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智能天线技术与应用需解决的问题

来源:网络  发布时间:2014-12-25 16:48:48

智能天线技术与应用虽具有很多优势,但要在第三代移动通信系统中很好的应用,还需解决诸如时延超过码片宽度的多径干扰,多普勒效应(高速移动)等问题,这还需与其他信号处理技术结合使用加以解决。比如:

 

智能天线技术与应用需解决的问题

 

智能天线技术与应用-全向波束和赋形波束

上述智能天线的功能通过由自适应的发射和接收波束赋形来实现的,而接收和发射波束赋形又依据基站天线几何结构、系统的要求和所接收到的用户信号决定。但在用户没有发射、仅处于接收的状态下,又在基站的覆盖区域内移动时(空闲状态),基站不可能知道该用户所处确切的方位,则只能使用全向波束进行覆盖(如系统中的Pilot、同步、广播、寻呼等物理信道)。这样将要求基站有大得多的发射功率(最大可能为比专用信道高101gNdB)工作,这是系统设计时所必须考虑的。

智能天线技术与应用-智能天线的校准

在使用智能天线时,必须具有对智能天线进行实时自动校准的技术。在TDD 系统中使用智能天线时是根据电磁场理论中的互易原理,直接利用上行波束赋形系数来进行下行波束赋形。但对实际无线基站,每一条通路的无线收发信机不可能是完全相同的,而且,其性能将随时间和工作环境条件等因素变化。如果不进行实时自动校准,则下行波束赋形将受严重影响。这样,不仅不能发挥智能天线的优势,甚至完全不能通信。

智能天线技术与应用-波束赋形的速度问题

由于用户终端的移动性,移动通信系统是一个时变信道系统,智能天线是由接收信号来对上下行波束赋形,故要求TDD 的周期不能太长。例如当用户终端的移动速度达到100km/h 时,其多普勒频移接近200 Hz,用户终端在10ms内的位置变化达到28cm,在2GHz 频段已超过一个波长,对下行波束赋形将带来巨大的误差。故希望将TDD 周期至少缩短一半,使收发之间的间隔控制在2~3ms 内,以保证智能天线的正常工作。

智能天线技术与应用-智能天线和其他抗干扰技术的结合

目前,实用的智能天线算法还不能解决时延超过一个码片宽度的多径干扰,也无法完全克服高速移动多普勒效应造成的信道恶化。在多径干扰严重的高速移动环境下,必须将智能天线和其他数字信号处理技术结合使用,才可能达到最佳的抗干扰效果。这些数字信号处理技术包括联合检测(Jointdetection)、干扰抵消及Rake 接收等。

智能天线技术与应用-设备的复杂性

显然,智能天线的性能将随着天线阵元数目的增加而提高。但是,增加天线阵元的数量,又将增加系统的复杂性,由此带来的是基带数字信号处理的量将成几何级数递增。现在,CDMA 系统在向宽带方向发展,码片速率已经很高,基带处理的复杂性已对微电子技术提出了越来越高的要求,这就限制了天线元的数量不可能太多。按目前的水平,天线元的数量在6~16 之间为宜。

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