TD智能天线的原理及设计(吕士禄)

TD智能天线的原理及设计目录CDMA原理TD-S中智能天线的作用智能天线的原理智能天线的组成部分一、二、三、四、一、CDMA原理CDMA（码分多址）定义

一个信道对应一种独特的码序列。每个用户使用相同的频率，但采用不同的码序列扩频序列A扩频序列B扩频序列C扩频序列C扩频序列B扩频序列A输入数据X恢复数据XX+AX+A+BX+A+B+CX+A+BX+A扩频码片流发端终接端码序列特征和功能简介Cell每种扩频序列在前向链路和反向链路上具有不同的用途但这些序列在两个方向上均用于生成用户的码分信道沃氏码短码序列长码序列序列类型互相正交除0偏置外正交近似正交特性6421数量64chips1/19,200sec.32,768chips26-2/3ms75xin2sec.242chips~41days长度正交调制四相扩频(0偏置)

区分用户反向链路功能识别用户区分扇区数据扰码抯前向链路功能IQ32,768chipslong26-2/3ms.(75repetitionsin2sec.)64

codes64chipslong

AND=SUMModulo-2Addition相同环境下各种编码模式可以接收到的信噪比比较CDMA原理TD-S中智能天线的作用智能天线的原理智能天线的组成部分一、二、三、四、五、目录二、TD-S中智能天线的作用提高信号强度

通过多个天线通道功率的最大比合并以及阵列信号处理，明显提高了接收灵敏度；2.降低误码率波束赋形算法使得基站针对不同用户的接收和发射很高的指向性，因此用户间的干扰，在空间上能够得到很好的隔离，减少了信号间干扰和电磁环境污染；3.增加系统容量波束赋形对用户间干扰的空间隔离，明显增加了CDMA的容量和频谱利用率，结合联合检测技术，使得TD-SCDMA能够实现满码道配置；4.提高网络优化效率

通过波束赋形算法能够实现广播波束宽度的灵活调整，这使得TD-SCDMA在网络优化过程中小区广播覆盖范围的调整可以通过软件算法实现（常规基站天线的广播波束是固定不可变的，若想调整覆盖范围必须要更换天线），从而明显提高了网优效率；5.节约成本通过对天线阵进行波束赋形使得下行信号能够对准一个（或若干个不同位置的用户）用户，这等效于提高了发射机的有效发射功率（EIRP），从而可以降低基站发射功率，节省系统成本（基站可采用额定输出功率较低的功率放大器）。CDMA系统中采用了大功率线性功放，价格比较昂贵；采用智能天线技术的TD系统可以采用多个小功率功放，从而降低了制造成本。智能天线的空间分集效果

空间分集是无线通信系统中常用的抗多径衰落方案。单元的智能天线可等效为由M个空间耦合器按优化合并准则构成的空间分集阵列，因此可认为智能天线是传统分集接收天线的进一步发展。但智能天线与空间分集技术也有显著不同。空间分集利用阵列天线中不同阵元耦合得到的空间信号弱相关性（即不同路径多径信号的弱相关性），智能天线是对所有阵元接收的信号进行加权合并，形成空域滤波，此时不同阵元耦合信号可以是强相关也可以是弱相关。智能天线与传统意义空间分集技术的比较CDMA原理TD-S中智能天线的作用智能天线的原理智能天线的组成部分一、二、三、四、五、目录N列单元组阵波程差ФN=（N-1）*2πdsinθ0/λ三、智能天线的原理广播波束和业务波束图形智能天线上行链路N个天线辐射单元接收到信号经过射频放大后，在基带的数字波束成形（DBF）网络中采用Wi的复权系数加权并进行叠加合成，然后进入接收机，其中DSP智能算法处理器根据N个天线辐射单元来波的幅度/相位关系预测出有用信号的方向。叠加合成得到最大的接收信号。智能天线下行链路DSP根据上述预测的有用信号方向以及预测的干扰信号方向，可以自适应产生合适的Wi复权系数，并激励各个天线单元的辐射，从而将主瓣板对准有用信号，将零点对消。CDMA原理TD-S中智能天线的作用智能天线的原理智能天线的组成部分一、二、三、四、五、目录四、智能天线的组成部分

智能天线共有9个端口，中间的端口为校准口，其余的8个端口为天线端口。校准口的作用是用于校正智能天线阵在实际应用环境下的各接收（发射）通道到各列天线口面的相位差，其它八个端口分别连接到基站的收/发信机通道。四、智能天线的组成部分及测试

校准网络功分器阵子单元校准网络的作用智能天线通过对接收到的时空信号进行及时有效的处理从而改善移动通信系统的性能。各端口幅度相位的误差会使得真实的阵列模型与理想的有很大差异,尤其是对业务波束而言，业务波束接收到的信号往往是许多相关性较强的多径信号叠加，当各信号的时延扩展小于一定值时，信号波形容易产生畸变造成众多波束形成算法失效,从而影响阵列的波束赋形并引起误码率增大,导致系统性能急剧下降甚至不能正常工作。功分器作用

通过改变各单元幅度相位来控制方向图外置功分器

影响水平波形，主要是广播波束的波形和业务波束的指向；内置功分器

影响垂直方向波形，主要是下倾角，上旁瓣抑制和下零点填充阵子单元阵子单元多采用两