浅谈TD－SCDMA智能天线基本原理和测验办法

1导言

作为第三代移动通信体系规范之一的TD-SCDMA，选用了两项最为要害的技能，即智能天线技能和联合检测技能。其间智能天线关于体系的效果首要包含：

（1）通过多个天线通道功率的最大比兼并以及阵列信号处理，显着提高了接纳灵敏度；

（2）波束赋形算法使得基站针对不同用户的接纳和发射很高的指向性，因而用户间的搅扰在空间上能够得到很好的阻隔；

（3）波束赋形对用户间搅扰的空间阻隔，显着增加了CDMA的容量，结合联合检测技能，使得TD-SCDMA能够完成满码道装备；

（4）通过波束赋形算法能够完成播送波束宽度的灵敏调整，这使得TD-SCDMA在网络优化过程中小区播送掩盖规模的调整能够通过软件算法完成（惯例基站天线的播送波束是固定不可变的，若想调整掩盖规模必需要替换天线），然后显着提高了网优功率；

（5）通过对天线阵进行波束赋形使得下行信号能够对准一个（或若干个不同方位的用户）用户，这等效于提高了发射机的有用发射功率（EIRP）。

CDMA体系中选用了大功率线性功放，价格比较贵重；选用智能天线技能的TD体系能够选用多个小功率功放，然后降低了制作本钱。

2根本作业机理

依据波束成形的完成办法以及现在的运用状况，智能天线一般可分为多波束智能天线和自适应智能天线。

多波束智能天线选用准动态预多波束的波束切换办法，运用多个不同固定指向的波束掩盖整个小区，跟着用户在小区中的移动，基站挑选其间最适宜的波束，然后增强接纳信号的强度。多波束智能天线的长处是杂乱度低、可靠性高，但缺陷是它受天线波束宽度等参数影响较大，功能差于自适应智能天线。

自适应智能天线选用全自适应阵列主动盯梢办法，通过不同自适应调整各个天线单元的加权值，到达构成若干自适应波束，一起盯梢若干个用户，然后能够对当时的传达环境进行最大程度上的匹配。自适应智能天线在理论上功能能够到达最优，可是其完成结构和算法杂乱度均显着高于多波束智能天线。

TD-SCDMA体系选用的是自适应智能天线阵，天线阵列单元的规划、下行波束赋形算法和上行DOA预估是智能天线的核心技能。

智能天线阵的完成原理类型于相控阵天线。下面咱们以一维线阵相控阵天线为例。

首要，作为最根本的一维波束扫描相控阵天线是一个等距离摆放的直线阵列（见图1），其间阵列的每个辐射单元的鼓励相位能够改变，即当相邻辐射单元的鼓励相位呈特定的等差级数改变时，阵列方向图是通过对每一列天线单元的起伏相位鼓励进行调整完成波束扫描的。



图1一维线阵天线波束扫描原理

当波束的最大指向违背法线方向为θ0时，则各个天线端口的鼓励波程差为：ФN=（N-1）2πdsinθ0/λ

其间：d为相邻单元的距离，λ为天线作业频率的波长

智能（自适应）天线体系以阵列天线和自适应信号处理算法为根底，能够从多个多路径信号和搅扰信号中把有用信号区别出来，主动地把主瓣最大值锁定在有用的移动来波信号方向上，并主动减小搅扰方向的付瓣电平。智能天线所具有的这种准确盯梢才能和搅扰按捺才能能够使在同一个小区内的几个用户运用相同的信道。

智能天线体系的作业机理概念能够用图2和图3予以描绘。在图2中，N个天线辐射单元接纳到信号通过射频扩大后，在基带的数字波束成形（DBF）网络中选用Wi的复权系数加权并进行叠加组成，然后进入接纳机，其间DSP智能算法处理器依据N个天线辐射单元来波的起伏/相位联系猜测出有用信号的方向。叠加组成得到最大的接纳信号。在图3中，DSP依据上述猜测的有用信号方向以及猜测的搅扰信号方向，能够自适应发生适宜的Wi复权系数，并鼓励各个天线单元的辐射，然后将主瓣板对准有用信号，将零点抵消。



图2智能天线上行接纳原理



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一种典型的智能天线阵如图4所示。它共有9个端口，中心的端口为校准口，其他的8个端口为天线端口。校准口的效果是用于校对智能天线阵在实践运用环境下的各接纳（发射）通道到各列天线口面的相位差，其它八个端口别离连接到基站的收/发信机通道。



图4典型的定向智能天线阵

3首要测验参数和典型测验办法

因为智能天线测验比一般天线要杂乱得多，对智能天线的测验也比较杂乱。以图4给出的智能天线阵为例，咱们能够将该天线的丈量分为2类：电路参数丈量和辐射参数丈量。