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(普通問題)
為什么TD-SCDMA中適合智能天線的應(yīng)用?
提問者:
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問題答案
( 1 )
答：智能天線是一種安裝在基站現(xiàn)場的雙向天線，通過一組帶有可編程電子相位關(guān)系的固定天線單元獲取方向性。并可以同時獲取基站和移動臺之間各個鏈路的方向特性。以TDD模式運行的TD－SCDMA智能天線的高效率是基于上行鏈路和下行鏈路的無線路徑的對稱性（無線環(huán)境和傳輸條件相同）而獲得的。此外，智能天線可減少小區(qū)間干擾也可減少小區(qū)內(nèi)干擾。智能天線的這些特性可顯著提高TD系統(tǒng)的頻譜效率。
智能天線的基本概念
智能天線原名自適應(yīng)天線陣列（AAA，Adaptive Antenna Array）。最初的智能天線技術(shù)主要用于雷達、聲納、抗干擾通信、定位、軍事方面等，用來完成空間濾波和定位。近年來，隨著移動通信的發(fā)展以及對移動通信電波傳播、組網(wǎng)技術(shù)、天線理論等方面的研究逐漸深入，智能天線開始用于具有復(fù)雜電波傳播環(huán)境的移動通信。
為此,移動通信研究者給應(yīng)用于移動通信的自適應(yīng)天線陣起了一個較吸引人的名字：智能天線，英文名為Smart Antenna或Intelligent Antenna。
如何消除同信道干擾(CCI)、多址干擾(MAI)與多徑衰落的影響成為人們在提高無線移動通信系統(tǒng)性能時考慮的主要因素。近年來智能天線成為移動通信領(lǐng)域中的一個研究熱點，是解決頻率資源匱乏的有效途徑，同時還可以提高系統(tǒng)容量和通信質(zhì)量。智能天線利用數(shù)字信號處理技術(shù)，采用了先進的波束轉(zhuǎn)換技術(shù)（switched beam technology）和自適應(yīng)空間數(shù)字處理技術(shù)（adaptive spatial digital processing technology），產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對準(zhǔn)用戶信號到達方向，旁瓣或零陷對準(zhǔn)干擾信號到達方向，達到充分高效利用移動用戶信號并刪除或抑制干擾信號的目的。與其它日漸深入和成熟的干擾削除技術(shù)相比，智能天線技術(shù)在移動通信中的應(yīng)用研究更顯得方興未艾并顯示出巨大潛力。
近年來，智能天線技術(shù)已經(jīng)成為移動通信中最具有吸引力的技術(shù)之一。智能天線采用空分多址（SDMA）技術(shù)，利用信號在傳輸方向上的差別，將同頻率或同時隙、同碼道的信號區(qū)分開來，最大限度地利用有限的信道資源。與無方向性天線相比較，其上、下行鏈路的天線增益大大提高，降低了發(fā)射功率電平，提高了信噪比，有效地克服了信道傳輸衰落的影響。同時，由于天線波瓣直接指向用戶，減小了與本小區(qū)內(nèi)其它用戶之間，以及與相鄰小區(qū)用戶之間的干擾，而且也減少了移動通信信道的多徑效應(yīng)。CDMA系統(tǒng)是個功率受限系統(tǒng)，智能天線的應(yīng)用達到了提高天線增益和減少系統(tǒng)干擾兩大目的，從而顯著地擴大了系統(tǒng)容量，提高了頻譜利用率。
智能天線與傳統(tǒng)的TDMA、FDMA或CDMA方式相比，引入了第四維多址方式：空分多址(SDMA)方式。在本質(zhì)上是利用多個天線單元空間的正交性，即空分多址復(fù)用（SDMA）功能，來提高系統(tǒng)的容量和頻譜利用率。這樣，TD－SCDMA系統(tǒng)充分利用了CDMA、TDMA、FDMA和SDMA這四種多址方式的技術(shù)優(yōu)勢，使系統(tǒng)性能最佳化。
智能天線的核心在于數(shù)字信號處理部分，它根據(jù)一定的準(zhǔn)則，使天線陣產(chǎn)生定向波束指向用戶，并自動地調(diào)整系數(shù)以實現(xiàn)所需的空間濾波。智能天線須要解決的兩個關(guān)鍵問題是辨識信號的方向和數(shù)字賦形的實現(xiàn)。
智能天線的工作原理
TD－SCDMA的智能天線使用一個環(huán)形天線陣，由8個完全相同的天線元素均勻地分布在一個半徑為R的圓上所組成。智能天線的功能是由天線陣及與其相連接的基帶數(shù)字信號處理部分共同完成的。該智能天線的仰角方向輻射圖形與每個天線元相同。在方位角的方向圖由基帶處理器控制，可同時產(chǎn)生多個波束，按照通信用戶的分布，在360°的范圍內(nèi)任意賦形。為了消除干擾，波束賦形時還可以在有干擾的地方設(shè)置零點，該零點處的天線輻射電平要比最大輻射方向低約40dB。TD－SCDMA使用的智能天線當(dāng)N＝8時，比無方向性的單振子天線的增益分別大9dB（對接收）和18dB（對發(fā)射）。每個振子的增益為8dB，則該天線的最大接收增益為17dB，最大發(fā)射增益為26dB。由于基站智能天線的發(fā)射增益要比接收增益大得多，對于傳輸非對稱的IP等數(shù)據(jù)、下載較大業(yè)務(wù)信息是非常適合的。
智能天線的主要功能
根據(jù)以上基本原理，在CDMA系統(tǒng)（無論是TDD或FDD方式）中，采用智能天線和波束賦形技術(shù)，能夠在多個方面大大改善通信系統(tǒng)的性能，概括地講主要有：提高了基站接收機的靈敏度，提高了基站發(fā)射機的等效發(fā)射功率，降低了系統(tǒng)的干擾，增加了CDMA系統(tǒng)的容量，改進了小區(qū)的覆蓋，降低了無線基站的成本。
由于采用智能天線后，應(yīng)用波束賦形技術(shù)顯著提高了基站的接收靈敏度和等效發(fā)射功率，能夠大大降低系統(tǒng)內(nèi)部的干擾和相鄰小區(qū)之間的干擾，從而使系統(tǒng)容量擴大一倍以上；同時也可以使業(yè)務(wù)高密度的市區(qū)和郊區(qū)所要求的基站數(shù)目減少。在業(yè)務(wù)稀少的鄉(xiāng)村，無線覆蓋范圍將增加一倍，這也意味著在所覆蓋的區(qū)域的基站數(shù)目降至通常情況的1/4。天線增益的提高也能夠降低高頻功率放大器（HPA）的線性輸出功率。因為HPA的費用占收發(fā)信機成本的主要部分。所以，智能天線的采用將顯著降低運營成本、提高系統(tǒng)的經(jīng)濟效益。
智能天線的基本概念
智能天線原名自適應(yīng)天線陣列（AAA，Adaptive Antenna Array）。最初的智能天線技術(shù)主要用于雷達、聲納、抗干擾通信、定位、軍事方面等，用來完成空間濾波和定位。近年來，隨著移動通信的發(fā)展以及對移動通信電波傳播、組網(wǎng)技術(shù)、天線理論等方面的研究逐漸深入，智能天線開始用于具有復(fù)雜電波傳播環(huán)境的移動通信。
為此,移動通信研究者給應(yīng)用于移動通信的自適應(yīng)天線陣起了一個較吸引人的名字：智能天線，英文名為Smart Antenna或Intelligent Antenna。
如何消除同信道干擾(CCI)、多址干擾(MAI)與多徑衰落的影響成為人們在提高無線移動通信系統(tǒng)性能時考慮的主要因素。近年來智能天線成為移動通信領(lǐng)域中的一個研究熱點，是解決頻率資源匱乏的有效途徑，同時還可以提高系統(tǒng)容量和通信質(zhì)量。智能天線利用數(shù)字信號處理技術(shù)，采用了先進的波束轉(zhuǎn)換技術(shù)（switched beam technology）和自適應(yīng)空間數(shù)字處理技術(shù)（adaptive spatial digital processing technology），產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對準(zhǔn)用戶信號到達方向，旁瓣或零陷對準(zhǔn)干擾信號到達方向，達到充分高效利用移動用戶信號并刪除或抑制干擾信號的目的。與其它日漸深入和成熟的干擾削除技術(shù)相比，智能天線技術(shù)在移動通信中的應(yīng)用研究更顯得方興未艾并顯示出巨大潛力。
近年來，智能天線技術(shù)已經(jīng)成為移動通信中最具有吸引力的技術(shù)之一。智能天線采用空分多址（SDMA）技術(shù)，利用信號在傳輸方向上的差別，將同頻率或同時隙、同碼道的信號區(qū)分開來，最大限度地利用有限的信道資源。與無方向性天線相比較，其上、下行鏈路的天線增益大大提高，降低了發(fā)射功率電平，提高了信噪比，有效地克服了信道傳輸衰落的影響。同時，由于天線波瓣直接指向用戶，減小了與本小區(qū)內(nèi)其它用戶之間，以及與相鄰小區(qū)用戶之間的干擾，而且也減少了移動通信信道的多徑效應(yīng)。CDMA系統(tǒng)是個功率受限系統(tǒng)，智能天線的應(yīng)用達到了提高天線增益和減少系統(tǒng)干擾兩大目的，從而顯著地擴大了系統(tǒng)容量，提高了頻譜利用率。
智能天線與傳統(tǒng)的TDMA、FDMA或CDMA方式相比，引入了第四維多址方式：空分多址(SDMA)方式。在本質(zhì)上是利用多個天線單元空間的正交性，即空分多址復(fù)用（SDMA）功能，來提高系統(tǒng)的容量和頻譜利用率。這樣，TD－SCDMA系統(tǒng)充分利用了CDMA、TDMA、FDMA和SDMA這四種多址方式的技術(shù)優(yōu)勢，使系統(tǒng)性能最佳化。
智能天線的核心在于數(shù)字信號處理部分，它根據(jù)一定的準(zhǔn)則，使天線陣產(chǎn)生定向波束指向用戶，并自動地調(diào)整系數(shù)以實現(xiàn)所需的空間濾波。智能天線須要解決的兩個關(guān)鍵問題是辨識信號的方向和數(shù)字賦形的實現(xiàn)。
智能天線的工作原理
TD－SCDMA的智能天線使用一個環(huán)形天線陣，由8個完全相同的天線元素均勻地分布在一個半徑為R的圓上所組成。智能天線的功能是由天線陣及與其相連接的基帶數(shù)字信號處理部分共同完成的。該智能天線的仰角方向輻射圖形與每個天線元相同。在方位角的方向圖由基帶處理器控制，可同時產(chǎn)生多個波束，按照通信用戶的分布，在360°的范圍內(nèi)任意賦形。為了消除干擾，波束賦形時還可以在有干擾的地方設(shè)置零點，該零點處的天線輻射電平要比最大輻射方向低約40dB。TD－SCDMA使用的智能天線當(dāng)N＝8時，比無方向性的單振子天線的增益分別大9dB（對接收）和18dB（對發(fā)射）。每個振子的增益為8dB，則該天線的最大接收增益為17dB，最大發(fā)射增益為26dB。由于基站智能天線的發(fā)射增益要比接收增益大得多，對于傳輸非對稱的IP等數(shù)據(jù)、下載較大業(yè)務(wù)信息是非常適合的。
智能天線的主要功能
根據(jù)以上基本原理，在CDMA系統(tǒng)（無論是TDD或FDD方式）中，采用智能天線和波束賦形技術(shù)，能夠在多個方面大大改善通信系統(tǒng)的性能，概括地講主要有：提高了基站接收機的靈敏度，提高了基站發(fā)射機的等效發(fā)射功率，降低了系統(tǒng)的干擾，增加了CDMA系統(tǒng)的容量，改進了小區(qū)的覆蓋，降低了無線基站的成本。
由于采用智能天線后，應(yīng)用波束賦形技術(shù)顯著提高了基站的接收靈敏度和等效發(fā)射功率，能夠大大降低系統(tǒng)內(nèi)部的干擾和相鄰小區(qū)之間的干擾，從而使系統(tǒng)容量擴大一倍以上；同時也可以使業(yè)務(wù)高密度的市區(qū)和郊區(qū)所要求的基站數(shù)目減少。在業(yè)務(wù)稀少的鄉(xiāng)村，無線覆蓋范圍將增加一倍，這也意味著在所覆蓋的區(qū)域的基站數(shù)目降至通常情況的1/4。天線增益的提高也能夠降低高頻功率放大器（HPA）的線性輸出功率。因為HPA的費用占收發(fā)信機成本的主要部分。所以，智能天線的采用將顯著降低運營成本、提高系統(tǒng)的經(jīng)濟效益。
回答者：
wangyuan072
回答時間：2009-05-22 09:37
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