TD-SCDMA智能天线系统介绍及其测试

TD-SCDMA智能天线系统介绍及其测试

1、智能天线的原理

在TD-SCDMA系统中智能天线基本思想是：天线以多个高增益窄波束动态地跟踪多个期望用户，接收模式下，来自窄波束之外的信号被抑制，发射模式下，能使期望用户接收的信号功率最大，同时使窄波束照射范围以外的非期望用户受到的干扰最小。智能天线是利用用户空间位置的不同来区分用户，在相同时隙、相同频率或相同地址码的情况下。仍然可以根据信号不同的空间传播路径来区分。

TD-SCDMA智能天线主要实现2种波束：广播波束和业务波束。广播波束是在广播时隙形成，实现对整个小区的广播，所以要求波束宽度很宽，尽量做到小区无缝隙覆盖。业务波束是在建立具体的通话链路后形成，也就是形成跟踪波束，它会针对每一个用户形成一个很窄的波束，这些波束会紧紧地跟踪用户。由于波束很窄，能量比较集中。在相同功率情况下，智能天线能将有用信号强度增加，同时减小对其他方向用户的干扰，由于智能天线能很好地集中信号，所以发射机可以适当地减小发射功率。

2、智能天线阵的物理特性和波束赋形

常见的智能天线阵列一般分为360°全向阵列和120°平面扇区阵列。全向天线阵主要适用于用户密度较低的农村地区和偏远山区，可作360°全向小区覆盖。平面天线阵主要覆盖120°的扇形区域。通常一个三扇区基站便可以覆盖360°范围。平面天线阵由于具有较好的波束赋形性能，能够形成更窄的波瓣宽度，具有更强的旁瓣抑制能力并提供更高的赋形增益，所以成为目前TD-SCDMA智能天线的主流，应用于用户密集的广大城区环境的覆盖。

智能天线阵的阵元个数通常为4-16个。目前系统中用得比较多的是8个阵元振子构成的天线阵。天线阵元数越多，其增益越高，波束赋形的能力亦越强，但同时造价和实现的复杂度也会大大增加。在将来，估计4阵元的智能天线也会逐渐投入应用，可以在降低系统实现成本的基础上提供更为经济的选择。当然。具体应用需要同时考虑经济性与性能之间的平衡。

智能天线每个天线阵元物理特性完全一样，因而单天线波瓣图具有非常相似的特征。多个天线阵元以一定的间距（通常为1/2λ）排列成天线阵列。再通过算法对各个天线阵元的信号（包括振幅和相位）进行控制，最终形成具有方向性的下行波束。

图1、图2是8阵元全向智能天线单个阵元在垂直和水平方向的波瓣。