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1、智能天线在TD-SCDMA系统中的应用分析.I1sclenc.~and”F~chnoIGc3yR0恤w智能天线在TD-SCDMA系统中的应用分析刘洋希(天津工业大学信息与通信工程学院天津300160)应用技术●I【j商要】本文叙述了智能天线的基本原理,仿真所采用的14,r-乘恒模算法的收敛特性.最后在3G网络宏蜂窝环境中采用蒙特卡洛方法仿真了智能天线的性能.结果表明相同误码率的情况下智能天线对信号信噪比的要求比四重分集天线低8dB以上.【关键词]TD-SCDMA智能天线3G中图分类号:TN821文献标识码:A文章编号:1009—914X(200
2、9)05(a)一0215_01一,引语中国政府移动通信3G牌照的发放,标志着我国广大移动用户将由2G时代向3G时代迈进.目前在中国市场上有三种3G标准中,我国拥有自主知识产权的TD—SCDMA(TimeDivision—SynchronousCDMA)技术受到政府的大力支持,由中国移动开展建设.中国移动在中国拥有4亿以上的用户且正在以每月700多万用户的数量在增加,所以中国移动TD-SCDMA网络的建设与优化压力是非常巨大的.TD-SCDMA系统中不同的用户可以在同一时刻使用相同的频率进行通信,系统依据分配给不同用户的唯一的用户码区分各个用户.
3、所以该频率利用率很高,用户容量巨大;但是由于用户码无法做到完全正交,所以在用户容量增加时,系统服务质量将下降.所以称该系统容量为白干扰受限系统.智能天线技术可以有效的降低这种干扰,所以是TD系统中的关键技术之一.二,■蠢天线簟构曩理智能天线由天线阵,波束形成单元,信号合成控制单元三部分组成,其组成如图1所示.可以认为智能天线是物理阵列天线与智能算法的结合.目前经常使用的物理阵列天线有等间距线性阵列,等间距均匀圆阵天线(UCA)等,图2显示了均匀圆阵天线的场强分布与天线阵元之间的关系.,图1天线构成框图智能算法的研究焦点是研究各种稳健性好收敛速度
4、快的自适应算法.自适应算法将直接决定天线的效率与性能.这其中CMA(ConstantModulusAlgo-rithm)恒模算法根据通信信号的恒模性质来判定阵列输出信号的偏差,从而避免对信号的时序要求,避免了常用的LMS,RLS算法对参考信号与实际所需信号相关性的要求.图3显示了最小二乘恒模算法(LS—cMA)在加性高斯自噪声信道中的收敛特性.图2UCA天线场强图图3恒模算法的收敛性能三,恒横算法数字调制通信信号具有恒模特性,这一特性已经在许多通信应用中已被用作信号恢复的自适应算法.记W(k)是阵列的权值矢量,x(k)为阵列输入矢量,y(k):
5、(k)x]是阵列输出矢量.经过推导可以得道使代价函数最小的新权向量W(k+1),其迭代公式为:W(k+1)=W(k)一(xX[Y(k)一r(k)]’=W(k)一(xxxx(k)一(xxJ9Xr(k)=(xx9一lXr(k)kork=L(y(1c”:[黼,器,…,黼对y的硬限幅运算.上式称之为称为静态最小恒模算法,因为算法是使用K个数据组成的单个数据块h(k))迭代的.一旦权向量W(k+1)计算出,滤波输出的新估计值y便可得到,并产生r(k+1)的新值.算法重复迭代,直至收敛.四,系统仿真仿真中按照TD-SCDMA系统典型信道设定信号载波频率为2
6、GHz,扩频增益为32,码片速率为3.84Mchip/s.多普勒频移200Hz.因为TD-SCD~系统容量巨大所以每个基站覆盖的面积可比GsM系统大很多.所以仿真使用宏蜂窝模型.且设置角度扩展最大设为5度,最大时间延迟为20个扩频码片.多径数目分别为5条与l0条.智能天线算法采用静态最小二乘恒模算法(LS-C~)算法.并采用等增益合并四重分集天线与其进行对比.仿真采样点数为i000点,蒙特卡罗实验次数为20次.这是因为在多径数目超过阵元数时,智能天线无法在所有非期望信号方向形成零陷,造成接收信号信噪比损失.而在多径数目较少时候智能天线的波束形成
7、可以很好的形成对准期望信号来波方向的波束,大大提高接收信干噪比.全向天线对信号来波方向不敏感,但是多径数目的增多意味着期望信号的能量更加分散,损失也更大造成接收性能下降.综合来看智能天线性能在各种情况下性能都要好于全向天线,尤其是在多径数目较少时候优势更加明显.在相同的误码率情况下对接收信号的信干噪比要求要低8dB以上.五,结语通过对智能天线(ucA)在宏蜂窝环境的性能的仿真与对比我们可以看出智能天线作为一种新兴的技术对提高无线通信系统的可靠性有很好的作用.使用智能天线技术可以准确的在用户方向上形成主瓣,在干扰方向上形成零陷.从而大大降低系统本
8、身的干扰,提高系统容量.随着中国3G的发展,该项技术必定会在将来得到更广泛的应用.参考文献[1]张贤达,保铮.《通信信号处理》.国防工业出版社,200
