TD-SCDMA智能天线技术介绍
第6章 TD-SCDMA智能天线技术
图6-2 不同几何形状的天线阵列
2.平面波传播
空时信号可以表示为),,,(t z y x s ，
这其中x ，y 和z 分别代表三维空间坐标系的三个变代表时间。
根据电磁场领域的麦克思维方程，自由空间中信号源的电场E r
满足下式：
012222
=∂∂⋅−∇t
E c E r r （6.1.1）
是光速。
对上式求解得到
图6-7 TD-SCDMA 系统下行信号传输模型
北京邮电大学无线信号处理与网络实验室(WSPN) 作者：彭木根 （pmg@）
版权所有，翻印必究
图6-10 孔径扩展示意图
)()(t s t r = )exp()()(x d jk t s t x r
−= )exp()()(y d jk t s t y r
−=
图6-11 EVESPA估计结果（4个线阵，6个信号)
个阵元组成，其中4个阵元组成均匀线阵。
有三组相干信号（， [800, 1000]和[1200, 1400], 对应的幅度分别为[1, 0.7-0.4i] [ 0.4+0.5i, -0.6+0.4i]。
噪声为高斯噪声，信噪比SNR＝15。
10。
TD-SCDMA的智能天线技术
智能天线分为两大类:多波束天线与自适应天线阵列。多波束天线利用多个并行波束覆盖整个用户区，每个波束的指向是固定的，波束宽度也随天线元数目而确定。多波束天线不能实现信号最佳接收，一般只用作接收天线。自适应天线阵列一般采用4 ～16 天线阵元结构，阵元间距为半个波长。天线阵元分布方式有直线型、圆环型和平面型。自适应天线阵列是智能天线的主要类型，可以完成用户信号接收和发送。
按实现形式智能天线可分为3 类。
(1)自适应调零智能天线
它是以自适应天线技术为基础，采用自适应算法形成方向图，根据天线的输入、输出特性，按一定的算法自动地调节天线阵元的幅度和相位加权，在干扰方向上形成零陷，从而大幅度降低干扰电平，提高系统的信噪比。从空间响应看，其自适应天线阵列是一个空间滤波器，天线的物理位置不作改变，由信号检测与处理系统判断出干扰与信号的来向，自适应地改变天线的方向图，并将零陷方向对准干扰，主瓣对准要接收的信号。但自适应智能天线对处于主瓣区域内干扰的抑制能力是很有限的。
TD-SCDMA的智能天线技术
TD-SCDMA(Time DivisiON Synchronous CodeDivision Multiple Access )，即时分同步的码分多址技术，已正式成为国际电信联盟(ITU)第三代移动通信标准IMT2000 建议的一个组成部分，我国具有自主知识产权的TD-SCDMA、欧洲WCDMA 和美国CDMA2000成为3G 时代最主流的技术。TD-SCDMA集码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)等技术优势于一体，采用智能天线、联合检测、接力切换、同步CDMA、软件无线电、低码片速率、多时隙、可变扩频系统、自适应功率调整等技术，具有系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强等优点的移动通信技术。
智能天线技术及其在TD-SCDMA中的应用
智能天线技术及其在TD-SCDMA中的应用摘要智能天线也叫自适应阵列天线它由天线阵、波束形成网络、波未形成算法三部分组成。
它通过满足某种准则的算法去调节各阵元信号的加权幅度和相位。
从而调节天线阵列的方向图形状。
达到增强所需信号抑制干扰信号的目的。
智能天线技术适宜于TDD方式的CDMA系统能够在较大程度上抑制多用户干扰提高系统容量。
智能天线被公认为是未来移动通信的一种发展趋势。
本文主要从以下几个大的方面讲述：（1）智能天线的简介；（2）工作原理；（3）智能天线的优势；（4）智能天线与若干空域处理技术的比较；（5）智能天线技术的一些问题和研究动向；（6）移动通信采用智能天线的好处；（7）智能天线在TD-SCDMA中的应用；关键词智能天线；空域处理技术；移动通信；TD-SCDMA；TD-SCDMA智能天线目录1 智能天线的简介 (1)1.1基本概念 (1)1.2智能天线的分类 (1)1.2.1按实现形式智能天线分类 (1)1.2.2根据采用的天线方向图形状分类 (2)2 工作原理 (3)3 智能天线的优势 (4)4 智能天线与若干空域处理技术的比较 (5)4.1智能天线与自适应天线的比较 (5)4.2智能天线与空间分集技术的比较 (5)4.3智能天线与小区扇区化的比较 (6)5 智能天线技术的一些问题和研究动向 (6)5.1智能天线技术存在的问题 (6)5.2智能天线技术的研究动向 (6)6 移动通信采用智能天线的好处 (7)7 智能天线在TD-SCDMA中的应用 (9)7.1 TD-SCDMA中采用智能天线技术 (9)7.2 TD-SCDMA智能天线的工作原理 (10)7.3 TD-SCDMA智能天线技术的实现 (11)7.4 TD-SCDMA智能天线技术的优势 (11)7.5 TD-SCDMA智能天线的发展趋势 (12)8 结论 (14)1 智能天线的简介1.1 基本概念智能天线也叫自适应阵列天线它由天线阵（如图1-1所示）、波束形成网络、波未形成算法三部分组成。
TD智能天线原理和优势
作为第三代移动通信系统标准之一的TD-SCDMA，采用了两项最为关键的技术，即智能天线技术和联合检测技术。
其中智能天线对于系统的作用主要包括：（1）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）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；（3）波束赋形对用户间干扰的空间隔离，明显增加了CDMA的容量，结合联合检测技术，使得TD-SCDMA 能够实现满码道配置；（4）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）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）。
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。
基本工作机理根据波束成形的实现方式以及目前的应用情况，智能天线通常可分为多波束智能天线和自适应智能天线。
多波束智能天线采用准动态预多波束的波束切换方式，利用多个不同固定指向的波束覆盖整个小区，随着用户在小区中的移动，基站选择其中最合适的波束，从而增强接收信号的强度。
多波束智能天线的优点是复杂度低、可靠性高，但缺点是它受天线波束宽度等参数影响较大，性能差于自适应智能天线。
自适应智能天线采用全自适应阵列自动跟踪方式，通过不同自适应调整各个天线单元的加权值，达到形成若干自适应波束，同时跟踪若干个用户，从而能够对当前的传播环境进行最大程度上的匹配。
自适应智能天线在理论上性能可以达到最优，但是其实现结构和算法复杂度均明显高于多波束智能天线。
TD-SCDMA系统采用的是自适应智能天线阵，天线阵列单元的设计、下行波束赋形算法和上行DOA预估是智能天线的核心技术。
TD-SCDMA中的智能天线技术及其优势
显著地扩大了系统容量
有效地提高 了有限频谱
１ 智能天线的基本概念 ．
智能天线是一个天线砗别 最初应用于雷达 声纳 军 事方面 ．主要月来完成空间滤波和定位 。智能天线采用空
分 多址 ｃＤ Ｓ ＭＡ） 技术 币 用信号在传输方向上的差别 ． Ｌ 将
同频塞或同时隙 同码 道占信号 区分开来 哿 最大限度地利 下行 用有限白 信道资源 与无方向性天线相比鞍 ．其上 穹
中 的 智 能 天 线 的 基 本 概 念 舟 粪 ．并 分 析 了 智能 天线 在 Ｔ － Ｃ ＭＡ 中酌技 术忧 势． ＤＳ Ｄ
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随着当今社会信息需求量的不断增 加 移动终端白 迅 匀
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技 术 分 ～ ．
析一
２ 智能天 线的分类 ．
智能 天 线 是 一个 天线 阵列 ， 由 Ｎ个 天线 单 元组 成 。 它 每 个 天 线 单 元 有 Ｍ 套 加 权 器 ．可 以形 成 Ｍ 个 不 同方 向 的 波 束 ，用户 数 Ｍ 可 以大 于 天 线 单 元 数 Ｎ。根 据 采 用 的 天 线 方 向 图 形 状 ．可 以将 智 能 天 线 分 为两 类 ：多 波 束 智 能 天 线和
方 向． 就可达到提高信号的载 干比．降低发射功率等 目的。 智能天线的上述性能允许更 为密集的频率复用 ．使频谱效
率 得 以显 著 地 提 高 。
基于智能天线的TD-SCDMA系统
TD-SCDMA(Time Division Synchronous Code Division Multiple Access)即时分的同步码分多址技术，是我国具有自主知识产权的通信技术标准，与欧洲的WCDMA标准、美国的CDMA 2000标准并称为3G时代主流的移动通信标准。
TD—SCDMA集CDMA、TDMA、FDMA技术优势于一体，系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强，智能天线技术是TD—SCDMA的关键技术之一，越来越多的研究者和工程技术人员将目光投向智能天线技术和TD—SCDMA的研究。
1 TD-SCDMA系统大唐电信集团开发的TD-SCDMA系统采用时分双工TDD，TDMA/CDMA多址方式工作，基于同步CDMA、智能天线、多用户检测、正交可变扩频因数、Turbo编码技术、CDMA等新技术，工作于2 010～2 025 MHz。
我国为TD-SCDMA划分了155 MHz非对称频段，具体为1 880～1 920MHz，2 010～2 025 MHz和2 300～2 400MHz。
1.1 TD—SCDMA标准概况多址接入方式：DS-CDMA/CDMA/SDMA;码片速率：1.28 MCPS;双工方式：TDD;载频宽度：1.6 MHz;扩频技术：OVSF;调制方式：QPSK，8PSK;编码方式：卷积编码，Turbo编码;功率控制：200次/s。
TD—SCDMA的主要优势有：使用智能天线、多用户检测等新技术;可高效率地满足不对称业务需要;简化硬件，可降低产品成本和价格;便于利用不对称的频谱资源，频谱利用率大大提高;可与第二代移动通信系统兼容。
1.2 TD—SCDMA关键技术(1)综合的寻址(多址)方式TD-SCDMA空中接口采用了四种多址技术：TDMA，CDMA，FDMA，SDMA(智能天线)。
综合利用四种技术资源分配时在不同角度上的自由度，得到可以动态调整的最优资源分配。
(2)灵活的上下行时隙配置灵活的时隙上下行配置可以随时满足您打电话，上网浏览、下载文件、视频业务等的需求，保证您清晰、畅通享受3G业务。
TD-SCDMA智能天线简介-005
波束宽度（也叫半功率角） 波束宽度（也叫半功率角）包括水平波束宽度与垂直波束宽度。分别定义为在水 平方向或垂直方向相对于最大辐射方向功率下降一半（3dB）的两点之间的波束 宽度。常用的基站天线水平波束宽度有 360°、90°、65°、60°、33° 等， 垂直波束宽度有6.5°、7°、10°、13°、16° 等。 前后抑制比，天线在主瓣方向与后瓣方向信号辐射强度之比，天线的后向 180 ± 前后抑制比 30° 以内的副瓣电平与最大波束之差，用正值表示。一般天线的前后比在18 ~ 45dB 45dB之间。对于密集城区要优先选用前后抑制比大的天线。 零点填充，基站天线垂直面内采用赋形波束设计时，为了使业务区内的辐射电平 零点填充 更均匀，下副瓣第一零点需要填充，不能有明显的零深。高增益天线由于其垂直 波束宽度较窄，尤其需要采用零点填充技术来有效改善近处覆盖。通常零深相对 于主波束大于 -26dB即表示天线有零点填充 天线的极化方式有单极化天线、双极化天线两种，其本质都是线极化方式 WCDMA 天线的极化方式 。WCDMA 中的单极化天线通常使用垂直极化方式。双极化天线利用极化分集来减 少移动通信系统中多径衰落的影响，以提高基站接收信号的质量，WCDMA 中的双 极化天线通常使用 ± 45° 交叉极化方式。
( ( w21) (t ) L wN1) (t ) x1 (t ) ( ( x2 (t ) w22) (t ) L wN2) (t ) , X (t ) = M M M M (M ) (M ) x (t ) w2 (t ) L wN (t ) M × N N N ×1
TD-SCDMA智能天线技术介绍V3概要
TD-SCDMA智能天线技术介绍3G建设办公室2009年10月前言•TD-SCDMA是中国主导的第一个国际移动通信标准，它采用了智能天线、联合检测、软件无线电、接力切换、上行同步、动态信道配置等一系列新技术，大大提升了频率利用率和系统容量。
•智能天线是TD-SCDMA标准的关键技术之一，也是TD-SCDMA区别于其他标准的特点之一。
它的应用大大提高了系统抗干扰能力，提升了系统容量。
本文将从智能天线的技术特点、智能天线的发展和革新、智能天线广播波速权值赋形和智能天线在LTE中的应用等四个方面，对智能天线进行介绍。
内容概要••••智能天线技术简介智能天线的新发展智能天线广播波速权值赋形技术智能天线在LTE的应用什么是智能天线技术• 智能天线是由多根天线阵元组成天线阵列• 天线陈列因基带算法而智能• 实现天线和传播环境与用户和基站之间的最佳匹配智能天线基本原理•智能天线下行发送是基于波束形成的思想，其目的是利用用户的空间方位信息对多用户信号实现空分或抑制干扰，即在同一时间同一载频上只用同一副阵列天线在空间中形成多个波束并把它们分配给多个用户，不同用户的波束中承载的用户信息不同。
TD系统中使用智能天线的物理基础 TDD的工作方式，的工作方式，便于权值的应用•TDD方式：上、下行链路权值相同–上、下行链路传输频率相同–时间间隔短TDD FDD方式：上、下行链路权值不同上、下行链路传输频率不同受频率选择性衰落影响不同FDD上行下行智能天线的算法•智能天线之所以能够识别和利用空间方位信息，是因为它的阵列天线中，各个天线阵元位于不同的空间位置上，在接收的上行信号时，信号到达各个天线阵元的时间不同，在已知天线阵元的空间分布情况的前提下，可根据各个天线阵元接收到的信号之间的时间差推算出信号的来波方向DOA。
同理，在下行发送时，在波束方向（以上行DOA作为下行波束方向）可推算出信号从各个天线阵元到达用户的波程差，以及因波程差造成的信号时差，通过控制各个天线阵元上激励信号的时延，可以抵消波程差造成的时差，使得在指定的DOA 方向上各路信号同相叠加，形成预期的波束。
TD-SCDMA系统的双极化智能天线技术
１ 概 述
智 能 天线 是 Ｔ ． Ｄ Ａ 系统 的关 键 技术 ，但 在 ＤＳ Ｍ Ｃ
Ｔ ．Ｃ Ｍ ＤＳ Ｄ Ａ测试中暴露了智能天线存在着面积过大的问题， 具有一定的安全隐患， 虽然通过采用 ４ 根或６ 根天线的解决
高移动通信系统性能的重要问题。 智能天线是一种基于自适应天线原理的移动通信技
方案 ， 智能天线的体积可以缩小， 基本能够满足工程方面的
要求。 但这是以牺牲性能为代价的。 另一方面， 干扰也是困扰 Ｔ ．Ｃ Ｍ ＤＳ Ｄ Ａ系统的问题 ， 如何有效降低干扰， 提高系统的频 谱利用率是下一步工作必须考虑的问题。 本文考虑到电磁波
抵消干扰信号。在发射模式下， 根据获得的目标用户的信
增益的比较。
表 １ 极 化 分 集 增 益 与 空 间 分 集 增 益 的 比 较
＋ ５ ／４ 。 化 分 空 间分 集增ｉ （Ｂ ４ 。一 ５ 极 １ｄ ） ￣
收。在相同天线间距的条件下． 不同极化方向的天线之间 的耦合度与相同极化特性天线之间耦合度相比大大减小 ． 也就是说 ． 天线之间为了达到一定 的隔离度． 采用极化技
术． 它结合了 自适应天线技术的优点． 利用天线阵列对波
束的汇成和指向的控制 ． 产生多个独立的波束 ， 可以自适 应地调整其方向图以跟踪信号的变化。在接收模式下， 每 个天线振元的输入被 自适应地加权调整 ， 并与其他的信号 相加． 以达到从混合的接收信号中解调出目标用户信号并 抑制干扰用户信号的目的 ， 对干扰方向调零， 以减少甚至
间距 ． 间距过大会造成天线总宽度的增大 ． 增加天线的总 尺寸和重量（ 如图 １ 所示） 因为不同极化特性的电波之间 。 的相关性很小， 所以可以考虑利用不同极性的天线进行接
TD智能天线综述
TD智能天线综述智能天线是通信领域的一项重要技术创新，它利用先进的信号处理和调节功能，有效提升了通信系统的性能和覆盖范围。
而TD智能天线则是在TD-SCDMA网络中采用的一种创新型天线技术。
本文将对TD 智能天线的相关特点、应用前景等进行综述。
一、TD智能天线的技术原理TD-SCDMA是中国自主研发的第三代移动通信技术，而TD智能天线则是在TD-SCDMA网络中实现更好通信性能的关键技术。
它通过优化信号处理、自适应调节以及智能选择天线传输方式等手段，实现了信号的增强和优化，从而提高了通信系统的覆盖范围和容量。
在TD智能天线中，利用多个天线单元构成天线阵列，通过对每个天线单元的控制和优化，可以实现对信号的定向传输和接收。
这样一方面可以有效抑制多径干扰，提高信号的质量和稳定性；另一方面可以增强信号的传输距离和覆盖范围，提高网络的容量和效率。
二、TD智能天线的特点1. 天线效果明显：TD智能天线在信号增强和优化方面具有明显的效果。
它能够对信号进行精确的控制和调节，提高信号的传输质量和稳定性，从而提升通信系统的性能和覆盖范围。
2. 自适应优化：TD智能天线具备自适应优化能力，能够根据不同的通信环境和需求自动进行天线模式的切换和调整。
它可以识别并适应各种信噪比、干扰等因素，实现最佳的通信效果。
3. 网络容量提升：由于TD智能天线能够提高信号的传输质量和稳定性，使得网络的容量得到有效提升。
不仅可以支持更多的用户同时通信，还能够提供更高的数据传输速率和更低的通信延迟。
4. 节省资源成本：由于TD智能天线能够提高网络的容量和效率，因此可以节省网络建设和维护成本。
通过对信号的优化和增强，可以减少设备数量和功率消耗，提高资源利用率和经济效益。
三、TD智能天线的应用前景TD智能天线作为一项创新的通信技术，在未来的应用前景十分广阔。
随着5G时代的到来，对通信系统容量和覆盖范围的要求将进一步增加，而TD智能天线正是满足这一需求的重要技术手段。
TD-SCDMA简介
TD-SCDMA特点概述
其系统的主要特点有： TD-SCDMA系统采用双频双模(GSM 900 和TD-SCDMA) 终端，支持TD-SCDMA系统内切换，并有支持TD-SCDMA到 GSM系统的切换。在TD-SCDMA系统覆盖范围内优先选用 TD-SCDMA系统，在TD- SCDMA系统覆盖范围以外采用现有 的GSM系统。
TD-SCDMA特点概述
其基站的主要特点有： (1)3载波设计，每载波带宽1.6MHz，共占用5MHz带宽； (2)低中频数字合成技术解决多载波的有关问题； (3)公用一套智能天线系统； (4)公用射频收发信机单元； (5)基于软件无线电的基带数字信号处理技术； (6)低功耗设计，每载波基站耗电不超过200W； (7)高可靠性和可维护性。
TD-SCDMA RTT的优势
· TD-SCDMA技术的高性能主要表现在： （3）多种使用环境 TD－SCDMA系统是按照ITU要求的三种环境设计的，而 UTRA TDD则不支持移动环境。 （4）设备成本 在无线基站方面，TD－SCDMA的设备成本至少比UTRA TDD低 30％。
TD-SCDMA RTT的优势
TD-SCDMA特点概述
总的说： TD-SCDMA系统的使用不需立即重新建设一个第三代移动 通信网络，而是在已有的第二代（如 GSM）网络上，增加TDSCDMA设备即可。根据我国GSM网络的现状，该系统可分阶段 完成移动通信向第三代移动通信网络的过渡。 首先，基站在用户密度大的地区推广应用，解决 GSM容 量不足问题。系统设备价格（平均每用户价格）将比用GSM扩 容降低至少20％。与GSM 系统同基站安装，不需基建投资； 其次，双频双模终端，在TD-SCDMA网络覆盖不到的地方使用 GSM基站，使用户没有局部覆盖的感觉。双频双模手机的价格 和现在GSM双频手机相当。在向第三代网络过渡时，GSM无线 基站完全可以继续使用，不致有越来越大的第二代系统的包 袱。
TD-SCDMA培训资料
TD-SCDMA培训资料TDSCDMA 培训资料一、TDSCDMA 简介TDSCDMA 是 Time DivisionSynchronous Code Division Multiple Access 的缩写，即时分同步码分多址接入技术。
它是我国提出的具有自主知识产权的第三代移动通信（3G）标准之一。
TDSCDMA 相对于其他 3G 标准，具有独特的技术特点和优势。
例如，它采用了时分双工（TDD）模式，能够灵活地分配上下行时隙，更好地适应非对称业务的需求；同时，其智能天线技术能够有效地提高频谱利用率和系统容量，降低干扰。
二、TDSCDMA 关键技术（一）智能天线技术智能天线通过多个天线阵元组成的天线阵列，能够根据信号的到达方向自适应地调整波束方向和形状，从而增强有用信号，抑制干扰信号。
这大大提高了系统的性能和容量。
（二）联合检测技术联合检测技术可以有效地消除多址干扰和码间干扰，提高系统的性能和容量。
它通过对多个用户的信号进行联合检测和处理，提高了接收信号的质量。
（三）接力切换技术接力切换是一种介于硬切换和软切换之间的切换技术。
它能够在不中断业务的情况下，快速、准确地完成切换，减少了切换过程中的掉话率和中断时间。
（四）动态信道分配技术TDSCDMA 采用动态信道分配技术，能够根据用户的业务需求和信道质量，实时地分配信道资源，提高频谱利用率和系统容量。
三、TDSCDMA 网络架构TDSCDMA 网络主要由核心网（CN）、无线接入网（RAN）和用户设备（UE）三部分组成。
核心网负责处理语音、数据和多媒体等业务的交换和控制。
无线接入网由基站（Node B）和无线网络控制器（RNC）组成。
基站负责与用户设备进行无线通信，无线网络控制器则负责对基站进行控制和管理。
用户设备包括手机、数据卡等终端设备，用于用户接入网络并使用各种业务。
四、TDSCDMA 频谱资源TDSCDMA 所使用的频谱资源在全球范围内得到了一定的分配和规划。
TD-SCDMA智能天线标准简述
– TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网分布式基站系 列标准 ¾Ir接口技术要求及测试方法 ¾RRU设备技术要求及测试方法 ¾BBU设备技术要求及测试方法
2007年11月18日
第 25 页
谢谢！
2007年11月18日
贺鹏 中国泰尔实验室无线通信部 Tel：010－68094299 13671368812 Mail：hepeng@
2007年11月18日
第 11 页
标准的主要内容
• 电性能指标 – 结构参数： 描述整个天线的外观特性并 且不适合归纳到其它类型的参数，比如 阵列形式，极化方式、端口数目、接头 类型、馈电位置等。 – 校准参数：描述与校准有关的电路参数， 比如校准通道的耦合度和定向性、各校 准通道的幅度/相位偏差、校准端口的输 入电压驻波比等。
φ
x
y
∆ d = ∆ x cos φ sin θ
φ 阵元0 O
φ
阵元1
φ
φ
x
阵元m
阵 元 M -1
w0
w1
……
wm
……
w M −1
2007年11月18日
∑
z(t)
接收机
第 21 页
标准的发展
干扰抑制
Байду номын сангаас2007年11月18日
2007年11月18日
第 12 页
标准的主要内容
• 电性能指标（续）
– 电路参数：描述智能天线阵列的电路参数包 括：各辐射端口的输入电压驻波比、有源电 压驻波比、隔离度、天线电下倾角范围，精 度、功率容限等。
– 性能参数：描述智能天线阵列的有源输入回 波损耗，各种辐射方向图特性，包括增益、 波束宽度，前后比、副瓣电平等，其中智能 天线阵列的方向图按照实际应用来分类，又 可细分为单元波束、广播波束和业务波束三 类，如此分类，条理更清晰。
TD-SCDMA系统核心技术之智能天线探密概要
TD-SCDMA系统核心技术之智能天线探密摘要：文章详细介绍了智能天线的目前行业动态，以及智能天线的概念、结构及原理、技术应用及优势等，深入分析了智能天线在TD-SCDMA 中的应用，突出了智能天线在第三代移动通信系统的重要地位，集中展示了智能天线对当今最有活力的无线通信技术发展所发挥的积极作用。
关键词: 3G；TD-SCDMA；智能天线一、引言作为3G的国际标准之一，由中国提出的TD-SCDMA无线通信系统正在中国蓬勃发展，并在国际市场上得到广泛的关注。
智能天线作为TD-SCDMA系统设备之一，随着TD-SCDMA系统的大规模的安装，TD天线得到了广泛应用。
二、智能天线的概念与结构原理（一）智能天线的概念从20 世纪90 年代初开始，人们就试图考虑将智能天线技术引进到无线通信中来，但一直未能找到合适的途径。
随着移动通信系统经历了第一代模拟系统和第二代（2G）数字系统之后，发展以宽带CDMA技术为核心的第三代（3G）数字移动通信系统，才为顺利引进包括智能天线在内的现代数字信号处理技术创造了条件。
其中，我国享有独立知识产权的TDD 模式运行的TD-SCDMA 技术中，就已经成功的引进了智能天线技术；从某种程度上可以说，智能天线是3G 区别于2G 系统的关键标志之一。
智能天线是由一些空分的、独立的天线元素组成的一个天线阵列系统，这个阵列的输出与收发信机的一组多个输入相结合。
这多个天线元素结合在一起提供一个综合的时空信号。
与使用单个天线采用固定方式结合天线口信号的接收机相比较，天线阵列系统能够动态地调整结合信号的机制以提高系统的性能。
正因为这个原因，天线阵列经常被称为智能天线，它被视为相当于一个特性能够根据需要自动地调整的天线。
广义地说，智能天线技术是一种天线和传播环境与用户和基站的最佳空间匹配技术。
（二）智能天线的系统组成智能天线主要包括四个部分：天线阵元、模数转换、自适应处理器、波束成型网络。
自适应处理器根据自适应空间滤波/波束成型算法和估计的来波方向等产生权值，波束成型网络进行动态自适应加权处理以产生希望的自适应波束。
TD_SCDMA中的关键技术_智能天线
智能天线是利用阵列天线和阵列处理技术将通信资源由传统的频率域、时间域和码域拓展到空间域，以提高系统容量和传输质量为最终目的。
同时采用智能天线技术还可以扩大小区的覆盖范围，降低手机的功耗，减小系统的初装费用，降低系统对功率控制精度的要求。
智能天线技术已被确定为第三代移动通信系统的关键技术之一，利用智能天线技术也是提高现有移动通信系统容量的唯一途径。
随着微电子技术的高速发展，智能天线技术将会迎来更加广阔的发展空间。
智能天线是在自适应滤波和阵列信号处理技术的基础上发展起来的， 是通信系统中能通过调整接收或发射特性来增强天线性能的一种天线。
它利用信号传输的空间特性，从空间位置及入射角度上区分所需信号与干扰信号， 从而控制天线阵的方向图，达到增强所需信号抑制干扰信号的目的；同时它还能根据所需信号和干扰信号位置及入射角度的变化，自动调整天线阵的方向图，实现智能跟踪环境变化和用户移动的目的，达到最佳收发信号，实现动态“空间滤波”的效果。
智能天线技术的基本原理是使用自适应天线阵列系统，优化空中无线接口的容量，从而扩大基站覆盖范围，提高信号质量。
此外，也可以利用波束切换（ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｂｅａｍ）技术和扇区整形（ｓｅｃｔｏｒ ｓｈａｐｉｎｇ）技术。
自适应天ＴＤ－ＳＣＤＭＡ中的关键技术——智能天线黄振宁 即墨市人民医院计算机中心 ２６６２００线阵列系统的设计目的就是要克服传统蜂窝系统的最大弱点——全向信号的覆盖模式。
全向信号覆盖模式的缺点是：能量浪费，形成干扰信号，当网络容量不断扩大，用户数量增加，用户间的干扰也会增加，信噪比不断劣化。
自适应天线阵列系统通过利用无线资源管理算法控制发射射频信号的能量，动态地集中发射给所要寻找的用户，同时避免射频信号干扰网络中的其他用户，这样就大大提高了信噪比。
在移动通信系统中，由于障碍物的反射，信号会在发射机和接收机之间多次传播从而形成多径传播。
由于多径信号到达接收机的时间不同，因此多径传播将导致符号间干扰，这将会严重地影响通信链路的质量。
TD-SCDMA智能天线技术介绍
双极性智能天线在LTE的应用方案
方案三 4×2 MIMO 方案四 Adaptive MIMO/BF • 自适应切换准则：基于吞 吐率最大原则 • 根据信道相关性瞬时值、 信干比等信息，分别估算B F和多流MIMO传输方式下各 自的瞬时吞吐量，并采用 瞬时吞吐量较高的一种方 式 自适应选择，有利于发挥 MIMO/BF性能优势
• 天线阵： • 是一列取向相同、同极化、低增益的天线按照一定的方式排 列和激励，利用波的干涉原理产生强方向性的方向图 • 天线阵的排列： • 一般等距，主要有等距直线排列、等距圆周排列，等距平面 排列 • 智能天线的分类： • 线阵、圆阵：全向阵、定向阵
智能天线的算法
智能天线系统
智能天线的分类
发展
智能天线的改进
LTE技术原理——多天线技术
• 通常提到的多天线技术是指MIMO，但实际上 严格的多天线技术是指以下3种主要技术类型 ：diversity、MIMO和beamforming。下图各 种多天线技术下的无线信道接入模式：
智能天线基础原理
• 智能天线下行发送是基于波束形成的思想，其目的 是利用用户的空间方位信息对多用户信号实现空分 或抑制干扰，即在同一时间同一载频上只用同一副 阵列天线在空间中形成多个波束并把它们分配给多 个用户，不同用户的波束中承载的用户信息不同。
TD系统中使用智能天线的物理基础
智能天线的工作过程
LTE技术原理——多天线技术
8天线应用 8天线BF，单流； 8天线实现2×2MIMO，双流方式； 4天线应用 4天线BF，单流； 4天线实现2×2MIMO，双流； 2天线应用 2天线收发分集应用； 2天线实现2×2MIMO，双流； 手机接收1、2天线配置 手机单天线配置时，下行只能实现分集发送或者下行波束赋 形 手机双天线，实现上下行2×2MIMO
TD-SCDMA中的智能天线技术概要
智能天线技术在TD-SCDMA系统中的应用摘要TD-SCDMA已经由国际电联（ITU）正式采纳，成为未来第三代移动通信系统（IMT2000）的一个重要的部分，作为TD-SCDMA系统中关键技术之一的智能天线给该系统带来了许多优势。
本文简要介绍了TD-SCDMA系统及其特点，详细阐述了智能天线的概念、自适应算法和波束形成方法，深入分析了智能天线在TD-SCDMA系统中的应用以及使用他的有关问题，最后对智能天线的应用前景进行了展望。
关键词：TD-SCDMA;智能天线；自适应天线；自适应算法；波束赋形。
ISMART ANTENNA TECHNOLOGY INTD-SCDMA SYSTEMAbstractTD-SCDMA has been by the ITU formally adopted, and become the third generation mobile communication system (IMT2000) is an important part. TD-SCDMA system as a key technology, smart antennas to the system brought many advantages. This paper introduces the TD-SCDMA system and its features, the concept of smart antennas, principles, adaptive algorithms and beamforming methods. Depth analysis of smart antenna in TD-SCDMA system and the use of his issues, the application of smart antenna prospect.Keywords: TD-SCDMA; smart antenna; adaptive antenna; adaptive algorithm; beamforming.II目录第一章绪论第二章TD-SCDMA系统2.1 TD-STDMA移动通信系统的技术特点 2.2TD-SCDMA移动通信系统的发展现状第三章智能天线技术 3.1 智能天线的基本概念 3.2 智能天线的原理 3.3 智能天线的分类3.4 智能天线的实现 3.5智能天线的自适应算法第四章智能天线在TD-SCDMA中的应用 4.1 TD-SCDMA技术更适合使用智能天线技术4.2 智能天线的给TD-SCDMA带来的优势 4.3 智能天线与联合检测技术相结合4.3.1 联合检测的介绍 4.3.2 联合检测+智能天线4.3.3关键技术论证—智能天线+联合检测第五章TD智能天线的四大趋势 5.1 趋势一：与MIMO技术相结合 5.2 趋势二：一体化智能天线 5.3 趋势三：电调智能天线 5.4趋势四：介质智能天线第六章结语第七章致谢第八章参考文献III1 2 2 3 4 4 4 6 7 8 10 10 10 12 12 12 14 14 14 15 15 16 16 17 18第一章绪论９０年代以来，阵列处理技术引入移动通信领域，很快形成了一个新的研究热点－智能天线，智能天线应用广泛，它在提高系统通信质量、缓解无线通信日益发展与频谱资源不足的矛盾、以及降低系统整体造价和改善系统管理等方面，都具有独特的优点。
TD-SCDMA中的智能天线技术
第三代移动通信系统TD-SCDMA中的智能天线技术2005-1-1 20:57:19作者：杨波，刘聪锋出处：《电子技术应用》1 引言众所周知，移动通信是在20世纪80年代开始发展起来的，是充满生机的一种现代通信业务。
在短短的20年间，技术上已经走过了二代的经历，即80年代的第一代模拟技术和90年代的第二代窄带数字技术。
近些年来，随着无线通信宽带化技术的突破，移动通信正在向以CDMA为基础，以宽带化通信为特征的第三代3G技术发展。
目前，国际电联接受的第三代移动通信系统标准主要有3个，即美国提出的CDMA2000，欧洲和日本提出的WCDMA和我国提出的TD-SCDMA(时分同步的码分多址技术)。
他们除了频谱利用率高、覆盖范围广、性能好、可以适应宽带多媒体通信要求等共同特点外，还有自身的技术特点。
TD-SCDMA技术是中国在其通信史上第一次提出并被广泛认可的国际标准，是世界上惟一的TDD模式的3G标准，将独自享有ITU为TDD模式所分配的3G 频率。
TD-SCDMA标准所具备的技术优势恰恰符合了中国国情现状发展第三代移动通信的要求，是建设中国3G网络系统的最佳方案。
2 TD-SCDMA系统大唐电信集团开发的TD-SCDMA系统采用时分双工(TDD)，TDMA／CDMA 多址方式工作，基于同步CDMA、智能天线、多用户检测(JD)、正交可变扩频系数、Turbo编码技术、CDMA等新技术，工作于2 010～2 025 MHz。
TD-SCDMA 的主要优势有：(1)使用智能天线、多用户检测、CDMA等新技术。
(2)可高效率地满足不对称业务需要。
(3)简化硬件，可降低产品成本和价格。
(4)便于利用不对称的频谱资源，频谱利用率大大提高。
(5)可与第二代移动通信系统兼容。
该系统基于GSM网络，使用现有的MSC，对BSC只进行软件修改，使用GPRS技术，他可以通过A接口直接连接到现有的GSM移动交换机，支持基本业务，通过Gb接口支持数据包交换业务。
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TD-SCDMA智能天线技术发展
TD-SCDMA智能天线技术发展
智能天线的改进
LTE技术原理——多天线技术
• 通常提到的多天线技术是指MIMO，但实际上 严格的多天线技术是指以下3种主要技术类型 ：diversity、MIMO和beamforming。下ห้องสมุดไป่ตู้各 种多天线技术下的无线信道接入模式：
智能天线在TD-SCDMA中重要作用
• 增强有用信号，降低干扰信号，主要功能如 下： a) 业务信道波束赋形，提高接收信号功率，降 低同频干扰； b) 广播信道提供灵活的广播波束设计； c) 提高上行同步信号的检测能力； d) 与联合检测结合，提高同频多码道信号的检 测性能； e) 提供波达方向（DOA）估计功能，可以协助 定位和资源分配。
LTE技术原理——多天线技术
8天线应用 8天线BF，单流； 8天线实现2×2MIMO，双流方式； 4天线应用 4天线BF，单流； 4天线实现2×2MIMO，双流； 2天线应用 2天线收发分集应用； 2天线实现2×2MIMO，双流； 手机接收1、2天线配置 手机单天线配置时，下行只能实现分集发送或者下行波束赋 形 手机双天线，实现上下行2×2MIMO
• 天线阵： • 是一列取向相同、同极化、低增益的天线按照一定的方式排 列和激励，利用波的干涉原理产生强方向性的方向图 • 天线阵的排列： • 一般等距，主要有等距直线排列、等距圆周排列，等距平面 排列 • 智能天线的分类： • 线阵、圆阵：全向阵、定向阵
智能天线的算法
智能天线系统
智能天线的分类
• 双极化8天线中Ant1/A nt4/Ant5/Ant8为间距 最大的交叉极化4天线 • 4天线实现MIMO
相关性弱有利于实现 MIMO
谢谢
内容概要
• • • • 智能天线技术简介 智能天线的新发展 智能天线广播波速权值赋形技术 智能天线在LTE的应用
智能天线历史
• 智能天线最初应用于雷达、声纳及军用通信领域。 • 近年来，现代数字信号处理技术发展迅速，DSP芯片 处理能力的不断提高和芯片价格的不断下降，使得 利用数字技术在基带形成天线波束成为可行，促使 智能天线技术开始在无线通信中开始应用。
TD-SCDMA智能天线技术介绍
前言
• TD-SCDMA是中国主导的第一个国际移动通信标准， 它采用了智能天线、联合检测、软件无线电、接力 切换、上行同步、动态信道配置等一系列新技术， 大大提升了频率利用率和系统容量。 • 智能天线是TD-SCDMA标准的关键技术之一，也是TDSCDMA区别于其他标准的特点之一。它的应用大大提 高了系统抗干扰能力，提升了系统容量。本文将从 智能天线的技术特点、智能天线的发展和革新、智 能天线广播波速权值赋形和智能天线在LTE中的应用 等四个方面对智能天线进行介绍。
双极性智能天线在LTE的应用方案
方案三 4×2 MIMO 方案四 Adaptive MIMO/BF • 自适应切换准则：基于吞 吐率最大原则 • 根据信道相关性瞬时值、 信干比等信息，分别估算B F和多流MIMO传输方式下各 自的瞬时吞吐量，并采用 瞬时吞吐量较高的一种方 式 自适应选择，有利于发挥 MIMO/BF性能优势
智能天线基础原理
• 智能天线下行发送是基于波束形成的思想，其目的 是利用用户的空间方位信息对多用户信号实现空分 或抑制干扰，即在同一时间同一载频上只用同一副 阵列天线在空间中形成多个波束并把它们分配给多 个用户，不同用户的波束中承载的用户信息不同。
TD系统中使用智能天线的物理基础
智能天线的工作过程
双极性智能天线在LTE的应用方案
方案一 8×2 Beamforming 方案二 8×2 MIMO
• eNB采用双极化8天线 阵列 • 单流 • 下行UE 2天线接收， 上行轮流发射 • 上行eNB 8天线接收， 下行采用EBB算法实现 波束赋形 抗干扰能力强边缘用户 速率有保障
• 同极化的4天线组成某 一子阵，即Ant1~Ant4 和Ant5~Ant8分别构成 两个子阵 • 子阵内采用广播波束 赋形 • 两个子阵间实现MIMO BF与MIMO结合