自適應(yīng)天線技術(shù)在CDMA系統(tǒng)中的應(yīng)用

在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)的容量是比較重要的一個(gè)指標(biāo)。為了提高系統(tǒng)的容量，一般都采用分集、編碼增益等一系列技術(shù)，其中自適應(yīng)陣列天線就是一種增加容量的新技術(shù)。 在碼分多址（CDMA）系統(tǒng)中得到了有效的應(yīng)用。

　　由于CDMA系統(tǒng)采用的是自干擾的工作方式，基站信號(hào)的波形和劃分不受頻率再利用格式的限制，而是由本小區(qū)和相鄰小區(qū)通話中手機(jī)受干擾的積累來決定。因此在基站的布放方式上應(yīng)首先保證本小區(qū)的需要以及減少對(duì)相鄰小區(qū)的干擾。這就要求極化的信號(hào)波形要隨移動(dòng)臺(tái)位置的變化而變化，最好的方法就是使基站能定向地產(chǎn)生比較狹長(zhǎng)的波束，用以覆蓋高密度用戶的地區(qū)，并能追蹤移動(dòng)臺(tái)的活動(dòng)。在這方面目適應(yīng)陣列天線就成了這種靈活基站技術(shù)的核心，特別是與時(shí)分多址（TDMA）系統(tǒng)相比，CDMA系統(tǒng)的反向鏈路不需要同步，因此更適合在CDMA系統(tǒng)中應(yīng)用。

　　在CDMA系統(tǒng)中，反向鏈路是弱鏈路，用戶接收基站信號(hào)所受到的干擾比較小，而基站接收用戶的信號(hào)不僅會(huì)受到本小區(qū)其他用戶的干擾，還會(huì)受到相鄰小區(qū)用戶的干擾，再加上受陣列天線功率和體積等方面的限制，所以在一般情況下，自適應(yīng)陣列天線只能在基站中使用，而不在手機(jī)中應(yīng)用。下面即對(duì)自適應(yīng)陣列天線進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。

1、自適應(yīng)陣列天線的結(jié)構(gòu)

　　自適應(yīng)陣列天線由傳感器陣、方向圖形成網(wǎng)絡(luò)和自適應(yīng)處理器（自適應(yīng)方向圖控制器）組成。傳感器陣列由一空間分布的天線組成。其排列形成可分為直線形、平面形和環(huán)行。傳感受器陣接收到達(dá)陣列的所有用戶的信號(hào)后，通過方向圖形成網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)合并陣列后予以輸出，并從中取出占用同一頻帶、同一時(shí)間的各個(gè)用戶的信號(hào)，即“空間分集”。例如，環(huán)行自適應(yīng)陣列天線一般由兩組8根或16根天線的陣列組成。與傳統(tǒng)的3扇區(qū)分集天線相比，自適應(yīng)陣列天線沒有固定的“空間分集”的概念，而是一種不斷變化的“空間分集”。

　　自適應(yīng)陣列天線的每一根都是全向天線，覆蓋面為360°。其外面的16根是接收天線，面的16根是發(fā)射天線。里面的16根是發(fā)射天線。每一根發(fā)射或接收天線都不單獨(dú)進(jìn)行發(fā)射或接收，而是與其它天線集合在一起發(fā)射或接收。但每根天線都用于所有的扇區(qū)，系統(tǒng)可通過修改軟件或設(shè)置參數(shù)來控制自適應(yīng)陣列天線的扇區(qū)數(shù)目，如設(shè)置為兩個(gè)、三個(gè)或全向扇區(qū)。

2、自適應(yīng)陣列天線的工作原理

　　在接收信號(hào)的時(shí)候，16根天線形成一個(gè)面向不同方向的陣列。從用戶終端來的信號(hào)，被不同的天線及按不同的強(qiáng)度和相位進(jìn)行接收，系統(tǒng)則對(duì)不同強(qiáng)度和相位的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算和合成，然后將合成的波束由接收信號(hào)最強(qiáng)的天線進(jìn)行接收。

　　在發(fā)射信號(hào)的時(shí)候，系統(tǒng)把發(fā)射陣列天線的合成波束調(diào)整到根據(jù)接收系統(tǒng)達(dá)到的方向，由話務(wù)信道發(fā)射。

　　對(duì)于其它的控制信道，（導(dǎo)頻信道、尋呼信道和同步信道），則采用與傳統(tǒng)扇區(qū)天線相同的發(fā)射方式，以保證能讓所有扇區(qū)的用戶使用。

3、使用自適應(yīng)陣列天線的優(yōu)越性

　　由于自適應(yīng)陣列天線能夠確定各個(gè)用戶到達(dá)的方向（或估計(jì)各用戶信號(hào)的方向矢量），能夠進(jìn)行最佳的走向接收和發(fā)射，以及通過降低干擾電波，增加有用信號(hào)強(qiáng)度等方式來提高系統(tǒng)的性能和容量等等，進(jìn)而改善了話音質(zhì)量、降低了掉話的機(jī)率，而且通過增加系統(tǒng)容量，也使系統(tǒng)的頻譜利用率得到了提高。因此自適應(yīng)陣列天線是有極大優(yōu)越性的。

　　由于自適應(yīng)陣列天線只用于基站內(nèi)，所以對(duì)其容量的分析亦應(yīng)考慮反向鏈路（用戶到基站）的性能。假設(shè)K個(gè)用戶隨機(jī)分布在基站的周圍，基站接收時(shí)實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)頻碼的同步，每個(gè)用戶發(fā)射一個(gè)擴(kuò)頻碼調(diào)制的數(shù)據(jù)信號(hào)，擴(kuò)頻增益為N，基站陣元數(shù)為M，系統(tǒng)的容量會(huì)隨著陣元數(shù)M的增加而增加。

　　綜上所述，自適應(yīng)陣列天線是利用多個(gè)全向天線組成的具有復(fù)雜方向矢量計(jì)算和控制的天線陣列組，用于提高移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量。該技術(shù)特別適用于CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)。目前，自適應(yīng)陣列天線正朝著小型化、商用化的方向發(fā)展。隨著第三代（3G）移動(dòng)通信系統(tǒng)的開發(fā)和商用，自適應(yīng)陣列天線將會(huì)越來越多的被采用。