傳輸與接入智能天線與空分多址技術(shù)

1.智能天線與空分多址技術(shù)

(1)智能天線

智能天線是一個由多組獨立天線組成的天線陣列、自適應信號處理器構(gòu)成的天線系統(tǒng)，如圖12-5所示。從陣列的W付天線中得到的；V個復數(shù)信號輸入到自適應信號處理器中，自適應信號處理器實時處理接收到的和要通過天線陣列發(fā)射出去的信號，把每付天線的信號與適當?shù)募訖?quán)值的相乘，最終把所有項相加輸出。

輸出信號的形式如下

按照所需要的特性，適當選擇加權(quán)矢量（W2,…，WN）,就可以得到預定的天線輻射方向圖。為保證系統(tǒng)工作的實時性能，必須根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)，自適應周期性地更新權(quán)值，且自適應速率能夠補償由于源的運動和多徑的存在而引起的變化，在極限情況下，自適應陣列天線具有極窄的波束和無限快的跟蹤速度。

與單付天線不同的是，天線陣列系統(tǒng)能夠根據(jù)需要動態(tài)地調(diào)整波束的方向，以使每個用戶都獲得最大的主瓣，并減小了旁瓣干擾，這樣不僅改善了SINR(信號干擾比)，還擴大了最大覆蓋范圍，減小了發(fā)射功率。

(2)空分多址

隨著智能天線技術(shù)的發(fā)展成熟和在移動通信中的應用，空分多址（SDMA)技術(shù)開始在數(shù)字蜂窩移動通信中得到應用。

空分多址通過空間的分割來區(qū)別不同的用戶。能實現(xiàn)空間分割的基本技術(shù)就是智能天線，它在不同的用戶方向上形成不同的波束，

如圖12-6所示。從圖中可看出，SDMA使用定向波束天線來服務于不同用戶。不同的波束可采用相同的頻率和相同的多址方式，也可采田12~6S0MA技術(shù)的原理用不同的多址方式。此時，在每個小區(qū)內(nèi)，毎個波束可提供一個無其他用戶干擾的信道，從而可以有效地克服多徑干擾和同道干擾。

在蜂窩系統(tǒng)中，天線陣元可以由基站用自適應的方法加以控制，使得波束始終指向移動臺，能夠跟蹤它的運動。這種技術(shù)就是所謂的自適應SDMA,這種方法有以下優(yōu)點：

波束直接對準用戶，多徑和信道之間的干擾大量地減少；

由于波束對準用戶減少了電磁污染，所需功率也減少：

直達波束提高了通信的保密性，除非在波束輻射的方向上，否則，通信不可能被截獲。

其最終結(jié)果是系統(tǒng)容量得到大大提高、通信質(zhì)景得到明顯改善、移動臺輻射更小更省電、通信更保密。智能天線技術(shù)已成為在我國提出并被國際電聯(lián)（ITU)接納的第二代移動通信系統(tǒng)（IMT-2000)標準TD-SCDMA的核心技術(shù)，并成為3G后續(xù)演進中的關鍵技術(shù)。

在TD-SCDMA系統(tǒng)中經(jīng)常使用的是由8根天線組成的環(huán)行天線陣列，每根天線之間的距離為A/2(A為載波波長）。由于每根天線的位置都不完全相同，因此它們所接收到的信號的幅度、相位也是不同的，這樣同時產(chǎn)生了多個有方向性的波束。對這些波束進行加權(quán)處理后分配給不同的用戶，保證了每個用戶能夠得到最大的增益和最小的噪聲干擾。

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