基于智能天线技术的TD―SCDMA系统应用研究

摘要：基于智能天线技术的TD-SCDMA系统是目前无线通信领域研究的热点。为了研究TD-SCDMA系统，通过分析TD-SCDMA系统概况、关键技术和智能天线技术的方法，得出智能天线技术己被确认为TD-SCDMA系统的关键技术之一。该技术将会在未来移动通信系统中发挥重要的作用。
关键词：TD-SCDMA；智能天线；自适应算法；波束形成

0 引言
随着移动通信用户量的迅速发展，以及从窄带语音通信向宽带高速数据通信发展的趋势，如何在一定的频谱资源上提高网络容量成为网络建设，尤其是未来网络建设中需要重点考虑的问题。单纯地依靠增加基站使用微蜂窝增加频率的复用度，无论从成本和性能表现方面都已经不再是最好的选择方案。在这种情况下，智能天线技术的引入，将通过增加系统在空间上的分辨能力，从更高的层次上提高系统对于无线频谱的利用率。
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。
(3)TD克服呼吸效应和远近效应
呼吸效应：在CDMA系统中，当一个小区内的干扰信号很强时，基站的实际有效覆盖面积就会缩小；当一个小区的干扰信号很弱时，基站的实际有效覆盖面积就会增大。简言之，呼吸效应表现为覆盖半径随用户数目的增加而收缩。形成呼吸效应的主要原因是CDMA系统是一个自干扰系统，用户增加导致干扰增加而影响覆盖。
对于TD—SCDMA而言，通过低带宽FDMA和TDMA来抑制系统的主要干扰，在单时隙中采用CDMA技术提高系统容量，而通过联合检测和智能天线技术(SDMA技术)克服单时隙中多个用户之间的干扰，因而产生呼吸效应的因素显著降低，故TD系统不再是一个干扰受限系统(自干扰系统)，覆盖半径不像CDMA那样因用户数的增加而显著缩小，因而可认为TD系统没有呼吸效应。
远近效应：由于手机用户在一个小区内是随机分布的，而且是经常变化的，同一手机用户可能有时处在小区的边缘，有时靠近基站。如果手机的发射功率按照最大通信距离设计，则当手机靠近基站时，功率必定有过剩，而且形成有害的电磁辐射。解决这个问题的方法是根据通信距离的不同，实时地调整手机的发射功率，即功率控制。
功率控制的原则是，当信道的传播条件突然变好时，功率控制单元应在几微妙内快速响应，以防止信号突然增强而对其他用户产生附加干扰；相反当传播条件突然变坏时，功率调整的速度可以相对慢一些。也就是说，宁愿单个用户的信号质量短时间恶化，也要防止对其他众多用户产生较大的背景干扰。