传输与接入智能天线与空分多址技术

1.智能天线与空分多址技术

(1)智能天线

智能天线是一个由多组独立天线组成的天线阵列、自适应信号处理器构成的天线系统，如图12-5所示。从阵列的W付天线中得到的；V个复数信号输入到自适应信号处理器中，自适应信号处理器实时处理接收到的和要通过天线阵列发射出去的信号，把每付天线的信号与适当的加权值的相乘，最终把所有项相加输出。

输出信号的形式如下

按照所需要的特性，适当选择加权矢量（W2,…，WN）,就可以得到预定的天线辐射方向图。为保证系统工作的实时性能，必须根据所接收到的数据，自适应周期性地更新权值，且自适应速率能够补偿由于源的运动和多径的存在而引起的变化，在极限情况下，自适应阵列天线具有极窄的波束和无限快的跟踪速度。

与单付天线不同的是，天线阵列系统能够根据需要动态地调整波束的方向，以使每个用户都获得最大的主瓣，并减小了旁瓣干扰，这样不仅改善了SINR(信号干扰比)，还扩大了最大覆盖范围，减小了发射功率。

(2)空分多址

随着智能天线技术的发展成熟和在移动通信中的应用，空分多址（SDMA)技术开始在数字蜂窝移动通信中得到应用。

空分多址通过空间的分割来区别不同的用户。能实现空间分割的基本技术就是智能天线，它在不同的用户方向上形成不同的波束，

如图12-6所示。从图中可看出，SDMA使用定向波束天线来服务于不同用户。不同的波束可采用相同的频率和相同的多址方式，也可采田12~6S0MA技术的原理用不同的多址方式。此时，在每个小区内，毎个波束可提供一个无其他用户干扰的信道，从而可以有效地克服多径干扰和同道干扰。

在蜂窝系统中，天线阵元可以由基站用自适应的方法加以控制，使得波束始终指向移动台，能够跟踪它的运动。这种技术就是所谓的自适应SDMA,这种方法有以下优点：

波束直接对准用户，多径和信道之间的干扰大量地减少；

由于波束对准用户减少了电磁污染，所需功率也减少：

直达波束提高了通信的保密性，除非在波束辐射的方向上，否则，通信不可能被截获。

其最终结果是系统容量得到大大提高、通信质景得到明显改善、移动台辐射更小更省电、通信更保密。智能天线技术已成为在我国提出并被国际电联（ITU)接纳的第二代移动通信系统（IMT-2000)标准TD-SCDMA的核心技术，并成为3G后续演进中的关键技术。

在TD-SCDMA系统中经常使用的是由8根天线组成的环行天线阵列，每根天线之间的距离为A/2(A为载波波长）。由于每根天线的位置都不完全相同，因此它们所接收到的信号的幅度、相位也是不同的，这样同时产生了多个有方向性的波束。对这些波束进行加权处理后分配给不同的用户，保证了每个用户能够得到最大的增益和最小的噪声干扰。

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