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(普通問題)
誰有智能天線的資料啊？
請(qǐng)問誰有智能天線的資料（中文的）��？我看TD的資料時(shí)發(fā)現(xiàn)智能天線的下行賦形和上行賦形不一樣，不知道是什么原因。
提問者:
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問題答案
( 4 )
看智能天線資料是沒用的，那些具體參數(shù)我們看不懂，關(guān)健是看了對(duì)工作沒什么幫助。因每個(gè)廠家的技術(shù)參數(shù)不一樣會(huì)存在一定的差異。建議看看TD智能天線關(guān)健技術(shù)，它會(huì)對(duì)天線的各項(xiàng)技術(shù)要求及幅射形式進(jìn)行全面操勞描述。
回答者：
吉呈
回答時(shí)間：2009-04-04 23:16
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智能天線的關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)了對(duì)能量的分配控制。
回答者：
chinaunicom78
回答時(shí)間：2009-04-05 08:24
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MSCBSC論壇里面有
回答者：
廿四味
回答時(shí)間：2009-04-05 10:35
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智能天線也叫自適應(yīng)天線，由多個(gè)天線單元組成，每一個(gè)天線后接一個(gè)復(fù)數(shù)加權(quán)器，最后用相加器進(jìn)行合并輸出。這種結(jié)構(gòu)的智能天線只能完成空域處理，同時(shí)具有空域、時(shí)域處理能力的智能天線在結(jié)構(gòu)上相對(duì)復(fù)雜些，每個(gè)天線后接的是一個(gè)延時(shí)抽頭加權(quán)網(wǎng)絡(luò)(結(jié)構(gòu)上與時(shí)域FIR均衡器相同)。自適應(yīng)或智能的主要含義是指這些加權(quán)系數(shù)可以根據(jù)一定的自適應(yīng)算法進(jìn)行自適應(yīng)更新調(diào)整。
智能天線的基本思想是：天線以多個(gè)高增益窄波束動(dòng)態(tài)地跟蹤多個(gè)期望用戶，接收模式下，來自窄波束之外的信號(hào)被抑制，發(fā)射模式下，能使期望用戶接收的信號(hào)功率最大，同時(shí)使窄波束照射范圍以外的非期望用戶受到的干擾最小。智能天線是利用用戶空間位置的不同來區(qū)分不同用戶。不同于傳統(tǒng)的頻分多址(FDMA)、時(shí)分多址(TDMA)或碼分多址(CDMA)，智能天線引入第4種多址方式：空分多址(SDMA)。即在相同時(shí)隙、相同頻率或相同地址碼的情況下，仍然可以根據(jù)信號(hào)不同的中間傳播路徑而區(qū)分。SDMA是一種信道增容方式，與其他多址方式完全兼容，從而可實(shí)現(xiàn)組合的多址方式，例如空分一碼分多址(SD-CDMA)。智能天線與傳統(tǒng)天線概念有本質(zhì)的區(qū)別，其理論支撐是信號(hào)統(tǒng)計(jì)檢測(cè)與估計(jì)理論、信號(hào)處理及最優(yōu)控制理論，其技術(shù)基礎(chǔ)是自適應(yīng)天線和高分辨陣列信號(hào)處理。
3．2 智能天線的自適應(yīng)算法
自適應(yīng)算法是智能天線研究的核心，一般分為非盲算法和盲算法兩類。
(1)非盲算法 是指需要借助參考信號(hào)(導(dǎo)頻序列或?qū)ьl信道)的算法，此時(shí)收端知道發(fā)送的是什么，按一定準(zhǔn)則確定或逐漸調(diào)整權(quán)值，使智能天線輸出與已知輸入最大相關(guān)，常用的相關(guān)準(zhǔn)則有MMSE(最小均方誤差)、LMS(最小均方)和LS(最小二乘)等。
(2)盲算法 無需發(fā)端傳送已知的導(dǎo)頻信號(hào)，他一般利用調(diào)制信號(hào)本身固有的、與具體承載的信息比特?zé)o關(guān)的一些特征，如恒模、子空間、有限符號(hào)集、循環(huán)平穩(wěn)等，并調(diào)整權(quán)值以使輸出滿足這種特性，常見的是各種基于梯度的使用不同約束量的算法。 非盲算法相對(duì)盲算法而言，通常誤差較小，收斂速度也較快，但需浪費(fèi)一定的系統(tǒng)資源。將二者結(jié)合產(chǎn)生一種半盲算法，即先用非
盲算法確定初始權(quán)值，再用盲算法進(jìn)行跟蹤和調(diào)整，這樣做可綜合二者的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也與實(shí)際的通信系統(tǒng)相一致，因?yàn)橥ǔ?dǎo)頻符不會(huì)時(shí)時(shí)發(fā)送而是與對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)信道時(shí)分復(fù)用的。
3．3 智能天線的波束形成
波束賦形的目標(biāo)是根據(jù)系統(tǒng)性能指標(biāo)，形成對(duì)基帶信號(hào)的最佳組合與分配。具體說，波束賦形的主要任務(wù)就是補(bǔ)償無線傳播過程中由空間損耗和多徑效應(yīng)等引起的信號(hào)衰落與失真，同時(shí)降低用戶間的共信道干擾。智能天線均采用數(shù)字方法實(shí)現(xiàn)波束形成，即數(shù)字波束形成(DBF)天線，從而可以使用軟件設(shè)計(jì)完成自適應(yīng)算法更新，在不改變系統(tǒng)硬件配置的前提下增加系統(tǒng)的靈活性。DBF對(duì)陣元接收信號(hào)進(jìn)行加權(quán)求和處理形成天線波束，主波束對(duì)準(zhǔn)期望用戶方向，而將波束零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)干擾方向。根據(jù)波束形成的不同過程，實(shí)現(xiàn)智能天線的方式又分為兩種：陣元空間處理方式和波束空間處理方式。
(1)陣元空間處理方式 直接對(duì)各陣元按收信號(hào)采樣進(jìn)行加權(quán)求和處理后，形成陣列輸出，使陣列方向圖主瓣對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向。由于各個(gè)陣元均參與自適應(yīng)加權(quán)調(diào)整，這種方式屬于全自適應(yīng)陣列處理。
(2)波束空間處理方式 這是當(dāng)前自適應(yīng)陣列處理技術(shù)的發(fā)展方向。他實(shí)際上是兩級(jí)處理過程，第一級(jí)對(duì)各陣元信號(hào)進(jìn)行固定加權(quán)求和，形成多個(gè)指向不同方向的波速率；第二級(jí)對(duì)第一級(jí)的波束輸出進(jìn)行自適應(yīng)加權(quán)調(diào)整后合成得到陣列輸出，此方案不是對(duì)全部陣元都從整體最優(yōu)計(jì)算加權(quán)系數(shù)作自適應(yīng)處理，而是僅對(duì)其中的部分陣元作自適應(yīng)處理，因此，屬于部分自適應(yīng)陣列處理。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是計(jì)算量小，收斂快，并且具有良好的波束賦形性能。
4 智能天線在TD-SCDMA中的應(yīng)用
智能天線的布陣方式一般有直線陣、圓陣和平面陣，陣元間距l(xiāng)／2波長(若陣元間距過大會(huì)使接收信號(hào)彼此相關(guān)程度降低，太小則會(huì)在方向圖形成不必要的柵瓣，故一般取半波長)。智能天線采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)判斷用戶信號(hào)到達(dá)方向(即DOA估計(jì))，并在此方向形成天線主波束，他根據(jù)用戶信號(hào)的不同空間傳輸方向提供不同的信道，等同于有線傳輸時(shí)的線纜，從而可以有效的抑制干擾。
考慮到軟件無線電系統(tǒng)要求在中頻進(jìn)行采樣，然后用軟件完成中頻處理。每秒幾十兆的采樣速率要求DSP必須有足夠快的速度完成操作。但是粗略的計(jì)算表明，即使采用最快的器件，在DSP上用軟件實(shí)現(xiàn)下變頻功能還是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)镈SP只能完成基帶處理的功能。一個(gè)比較實(shí)用的方案是采用專業(yè)的可編程邏輯器件來完成高速的濾波和處理，以減輕DSP的壓力。由于實(shí)時(shí)處理時(shí)對(duì)處理速度的需求很高，僅靠單DSP系統(tǒng)性能的提高已經(jīng)不能滿足要求。而并行通用浮點(diǎn)DSP將片間并行功能集成在單片DSP內(nèi)部，可以獲得很高的并行處理能力和并行效率，因此在實(shí)際系統(tǒng)中都是采用并行DSP陣列來提高處理能力。理論上，N個(gè)DSP并行可以提供N倍的處理能力，但在實(shí)際系統(tǒng)中必須在算法設(shè)計(jì)上付出很大的代價(jià)。一個(gè)好的算法應(yīng)該能夠盡量并行而且適合多個(gè)DSP同時(shí)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還要使得處理器之間的數(shù)據(jù)交換應(yīng)盡可能少和盡可能快。
智能天線是一種安裝在基站現(xiàn)場(chǎng)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(shí)獲取基站和移動(dòng)臺(tái)之間各個(gè)鏈路的方向特性。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(duì)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移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻譜效率。具體而言，TD-SCDMA系統(tǒng)的智能天線是由8個(gè)天線單元的同心陣列組成的，直徑為25cm。同全方向天線相比，他可獲得8dB的增益。其原理是使一組天線和對(duì)應(yīng)的收發(fā)信機(jī)按照一定的方式排列和激勵(lì)，利用波的干涉原理可以產(chǎn)生強(qiáng)方向性的輻射方向圖，使用DSP方法使主瓣自適應(yīng)地指向移動(dòng)臺(tái)方向，就可達(dá)到提高信號(hào)的載干比，降低發(fā)射功率等目的。智能天線的上述性能允許更為密集的頻率復(fù)用，使頻譜效率得以顯著地提高。
由于每個(gè)用戶在小區(qū)內(nèi)的位置都是不同的。這一方面要求天線具有多向性，另一方面則要求在每一獨(dú)立的方向上，系統(tǒng)都可以跟蹤個(gè)別的用戶。通過DSP控制用戶的方向測(cè)量使上述要求可以實(shí)現(xiàn)。每用戶的跟蹤通過到達(dá)角進(jìn)行測(cè)量，在TD-SCDMA系統(tǒng)中，由于無線子幀的長度是5ms，則至少每秒可測(cè)量200次，每個(gè)用戶的上下行傳輸發(fā)生在相同的方向，通過智能天線的方向性和跟蹤性，可獲得其最佳的性能。
TDD模式的TD-SCDMA的進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)是用戶信號(hào)的發(fā)送和接收都發(fā)生在完全相同的頻率上。因此在上行和下行2個(gè)方向中的傳輸條件是相同的或者說是對(duì)稱的，使得智能天線能將小區(qū)間干擾降至最低，從而獲得最佳的系統(tǒng)性能。
通過智能天線獲得的較高的頻譜利用率，使高業(yè)務(wù)密度城市和城區(qū)所要求的基站數(shù)量相應(yīng)地變得較低。此外，在業(yè)務(wù)量稀少的鄉(xiāng)村，智能天線的方向性可使無線覆蓋范圍增加1倍。無線覆蓋范圍的增長使得在主要業(yè)務(wù)覆蓋的寬廣地區(qū)所需的基站數(shù)量降至通常情況的1／4。
5 使用智能天線的有關(guān)問題
智能天線的主要作用是：降低多址干擾，提高CDMA系統(tǒng)容量，增加接收靈敏度和發(fā)射EIRP；但是智能天線所不能克服的問題如：時(shí)延超過碼片寬度的多徑干擾，多普勒效應(yīng)(高速移動(dòng))。因而，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，智能天線必須和其他信號(hào)處理技術(shù)同時(shí)使用。
智能天線技術(shù)對(duì)無線通信，特別是CDMA系統(tǒng)的性能提高和成本下降都有巨大的好處。但是，在將智能天線用于CDMA系統(tǒng)時(shí)，必將考慮所帶來的問題，并在標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)上解決這些問題。
(1)全向波束和賦形波束
& nbsp; 上述智能天線的功能主要是由自適應(yīng)的發(fā)射和接收波束賦形來實(shí)現(xiàn)的。而且，接收和發(fā)射波束賦形是依據(jù)基站天線幾何結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的要求和所接收到的用戶信號(hào)。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，智能天線對(duì)每個(gè)用戶的上行信號(hào)均采用賦形波束，提高系統(tǒng)性能是非常直接的；但在用戶沒有發(fā)射、僅處于接收狀態(tài)下，又是在基站的覆蓋區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)(空閑狀態(tài))，基站不可能知道該用戶所處的方位，只能使用全向波束進(jìn)行發(fā)射(如系統(tǒng)中的Pilot、同步、廣播、尋呼等物理信道)。一個(gè)全向覆蓋的基站，其不同碼道的發(fā)射波束是不同的，即基站必須能提供全向和定向的賦形波束，這樣一來，對(duì)全向信道來說，將要求高得多的發(fā)射功率(最大可
能為比專用信道高101gNdB)，這是系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所必須考慮的。
(2)共享下行信道及不連續(xù)發(fā)射
在提供IP型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，均設(shè)計(jì)了多用戶共享的上下行信道并在基站和用戶終端使用不連續(xù)發(fā)射技術(shù)。在使用智能天線的基站中，由于用戶移動(dòng)，基站不可能知道用戶的位置，故一般只能采用全向下行波束。此外，也可以增加一次接人過程，對(duì)每個(gè)用戶進(jìn)行定向發(fā)射。這兩種方式各有優(yōu)點(diǎn)，均可使用。
(3)智能天線的校準(zhǔn)
在使用智能天線時(shí)，必須具有對(duì)智能天線進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)校準(zhǔn)的技術(shù)。在TDD系統(tǒng)中使用智能天線時(shí)是根據(jù)電磁場(chǎng)理論中的互易原理，直接利用上行波束賦形系數(shù)來進(jìn)行下行波束賦形。但對(duì)實(shí)際無線基站，每一條通路的無線收發(fā)信機(jī)不可能是完全相同的，而且，其性能將隨時(shí)期、工作電子和環(huán)境條件等因素變化。如果不進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)校準(zhǔn)，則下行波束賦形將受嚴(yán)重影響。這樣，不僅得不到智能天線的優(yōu)勢(shì)，甚至完全不能通信。
(4)幀結(jié)構(gòu)及有關(guān)物理層技術(shù)
使用智能天線，對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的物理層技術(shù)并不提出特別的要求。而且，基本的物理層技術(shù)，如調(diào)制解調(diào)、擴(kuò)頻、信道編碼、交織、糾錯(cuò)、數(shù)據(jù)復(fù)接等，與不使用智能天線是完全一樣的。但是使用了智能天線，可以將物理層的效率設(shè)計(jì)得更高。例如在TD-SCDMA建議的系統(tǒng)中，使用了同步CDMA技術(shù)，簡化了接收機(jī)；在物理層時(shí)隙設(shè)計(jì)中使用了特定的上下行Pilot時(shí)隙，減少了小區(qū)搜索及隨機(jī)接人時(shí)的干擾等，都使智能天線的功能得以充分發(fā)揮。
(5)智能天線和其他抗干擾技術(shù)的結(jié)合
目前，在智能天線算法的復(fù)雜性和實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的可能性之間必須進(jìn)行折中。這樣，實(shí)用的智能天線算法還不能解決時(shí)延超過一個(gè)碼片寬度的多徑干擾，也無法克服高速移動(dòng)多普勒效應(yīng)造成的信道惡化。在多徑嚴(yán)重的高速移動(dòng)環(huán)境下，必須將智能天線和其他抗干擾的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)結(jié)合使用，才可能達(dá)到最佳的效果。這些數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)包括聯(lián)合檢測(cè)(Jointdetection)、干擾抵消及Rake接收等。目前，智能天線和聯(lián)合檢測(cè)或干擾抵消的結(jié)合已有實(shí)用的算法，而和Rake接收機(jī)的結(jié)合算法還在研究中。
(6)波束賦形的速度問題
必須注意的是，由于用戶終端的移動(dòng)性，移動(dòng)通信是一個(gè)時(shí)變的信道，智能天線是由接收信號(hào)來對(duì)上下行波束賦形，故要求TDD的周期不能太長。例如當(dāng)用戶終端的移動(dòng)速度達(dá)到100km／h時(shí)，其多普勒頻移接近200 Hz，用戶終端在10ms內(nèi)的位置變化達(dá)到28cm，在2GHz頻段已超過一個(gè)波長，對(duì)下行波束賦形將帶來巨大的誤差。故希望將TDD周期至少縮短一半，使收發(fā)之間的間隔控制在2～3ms內(nèi)，以保證智能天線的正常工作。如果要求此系統(tǒng)的終端能以更高的速度移動(dòng)，則TDD上下行轉(zhuǎn)換周期還要進(jìn)一步縮短。
(7)設(shè)備復(fù)雜性的考慮
顯然，智能天線的性能將隨著天線陣元數(shù)目的增加而增加。但是增加天線陣元的數(shù)量，又將增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。此復(fù)雜性主要是基帶數(shù)字信號(hào)處理的量將成幾何級(jí)數(shù)遞增�，F(xiàn)在，CDMA系統(tǒng)在向?qū)拵Х较虬l(fā)展，碼片速率已經(jīng)很高，基帶處理的復(fù)雜性已對(duì)微電子技術(shù)提出了越來越高的要求，這就限制了天線元的數(shù)量不可能太多。按目前的水平，天線元的數(shù)量在6～16之間。
TD-SCDMA中智能天線的應(yīng)用是高經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要部分，可降低運(yùn)營商投資和提高其經(jīng)濟(jì)收益。智能天線技術(shù)帶給第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是其他技術(shù)都難以取代的，但是隨著他的應(yīng)用也會(huì)產(chǎn)生一些新的問題。而且智能天線技術(shù)未來將向著數(shù)字化、集成化，適合寬帶高速傳輸并能抑制更多個(gè)干擾的方向發(fā)展。智能天線技術(shù)不僅可以使用在TDD系統(tǒng)中，也完全可以使用到FDD系統(tǒng)中，目前，國際上已經(jīng)將智能天線技術(shù)作為三代以后移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。所以，帶有智能天線、聯(lián)合檢測(cè)和具有對(duì)稱和非對(duì)稱業(yè)務(wù)的自適應(yīng)無線資源分配能力的TD-SCDMA技術(shù)的先進(jìn)設(shè)計(jì)是邁向個(gè)人通信的重要的一步
智能天線的基本思想是：天線以多個(gè)高增益窄波束動(dòng)態(tài)地跟蹤多個(gè)期望用戶，接收模式下，來自窄波束之外的信號(hào)被抑制，發(fā)射模式下，能使期望用戶接收的信號(hào)功率最大，同時(shí)使窄波束照射范圍以外的非期望用戶受到的干擾最小。智能天線是利用用戶空間位置的不同來區(qū)分不同用戶。不同于傳統(tǒng)的頻分多址(FDMA)、時(shí)分多址(TDMA)或碼分多址(CDMA)，智能天線引入第4種多址方式：空分多址(SDMA)。即在相同時(shí)隙、相同頻率或相同地址碼的情況下，仍然可以根據(jù)信號(hào)不同的中間傳播路徑而區(qū)分。SDMA是一種信道增容方式，與其他多址方式完全兼容，從而可實(shí)現(xiàn)組合的多址方式，例如空分一碼分多址(SD-CDMA)。智能天線與傳統(tǒng)天線概念有本質(zhì)的區(qū)別，其理論支撐是信號(hào)統(tǒng)計(jì)檢測(cè)與估計(jì)理論、信號(hào)處理及最優(yōu)控制理論，其技術(shù)基礎(chǔ)是自適應(yīng)天線和高分辨陣列信號(hào)處理。
3．2 智能天線的自適應(yīng)算法
自適應(yīng)算法是智能天線研究的核心，一般分為非盲算法和盲算法兩類。
(1)非盲算法 是指需要借助參考信號(hào)(導(dǎo)頻序列或?qū)ьl信道)的算法，此時(shí)收端知道發(fā)送的是什么，按一定準(zhǔn)則確定或逐漸調(diào)整權(quán)值，使智能天線輸出與已知輸入最大相關(guān)，常用的相關(guān)準(zhǔn)則有MMSE(最小均方誤差)、LMS(最小均方)和LS(最小二乘)等。
(2)盲算法 無需發(fā)端傳送已知的導(dǎo)頻信號(hào)，他一般利用調(diào)制信號(hào)本身固有的、與具體承載的信息比特?zé)o關(guān)的一些特征，如恒模、子空間、有限符號(hào)集、循環(huán)平穩(wěn)等，并調(diào)整權(quán)值以使輸出滿足這種特性，常見的是各種基于梯度的使用不同約束量的算法。 非盲算法相對(duì)盲算法而言，通常誤差較小，收斂速度也較快，但需浪費(fèi)一定的系統(tǒng)資源。將二者結(jié)合產(chǎn)生一種半盲算法，即先用非
盲算法確定初始權(quán)值，再用盲算法進(jìn)行跟蹤和調(diào)整，這樣做可綜合二者的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也與實(shí)際的通信系統(tǒng)相一致，因?yàn)橥ǔ?dǎo)頻符不會(huì)時(shí)時(shí)發(fā)送而是與對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)信道時(shí)分復(fù)用的。
3．3 智能天線的波束形成
波束賦形的目標(biāo)是根據(jù)系統(tǒng)性能指標(biāo)，形成對(duì)基帶信號(hào)的最佳組合與分配。具體說，波束賦形的主要任務(wù)就是補(bǔ)償無線傳播過程中由空間損耗和多徑效應(yīng)等引起的信號(hào)衰落與失真，同時(shí)降低用戶間的共信道干擾。智能天線均采用數(shù)字方法實(shí)現(xiàn)波束形成，即數(shù)字波束形成(DBF)天線，從而可以使用軟件設(shè)計(jì)完成自適應(yīng)算法更新，在不改變系統(tǒng)硬件配置的前提下增加系統(tǒng)的靈活性。DBF對(duì)陣元接收信號(hào)進(jìn)行加權(quán)求和處理形成天線波束，主波束對(duì)準(zhǔn)期望用戶方向，而將波束零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)干擾方向。根據(jù)波束形成的不同過程，實(shí)現(xiàn)智能天線的方式又分為兩種：陣元空間處理方式和波束空間處理方式。
(1)陣元空間處理方式 直接對(duì)各陣元按收信號(hào)采樣進(jìn)行加權(quán)求和處理后，形成陣列輸出，使陣列方向圖主瓣對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向。由于各個(gè)陣元均參與自適應(yīng)加權(quán)調(diào)整，這種方式屬于全自適應(yīng)陣列處理。
(2)波束空間處理方式 這是當(dāng)前自適應(yīng)陣列處理技術(shù)的發(fā)展方向。他實(shí)際上是兩級(jí)處理過程，第一級(jí)對(duì)各陣元信號(hào)進(jìn)行固定加權(quán)求和，形成多個(gè)指向不同方向的波速率；第二級(jí)對(duì)第一級(jí)的波束輸出進(jìn)行自適應(yīng)加權(quán)調(diào)整后合成得到陣列輸出，此方案不是對(duì)全部陣元都從整體最優(yōu)計(jì)算加權(quán)系數(shù)作自適應(yīng)處理，而是僅對(duì)其中的部分陣元作自適應(yīng)處理，因此，屬于部分自適應(yīng)陣列處理。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是計(jì)算量小，收斂快，并且具有良好的波束賦形性能。
4 智能天線在TD-SCDMA中的應(yīng)用
智能天線的布陣方式一般有直線陣、圓陣和平面陣，陣元間距l(xiāng)／2波長(若陣元間距過大會(huì)使接收信號(hào)彼此相關(guān)程度降低，太小則會(huì)在方向圖形成不必要的柵瓣，故一般取半波長)。智能天線采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)判斷用戶信號(hào)到達(dá)方向(即DOA估計(jì))，并在此方向形成天線主波束，他根據(jù)用戶信號(hào)的不同空間傳輸方向提供不同的信道，等同于有線傳輸時(shí)的線纜，從而可以有效的抑制干擾。
考慮到軟件無線電系統(tǒng)要求在中頻進(jìn)行采樣，然后用軟件完成中頻處理。每秒幾十兆的采樣速率要求DSP必須有足夠快的速度完成操作。但是粗略的計(jì)算表明，即使采用最快的器件，在DSP上用軟件實(shí)現(xiàn)下變頻功能還是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)镈SP只能完成基帶處理的功能。一個(gè)比較實(shí)用的方案是采用專業(yè)的可編程邏輯器件來完成高速的濾波和處理，以減輕DSP的壓力。由于實(shí)時(shí)處理時(shí)對(duì)處理速度的需求很高，僅靠單DSP系統(tǒng)性能的提高已經(jīng)不能滿足要求。而并行通用浮點(diǎn)DSP將片間并行功能集成在單片DSP內(nèi)部，可以獲得很高的并行處理能力和并行效率，因此在實(shí)際系統(tǒng)中都是采用并行DSP陣列來提高處理能力。理論上，N個(gè)DSP并行可以提供N倍的處理能力，但在實(shí)際系統(tǒng)中必須在算法設(shè)計(jì)上付出很大的代價(jià)。一個(gè)好的算法應(yīng)該能夠盡量并行而且適合多個(gè)DSP同時(shí)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還要使得處理器之間的數(shù)據(jù)交換應(yīng)盡可能少和盡可能快。
智能天線是一種安裝在基站現(xiàn)場(chǎng)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(shí)獲取基站和移動(dòng)臺(tái)之間各個(gè)鏈路的方向特性。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(duì)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移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻譜效率。具體而言，TD-SCDMA系統(tǒng)的智能天線是由8個(gè)天線單元的同心陣列組成的，直徑為25cm。同全方向天線相比，他可獲得8dB的增益。其原理是使一組天線和對(duì)應(yīng)的收發(fā)信機(jī)按照一定的方式排列和激勵(lì)，利用波的干涉原理可以產(chǎn)生強(qiáng)方向性的輻射方向圖，使用DSP方法使主瓣自適應(yīng)地指向移動(dòng)臺(tái)方向，就可達(dá)到提高信號(hào)的載干比，降低發(fā)射功率等目的。智能天線的上述性能允許更為密集的頻率復(fù)用，使頻譜效率得以顯著地提高。
由于每個(gè)用戶在小區(qū)內(nèi)的位置都是不同的。這一方面要求天線具有多向性，另一方面則要求在每一獨(dú)立的方向上，系統(tǒng)都可以跟蹤個(gè)別的用戶。通過DSP控制用戶的方向測(cè)量使上述要求可以實(shí)現(xiàn)。每用戶的跟蹤通過到達(dá)角進(jìn)行測(cè)量，在TD-SCDMA系統(tǒng)中，由于無線子幀的長度是5ms，則至少每秒可測(cè)量200次，每個(gè)用戶的上下行傳輸發(fā)生在相同的方向，通過智能天線的方向性和跟蹤性，可獲得其最佳的性能。
TDD模式的TD-SCDMA的進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)是用戶信號(hào)的發(fā)送和接收都發(fā)生在完全相同的頻率上。因此在上行和下行2個(gè)方向中的傳輸條件是相同的或者說是對(duì)稱的，使得智能天線能將小區(qū)間干擾降至最低，從而獲得最佳的系統(tǒng)性能。
通過智能天線獲得的較高的頻譜利用率，使高業(yè)務(wù)密度城市和城區(qū)所要求的基站數(shù)量相應(yīng)地變得較低。此外，在業(yè)務(wù)量稀少的鄉(xiāng)村，智能天線的方向性可使無線覆蓋范圍增加1倍。無線覆蓋范圍的增長使得在主要業(yè)務(wù)覆蓋的寬廣地區(qū)所需的基站數(shù)量降至通常情況的1／4。
5 使用智能天線的有關(guān)問題
智能天線的主要作用是：降低多址干擾，提高CDMA系統(tǒng)容量，增加接收靈敏度和發(fā)射EIRP；但是智能天線所不能克服的問題如：時(shí)延超過碼片寬度的多徑干擾，多普勒效應(yīng)(高速移動(dòng))。因而，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，智能天線必須和其他信號(hào)處理技術(shù)同時(shí)使用。
智能天線技術(shù)對(duì)無線通信，特別是CDMA系統(tǒng)的性能提高和成本下降都有巨大的好處。但是，在將智能天線用于CDMA系統(tǒng)時(shí)，必將考慮所帶來的問題，并在標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)上解決這些問題。
(1)全向波束和賦形波束
& nbsp; 上述智能天線的功能主要是由自適應(yīng)的發(fā)射和接收波束賦形來實(shí)現(xiàn)的。而且，接收和發(fā)射波束賦形是依據(jù)基站天線幾何結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的要求和所接收到的用戶信號(hào)。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，智能天線對(duì)每個(gè)用戶的上行信號(hào)均采用賦形波束，提高系統(tǒng)性能是非常直接的；但在用戶沒有發(fā)射、僅處于接收狀態(tài)下，又是在基站的覆蓋區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)(空閑狀態(tài))，基站不可能知道該用戶所處的方位，只能使用全向波束進(jìn)行發(fā)射(如系統(tǒng)中的Pilot、同步、廣播、尋呼等物理信道)。一個(gè)全向覆蓋的基站，其不同碼道的發(fā)射波束是不同的，即基站必須能提供全向和定向的賦形波束，這樣一來，對(duì)全向信道來說，將要求高得多的發(fā)射功率(最大可
能為比專用信道高101gNdB)，這是系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所必須考慮的。
(2)共享下行信道及不連續(xù)發(fā)射
在提供IP型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，均設(shè)計(jì)了多用戶共享的上下行信道并在基站和用戶終端使用不連續(xù)發(fā)射技術(shù)。在使用智能天線的基站中，由于用戶移動(dòng)，基站不可能知道用戶的位置，故一般只能采用全向下行波束。此外，也可以增加一次接人過程，對(duì)每個(gè)用戶進(jìn)行定向發(fā)射。這兩種方式各有優(yōu)點(diǎn)，均可使用。
(3)智能天線的校準(zhǔn)
在使用智能天線時(shí)，必須具有對(duì)智能天線進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)校準(zhǔn)的技術(shù)。在TDD系統(tǒng)中使用智能天線時(shí)是根據(jù)電磁場(chǎng)理論中的互易原理，直接利用上行波束賦形系數(shù)來進(jìn)行下行波束賦形。但對(duì)實(shí)際無線基站，每一條通路的無線收發(fā)信機(jī)不可能是完全相同的，而且，其性能將隨時(shí)期、工作電子和環(huán)境條件等因素變化。如果不進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)校準(zhǔn)，則下行波束賦形將受嚴(yán)重影響。這樣，不僅得不到智能天線的優(yōu)勢(shì)，甚至完全不能通信。
(4)幀結(jié)構(gòu)及有關(guān)物理層技術(shù)
使用智能天線，對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的物理層技術(shù)并不提出特別的要求。而且，基本的物理層技術(shù)，如調(diào)制解調(diào)、擴(kuò)頻、信道編碼、交織、糾錯(cuò)、數(shù)據(jù)復(fù)接等，與不使用智能天線是完全一樣的。但是使用了智能天線，可以將物理層的效率設(shè)計(jì)得更高。例如在TD-SCDMA建議的系統(tǒng)中，使用了同步CDMA技術(shù)，簡化了接收機(jī)；在物理層時(shí)隙設(shè)計(jì)中使用了特定的上下行Pilot時(shí)隙，減少了小區(qū)搜索及隨機(jī)接人時(shí)的干擾等，都使智能天線的功能得以充分發(fā)揮。
(5)智能天線和其他抗干擾技術(shù)的結(jié)合
目前，在智能天線算法的復(fù)雜性和實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的可能性之間必須進(jìn)行折中。這樣，實(shí)用的智能天線算法還不能解決時(shí)延超過一個(gè)碼片寬度的多徑干擾，也無法克服高速移動(dòng)多普勒效應(yīng)造成的信道惡化。在多徑嚴(yán)重的高速移動(dòng)環(huán)境下，必須將智能天線和其他抗干擾的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)結(jié)合使用，才可能達(dá)到最佳的效果。這些數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)包括聯(lián)合檢測(cè)(Jointdetection)、干擾抵消及Rake接收等。目前，智能天線和聯(lián)合檢測(cè)或干擾抵消的結(jié)合已有實(shí)用的算法，而和Rake接收機(jī)的結(jié)合算法還在研究中。
(6)波束賦形的速度問題
必須注意的是，由于用戶終端的移動(dòng)性，移動(dòng)通信是一個(gè)時(shí)變的信道，智能天線是由接收信號(hào)來對(duì)上下行波束賦形，故要求TDD的周期不能太長。例如當(dāng)用戶終端的移動(dòng)速度達(dá)到100km／h時(shí)，其多普勒頻移接近200 Hz，用戶終端在10ms內(nèi)的位置變化達(dá)到28cm，在2GHz頻段已超過一個(gè)波長，對(duì)下行波束賦形將帶來巨大的誤差。故希望將TDD周期至少縮短一半，使收發(fā)之間的間隔控制在2～3ms內(nèi)，以保證智能天線的正常工作。如果要求此系統(tǒng)的終端能以更高的速度移動(dòng)，則TDD上下行轉(zhuǎn)換周期還要進(jìn)一步縮短。
(7)設(shè)備復(fù)雜性的考慮
顯然，智能天線的性能將隨著天線陣元數(shù)目的增加而增加。但是增加天線陣元的數(shù)量，又將增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。此復(fù)雜性主要是基帶數(shù)字信號(hào)處理的量將成幾何級(jí)數(shù)遞增�，F(xiàn)在，CDMA系統(tǒng)在向?qū)拵Х较虬l(fā)展，碼片速率已經(jīng)很高，基帶處理的復(fù)雜性已對(duì)微電子技術(shù)提出了越來越高的要求，這就限制了天線元的數(shù)量不可能太多。按目前的水平，天線元的數(shù)量在6～16之間。
TD-SCDMA中智能天線的應(yīng)用是高經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要部分，可降低運(yùn)營商投資和提高其經(jīng)濟(jì)收益。智能天線技術(shù)帶給第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是其他技術(shù)都難以取代的，但是隨著他的應(yīng)用也會(huì)產(chǎn)生一些新的問題。而且智能天線技術(shù)未來將向著數(shù)字化、集成化，適合寬帶高速傳輸并能抑制更多個(gè)干擾的方向發(fā)展。智能天線技術(shù)不僅可以使用在TDD系統(tǒng)中，也完全可以使用到FDD系統(tǒng)中，目前，國際上已經(jīng)將智能天線技術(shù)作為三代以后移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。所以，帶有智能天線、聯(lián)合檢測(cè)和具有對(duì)稱和非對(duì)稱業(yè)務(wù)的自適應(yīng)無線資源分配能力的TD-SCDMA技術(shù)的先進(jìn)設(shè)計(jì)是邁向個(gè)人通信的重要的一步
回答者：
chendaji
回答時(shí)間：2009-04-05 10:47
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