不采用自适应算法的智能天线系统分析

本文提出了一种基于等旁瓣针状波束方向图的智能天线.为了与采用自适应算法的智能天线进行对比，本文分别模拟了这两种不同智能天线用于CDMA系统时的扩容能力.模拟结果表明，在CDMA系统中无需采用自适应算法，只需用等旁瓣针状波束智能天线，就可以达到与自适应智能天线相似的扩容性能.等旁瓣针状波束智能天线的优点是：无需迭代、响应速度快、鲁棒性好.
　　关键词:智能天线；圆形阵列；CDMA系统

Smart Antenna without Employing Adaptive Algorithm

FENG Zheng-he,ZHANG Zhi-jun
(Department of Electronics Engineering,Tsinghua University,Beijing 10084,China)

　　Abstract:A smart antenna based on equal side-lobe pencil patterns was proposed in this paper.For comparing with smart antennas which employ adaptive algorithm,the capacity enhancement of both smart antennas in CDMA system is evaluated.The simulation result shows that the adaptive algorithm does not have to be employed.Smart antennas with equal side-lobe pencil patterns has almost the same capacity enhancement performance.Merits of equal side-lobe pencil pattern smart antennas are without iteration,faster response and better robustness.
　　Key words:smart antenna；circular array；CDMA

一、引　　言
　　随着移动通信在中国的迅速普及，有限的通信频带已日趋拥挤.为了提高通信频带的利用率，人们已采用了多种信道复用方法：频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)等.但是它们扩展容量的能力并不是无限的.智能天线［1～6］从一个崭新的角度来研究通信扩容问题，它利用空间分集进行扩容，它可以和传统的复用技术相结合，最大限度地利用有限的频带资源，它还可以有效地解决干扰问题、扩大基站覆盖区域、减少辐射功率.
　　智能天线以扩容原理分可以分为两类：
　　1.软容量的扩容［1～3］.如CDMA系统，在这类系统中，由于可用信道数足够多，系统的容量决定于系统的信噪比.智能天线可以提高系统的信噪比，对于给定的信噪比门限值，采用智能天线的系统可以容纳更多的用户，达到扩容的目的.
　　2.硬容量的扩容［4～6］.如FDMA,TDMA等系统，在这类系统中智能天线利用其空间分集的能力，使空间角度不同的多个用户使用同一传统信道(频分信道、时分信道).硬容量扩容实际是将一个传统信道再分为若干个空分信道，从而成倍地提高系统容量.
　　智能天线以实现形式分类，也可分为两类：
　　1.自适应算法形成方向图.自适应算法通常以输出信号的信噪比最大作为目标函数，用迭代算法使系统信噪比最佳.
　　2.等旁瓣针状波束方向图.它通过测向确定用户信号的到达方向(DOA)，然后将等旁瓣方向图的主瓣指向用户方向，从而提高用户的信噪比.该方案中的DOA检测是一个比较成熟的技术，已经有MUSIC［7］，ESPRIT［8］等多种算法，900MHz移动通信频段的实验结果也已见报道［9］.
　　将智能天线按扩容原理、实现形式进行联合分类可得表1.已有的工作已对自适应软扩容、自适应硬扩容、针状波束方向图硬扩容进行了研究.本文将比照自适应软扩容智能天线，对针状波束软扩容智能天线进行研究.

表1