智能天线与信道分配

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1、内容提要1.智能天线部分1.1智能天线的概念1.2智能天线对移动通信性能的改善1.3智能天线技术的起源、研究现状和发展1.4智能天线出现的新问题2.信道部分2.1信道分配问题概述2.2CAP中的电磁兼容2.3信道分配方案1.1智能天线的概念智能天线原名是自适应天线阵列（AAA，AdaptiveAntennaArray）。最初的智能天线技术主要用于雷达、声纳、抗干扰通信、定位、军事方面等，用来完成空间滤波和定位。近年来，随着移动通信的发展以及对移动通信电波传播、组网技术、天线理论等方面的研究逐渐深入，智能天线开始用于具有复杂电波传播环境的移动通信。为此,

2、移动通信研究者给应用于移动通信的自适应天线阵起了一个较吸引人的名字：智能天线，英文名为SmartAntenna或IntelligentAntenna。1.2智能天线对移动通信性能的改善1.2.1抗衰落1.2.2抗干扰1.2.3增加系统容量1.2.4可实现移动台定位1.2.5其他性能改善1.2.1抗衰落高频无线通信的主要问题是信号的衰落，在陆地移动通信中，电磁传播路径由反射、折射及散射的多径波组成，随着移动台的移动及环境的变化，信号瞬时值及延迟失真的变化非常迅速，且不规则造成信号衰落。普通全向天线或定向天线都会因衰落使信号失真较大。如果采用智能天线控制接

3、收方向，自适应地构成波束的方向性，可以使得延迟波方向的增益最小，降低信号衰落的影响。智能天线还可用于分集，减少衰落。1.2.2抗干扰抗干扰应用的实质是空间域滤波，智能天线对来自各个方向的波束进行空间滤波。它通过对各天线元的激励进行调整，优化天线阵列方向图，将零点对准干扰方向，大大提高阵列的输出信干比，改善了系统质量，提高了系统可靠性。对于软容量的CDMA系统，信干比的提高还意味着系统容量的提高。与传统天线相比，用12个30º波束天线阵列组成的360º全覆盖天线的同频干扰要小得多。如图所示，基站的接收方向图形是有方向性的，在接收方向以外的干扰有强的抑制。

4、如果使用上述最大功率合成算法，则可能将干扰降低101gNdB。1.2.3增加系统容量智能天线通过空分多址，将基站天线的收发限定在一定的方向角范围内，其实质是分配移动通信系统工作的空间区域，使空间资源之间的交叠最小、干扰最小采用智能天线技术，用多波束板状天线代替普通天线可使天线波束变窄，从而提高了天线的增益及C/I指标、减少了移动通信系统的同频干扰、降低了频率复用系数、提高了频率利用效率，在不断增加新的基站的情况下就可以改善系统覆盖质量、扩大系统容量、增强现有移动通信网络基础设施的性能。1.2.4可实现移动台定位采用智能天线的基站可以获得接收信号的空间特

5、征矩阵，由此获得信号的功率估值和到达方向。通过此方法，用两个基站就可将用户终端定位到一个较小区域。由于目前蜂窝移动通信系统只能确定移动台所处的小区，因此移动台定位的实现可以使许多与位置有关的新业务得以方便地推出，而发展新业务是目前移动运营商提升ARPU值、加强自身竞争力的必然手段。1.2.5其他性能改善(1)改善系统性能，提高通信质量。采用智能天线技术可提高第三代移动通信系统的容量及服务质量，WCDMA系统就采用自适应天线阵列技术，增加系统容量。我国TD－SCDMA系统是应用智能天线技术的典型范例。TD－SCDMA系统采用TDD方式，使上下射频信道完全

6、对称，可同时解决诸如天线上下行波束赋形、抗多径干扰和抗多址干扰等问题。该系统具有准确的定位功能，可实现接力切换，减少信道资源浪费。1.2.5其他性能改善(2)提高了基站接收机的灵敏度基站所接收到的信号来自各天线单元和收信机所接收到的信号之和。如果采用最大功率合成算法，在不计多径传播条件下，则总的接收信号将增加101gNdB，其中，N为天线单元的数量。存在多径时此接收灵敏度的改善将多径传播条件及上行波束赋形算法而变，其结果也在101gNdB上下。1.2.5其他性能改善（3）提高了基站发射机的等效发射功率同样，发射天线阵在进行波束赋形后，该用户终端所接收到

7、的等效发射功率可能增加201gNdB。其中，101gNdB是N个发射机的效果，与波束成形算法无关，另外部分将和接收灵敏度的改善类似，随传播条件和下行波束赋形算法而变。1.2.5其他性能改善（4）增加了CDMA系统的容量众所周知，CDMA系统是一个自干扰系统，其容量的限制主要来自本系统的干扰。也就是说，降低干扰对CDMA系统极为重要，降低干扰就可以大大增加CDMA系统的容量。在CDMA系统中使用了智能天线后，就提供了将所有扩频码所提供的资源全部利用的可能性，导致至少将CDMA系统容量增加一倍以上的可能性。1.2.5其他性能改善（5）改进了小区的覆盖对使用

8、普通天线的无线基站，其小区的覆盖完全由天线的辐射方向图形确定。当然，天线的辐射方向图形是可能根