)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(dòng)通信系統(tǒng)的性能，并為拓展新業(yè)務(wù)提供技術(shù)支持。隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的不斷發(fā)展和集成度的不斷提高，智能天線技術(shù)將更廣泛地應(yīng)用于移動(dòng)通信領(lǐng)域。