智能天线在第3代移动通信中的应用研究.pdf

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1、智能天线在第3代移动通信中的应用研究在向第3代移动通信系统(3G)发展过程中，迅速增加的业务量和有限的频谱资源之间的矛盾日益突出。运营商迫切希望提高系统的频谱利用率从而提供更大的容量，智能天线正是解决这个矛盾的核心技术之一。从智能天线原理入手，结合实际应用中的复杂度、使用成本等因素，重点介绍了智能天线在3G系统中的应用，并详细分析了它的优势和存在的问题。最后针对国内移动通信市场的现状，得出结论：在即将到来的第3代移动通信系统中，智能天线必将出现美好的应用前景。关键词第3代移动通信智能天线自适应算法随着移动通信的蓬勃发展，用户数量迅速增加

2、，频谱资源越来越紧张，如何利用现有频谱资源进一步扩展容量已成为移动通信发展的关键问题。智能天线技术能够降低系统干扰，提高系统容量和频谱效率，因此受到业界的广泛关注。1、智能天线原理概述智能天线也叫自适应天线，由多个天线单元组成，每一个天线后接一个复数加权器，最后用相加器进行合并输出。这种结构的智能天线只能完成空域处理。同时具有空域、时域处理能力的智能天线在结1/10构上相对较复杂，每个天线后接的是一个延时抽头加权网络(结构上与时域有限冲击响应均衡器相同)。自适应或智能的主要含义是指这些加权系数可以根据一定的自适应算法进行自适应更新调整。

3、智能天线的基本原理是：天线以多个高增益窄波束动态地跟踪多个期望用户，在接收模式下，来自窄波束之外的信号被抑制，在发射模式下，能使期望用户接收的信号功率最大，同时使窄波束照射范围以外的非期望用户受到的干扰最小。智能天线是利用用户空间位置的不同来区分不同用户的。不同于传统的频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)或码分多址(CDMA)，智能天线引入第4种多址方式：空分多址(SDMA)，即在相同时隙、相同频率或相同地址码的情况下，仍然可以根据信号不同的中间传播路径而区分。SDMA是一种信道增容方式，与其他多址方式完全兼容，从而可实现组合的多

4、址方式，例如空分？码分多址(SD-CDMA)。智能天线与传统天线概念有本质的区别，其理论支撑是信号统计检测与估计理论、信号处理及最优控制理论，其技术基础是自适应天线和高分辨阵列信号处理。2、智能天线在3G系统中的应用欧、日、美等国非常重视智能天线技术在未来移动通信方案中的地位与作用，已经开展了大量的理论分析研究，同时也建立了一些技术试验平台。欧洲通信委员会(CEC)在2/10RACE(researchintoadvancedcommunicationineurope)计划中实施了第一阶段智能天线技术研究，由德国、英国、丹麦和西班牙合作完

5、成。日本的ATR光电通信研究所研制了基于波束空间处理方式的多波束智能天线。而美国的ArrayComm公司和中国电信科学研究院信威公司也研制出应用于无线本地环路(WLL)智能天线系统。我国也早已将研究智能天线技术列入国家863-317通信技术主题研究中的个人通信技术分项，许多专家及大学正在进行相关的研究。2.1在WCDMA和CDMA2000中的应用第3代系统被设计为一个可以提供相当高速的数据业务的系统。但是，它们还会像第2代系统那样受到空中信道质量的限制。标准化组织已经认识到智能天线在改善这个矛盾方面所起的作用，并且在即将出台的3G标准中

6、制订了相关的条款。如WCDMA和CDMA2000都允许在上行和下行链路为每个移动用户分配专门的导频信道，但是将要求使用智能天线系统。对于WCDMA和CDMA2000系统而言，智能天线虽然是推荐配置，但是当今的一些WCDMA和CDMA2000的基站产品已经开始支持智能天线了。2.2在TD-SCDMA系统中的应用3/10TD-SCDMA(时分同步的码分多址)智能天线的高效率是基于上行链路和下行链路的无线路径的对称性(无线环境和传输条件相同)而获得的。此外，智能天线可减少小区间干扰，也可减少小区内干扰。智能天线的这些特性可显著提高移动通信系统

7、的频谱效率。TD-SCDMA系统的智能天线是由8个天线单元的同心阵列组成的，直径为25cm。同全方向天线相比，它可获得较高的增益。其原理是使一组天线和对应的收发信机按照一定的方式排列和激励，利用波的干涉原理可以产生强方向性的辐射方向图，使用DSP(数字信号处理器)使主瓣自适应地指向移动台方向，就可达到提高信号的载干比，降低发射功率等目的。智能天线的上述性能允许更为密集的频率复用，使频谱效率得以显著地提高。由于每个用户在小区内的位置都是不同的。这一方面要求天线具有多向性，另一方面则要求在每一独立的方向上，系统都可以跟踪个别的用户。通过DS

8、P控制用户的方向测量使上述要求可以实现。每用户的跟踪通过到达角进行测量。在TD-SCDMA系统中，由于无线子帧的长度是5ms，则至少每秒可测量200次，每用户的上下行传输发生在相同的方向，通过智能天线的方向