摘要 智能天線是TD-SCDMA系統(tǒng)中一項關(guān)鍵技術(shù),目前主要有6陣元天線與8陣元天線兩種。本文從天線的各項性能指標(biāo)包括覆蓋、容量、賦形增益等方面對兩者進行了測試對比,同時結(jié)合工程建設(shè)的成本對兩者作了比較,最后得出一種大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)建設(shè)最優(yōu)的部署方案。
1、智能天線技術(shù)及在TD-SCDMA系統(tǒng)中的應(yīng)用
智能天線是一種自適應(yīng)陣列天線,其基本原理是利用信號傳輸?shù)目臻g特性,通過調(diào)整各陣元上發(fā)射信號的權(quán)值,使有效信號方向上的波束加強,從而達到抑制干擾,提高信干比的目的。智能天線技術(shù)具有提高系統(tǒng)容量及頻譜效率,降低系統(tǒng)干擾,擴大系統(tǒng)的覆蓋范圍等優(yōu)點。
在TD-SCDMA系統(tǒng)中,由于其上下行鏈路的對稱性,使智能天線技術(shù)得到了很好的應(yīng)用。目前在TD系統(tǒng)中主要采用的是8陣元天線和6陣元天線兩種。對于單徑、高斯白噪聲的信道環(huán)境而言,8陣元天線下行功率增益和賦形增益理論值為10lg(Ka)=10lg(8)≈9.03 dB,6陣元天線下行功率增益和賦形增益理論值為10lg(Ka)=10lg(6)≈7.8 dB,其中Ka表示智能天線陣元的個數(shù)。兩者相差約1.2 dB。因此從理論上分析8陣元天線方案不管是功率增益還是賦形增益性能都要優(yōu)于6陣元天線方案。
本文通過對6陣元和8陣元天線進行多方面的綜合對比,包括覆蓋能力、容量、賦形能力、工程建設(shè)成本等,得出一個最優(yōu)的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案。
2、對6陣元和8陣元天線性能的仿真分析
為了更好地進行外場測試,先利用無線電軟件對智能6陣元和8陣元天線進行了仿真模擬。智能天線中的單天線陣元為120?定向天線,其天線方向如圖1所示。
圖1 120?定向天線的天線方向
由圖1可得出在AWGN(加性高斯白噪聲)下,8陣元和6陣元天線的全向廣播信道、賦形業(yè)務(wù)信道(0?賦形)在等功率下的理論方向圖(見圖2、圖3)。
圖2 8陣元天線公共信道和專用信道(0?賦形)的方向圖對比
圖3 6陣元天線公共信道和專用信道(0?賦形)的方向圖對比
從圖2、圖3可以看出:當(dāng)采用65?的廣播賦形權(quán)值時,即使在AWGN的理論環(huán)境下,由于8陣元天線陣廣播權(quán)值在65?的能量聚集,使得8陣元天線陣的功率增益大于9 dB,導(dǎo)致波束賦形增益在理論條件下會小于9 dB。同理,由于廣播波束賦形權(quán)值的“不圓度”,在某些角度下,波束賦形增益可能會大于9 dB。類似情況下,6陣元天線陣廣播權(quán)值在65?的能量聚集,導(dǎo)致6陣元天線陣的功率增益大于7.8 dB,使得波束賦形增益在理論條件下會小于7.8 dB,同樣,由于廣播波束賦形權(quán)值的“不圓度”,在某些角度下,波束賦形增益可能會大于7.8 dB。因此,在外場測試分析各項數(shù)據(jù)時采取了統(tǒng)計平均的方法,希望能在最大程度上接近理論值。