基于智能天線的TD-SCDMA系統(tǒng)

TD-SCDMA(Time Division Synchronous Code Division Multiple Access)即時(shí)分的同步碼分多址技術(shù)，是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，與歐洲的WCDMA標(biāo)準(zhǔn)、美國的CDMA 2000標(biāo)準(zhǔn)并稱為3G時(shí)代主流的移動通信標(biāo)準(zhǔn)。TD—SCDMA集CDMA、TDMA、FDMA技術(shù)優(yōu)勢于一體，系統(tǒng)容量大、頻譜利用率高、抗干擾能力強(qiáng)，智能天線技術(shù)是TD—SCDMA的關(guān)鍵技術(shù)之一，越來越多的研究者和工程技術(shù)人員將目光投向智能天線技術(shù)和TD—SCDMA的研究。

　　1 TD-SCDMA系統(tǒng)

　　大唐電信集團(tuán)開發(fā)的TD-SCDMA系統(tǒng)采用時(shí)分雙工TDD，TDMA/CDMA多址方式工作，基于同步CDMA、智能天線、多用戶檢測、正交可變擴(kuò)頻因數(shù)、Turbo編碼技術(shù)、CDMA等新技術(shù)，工作于2 010～2 025 MHz。我國為TD-SCDMA劃分了155 MHz非對稱頻段，具體為1 880～1 920MHz，2 010～2 025 MHz和2 300～2 400MHz。

　　1.1 TD—SCDMA標(biāo)準(zhǔn)概況

　　多址接入方式：DS-CDMA/CDMA/SDMA;碼片速率：1.28 MCPS;雙工方式：TDD;載頻寬度：1.6 MHz;擴(kuò)頻技術(shù)：OVSF;調(diào)制方式：QPSK，8PSK;編碼方式：卷積編碼，Turbo編碼;功率控制：200次/s。

　　TD—SCDMA的主要優(yōu)勢有：

　　使用智能天線、多用戶檢測等新技術(shù);可高效率地滿足不對稱業(yè)務(wù)需要;簡化硬件，可降低產(chǎn)品成本和價(jià)格;便于利用不對稱的頻譜資源，頻譜利用率大大提高;可與第二代移動通信系統(tǒng)兼容。

　　1.2 TD—SCDMA關(guān)鍵技術(shù)

　　(1)綜合的尋址(多址)方式

　　TD-SCDMA空中接口采用了四種多址技術(shù)：TDMA，CDMA，F(xiàn)DMA，SDMA(智能天線)。綜合利用四種技術(shù)資源分配時(shí)在不同角度上的自由度，得到可以動態(tài)調(diào)整的最優(yōu)資源分配。

　　(2)靈活的上下行時(shí)隙配置

　　靈活的時(shí)隙上下行配置可以隨時(shí)滿足您打電話，上網(wǎng)瀏覽、下載文件、視頻業(yè)務(wù)等的需求，保證您清晰、暢通享受3G業(yè)務(wù)。

　　(3)TD克服呼吸效應(yīng)和遠(yuǎn)近效應(yīng)

　　呼吸效應(yīng)：在CDMA系統(tǒng)中，當(dāng)一個(gè)小區(qū)內(nèi)的干擾信號很強(qiáng)時(shí)，基站的實(shí)際有效覆蓋面積就會縮小;當(dāng)一個(gè)小區(qū)的干擾信號很弱時(shí)，基站的實(shí)際有效覆蓋面積就會增大。簡言之，呼吸效應(yīng)表現(xiàn)為覆蓋半徑隨用戶數(shù)目的增加而收縮。形成呼吸效應(yīng)的主要原因是CDMA系統(tǒng)是一個(gè)自干擾系統(tǒng)，用戶增加導(dǎo)致干擾增加而影響覆蓋。

　　對于TD—SCDMA而言，通過低帶寬FDMA和TDMA來抑制系統(tǒng)的主要干擾，在單時(shí)隙中采用CDMA技術(shù)提高系統(tǒng)容量，而通過聯(lián)合檢測和智能天線技術(shù) (SDMA技術(shù))克服單時(shí)隙中多個(gè)用戶之間的干擾，因而產(chǎn)生呼吸效應(yīng)的因素顯著降低，故TD系統(tǒng)不再是一個(gè)干擾受限系統(tǒng)(自干擾系統(tǒng))，覆蓋半徑不像 CDMA那樣因用戶數(shù)的增加而顯著縮小，因而可認(rèn)為TD系統(tǒng)沒有呼吸效應(yīng)。

　　遠(yuǎn)近效應(yīng)：由于手機(jī)用戶在一個(gè)小區(qū)內(nèi)是隨機(jī)分布的，而且是經(jīng)常變化的，同一手機(jī)用戶可能有時(shí)處在小區(qū)的邊緣，有時(shí)靠近基站。如果手機(jī)的發(fā)射功率按照最大通信距離設(shè)計(jì)，則當(dāng)手機(jī)靠近基站時(shí)，功率必定有過剩，而且形成有害的電磁輻射。解決這個(gè)問題的方法是根據(jù)通信距離的不同，實(shí)時(shí)地調(diào)整手機(jī)的發(fā)射功率，即功率控制。

　　功率控制的原則是，當(dāng)信道的傳播條件突然變好時(shí)，功率控制單元應(yīng)在幾微妙內(nèi)快速響應(yīng)，以防止信號突然增強(qiáng)而對其他用戶產(chǎn)生附加干擾;相反當(dāng)傳播條件突然變壞時(shí)，功率調(diào)整的速度可以相對慢一些。也就是說，寧愿單個(gè)用戶的信號質(zhì)量短時(shí)間惡化，也要防止對其他眾多用戶產(chǎn)生較大的背景干擾。

　　(4)動態(tài)信道分配(DCA)

　　動態(tài)信道分配(Dynamic Channel Allocation，DCA)就是根據(jù)用戶的需要進(jìn)行實(shí)時(shí)動態(tài)的資源(頻率、時(shí)隙、碼字等)分配。動態(tài)信道分配的優(yōu)點(diǎn)：頻帶利用率高、無需網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的信道預(yù)規(guī)劃、可以自動適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載和干擾的變化等。

　　(5)智能天線技術(shù)

　　智能天線的高效率是基于上行鏈路和下行鏈路的無線路徑的對稱性(無線環(huán)境和傳輸條件相同)而獲得的。此外，智能天線可減少小區(qū)間干擾也可減少小區(qū)內(nèi)干擾。智能天線的這些特性可顯著提高移動通信系統(tǒng)的頻譜效率。