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。

(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。

(4)动态信道分配(DCA)

动态信道分配(Dynamic Channel Allocation，DCA)就是根据用户的需要进行实时动态的资源(频率、时隙、码字等)分配。动态信道分配的优点：频带利用率高、无需网络规划中的信道预规划、可以自动适应网络中负载和干扰的变化等。

(5)智能天线技术

智能天线的高效率是基于上行链路和下行链路的无线路径的对称性(无线环境和传输条件相同)而获得的。此外，智能天线可减少小区间干扰也可减少小区内干扰。智能天线的这些特性可显著提高移动通信系统的频谱效率。2 智能天线技术

智能天线又称为自适应天线阵列，技术核心是阵列信号处理。早期应甩集中于雷达和声纳检测领域，主要用来完成空间滤波和定位。20世纪70年代后期被引入军事通信，智能天线真正的发展是90年代被应用于民用蜂窝通信，成为第三代移动通信系统的关键技术。固定的天线阵列与数字信号处理器的结合，就构成了可以动态配置天线特性的智能天线，所以到90年代中期，在美国和中国开始考虑将智能天线技术使用于无线通信系统。在1997年，北京信威通信技术公司成功开发使用智能天线技术的SCDMA无线用户环路系统，美国Redcom公司则在时分多址的PHS系统中实现了智能天线。以上是最先商用化的智能