在3G中的應用在CDMA" target="_blank">WCDMA和CDMA2000中的應用。第3 代系統(tǒng)被設計為一個可以提供相當高速的數(shù)據(jù)業(yè)務的系統(tǒng)。但是，它們還會像第2 代系統(tǒng)那樣受到空中信道質量的限制。標準化組織已經認識到智能天線在改善這個矛盾方面所起的作用，并且在3G 標準中制訂了相關的條款。如WCDMA 和CDMA2000 都允許在上行和下行鏈路為每個移動用戶分配專門的導頻信道，但是將要求使用智能天線系統(tǒng)。對于WCDMA 和CDMA2000 系統(tǒng)而言，智能天線雖然是推薦配置，但是當今的一些WCDMA和CDMA2000 的基站產品已經開始支持智能天線了。在TD- SCDMA系統(tǒng)中的應用。TDSCDMA(時分同步的碼分多址) 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。TD- SCDMA 系統(tǒng)的智能天線是由8 個天線單元的同心陣列組成的，直徑為25cm。同全方向天線相比，它可獲得較高的增益。其原理是使一組天線和對應的收發(fā)信機按照一定的方式排列和激勵，利用波的干涉原理可以產生強方向性的輻射方向圖，使用DSP( 數(shù)字信號處理器) 使主瓣自適應地指向移動臺方向，就可達到提高信號的載干比，降低發(fā)射功率等目的。智能天線的上述性能允許更為密集的頻率復用，使頻譜效率得以顯著地提高。由于每個用戶在小區(qū)內的位置都是不同的。這一方面要求天線具有多向性，另一方面則要求在每一獨立的方向上，系統(tǒng)都可以跟蹤個別的用戶。通過DSP 控制用戶的方向測量使上述要求可以實現(xiàn)。每用戶的跟蹤通過到達角進行測量。在TD- SCDMA系統(tǒng)中，由于無線子幀的長度是5ms，則至少每秒可測量200 次，每用戶的上下行傳輸發(fā)生在相同的方向，通過智能天線的方向性和跟蹤性，可獲得其最佳的性能。TDD(時分雙工) 模式的TD- SCDMA 的進一步的優(yōu)勢是用戶信號的發(fā)送和接收都發(fā)生在完全相同的頻率上。因此在上行和下行2 個方向中的傳輸條件是相同的或者說是對稱的，使得智能天線能將小區(qū)間干擾降至最低，從而獲得最佳的系統(tǒng)性能。
智能天線技術對無線通信，特別是CDMA系統(tǒng)的性能提高和成本下降都有巨大的好處。但是，在將智能天線用于CDMA 系統(tǒng)時，必須考慮所帶來的問題，并在標準和產品設計上解決這些問題。
全向波束和賦形波束上述智能天線的功能主要是由自適應的發(fā)射和接收波束賦形來實現(xiàn)的，而且接收和發(fā)射波束賦形是依據(jù)基站天線幾何結構、系統(tǒng)的要求和所接收到的用戶信號。在移動通信系統(tǒng)中，智能天線對每個用戶的上行信號均采用賦形波束，提高系統(tǒng)性能是非常直接的;但在用戶沒有發(fā)射、僅處于接收狀態(tài)下，又是在基站的覆蓋區(qū)域內移動時( 空閑狀態(tài)) ，基站不可能知道該用戶所處的方位，只能使用全向波束進行發(fā)射( 如系統(tǒng)中的pilot、同步、廣播、尋呼等物理信道)。一個全向覆蓋的基站，其不同碼道的發(fā)射波束是不同的，即基站必須能提供全向和定向的賦形波束。這樣一來，對全向信道來說，將要求高得多的發(fā)射功率，這是系統(tǒng)設計時所必須考慮的。
智能天線的校準在使用智能天線時，必須具有對智能天線進行實時自動校準的技術。在TDD系統(tǒng)中使用智能天線時是根據(jù)電磁場理論中的互易原理，直接利用上行波束賦形系數(shù)來進行下行波束賦形。但對實際無線基站，每一條通路的無線收發(fā)信機不可能是完全相同的，而且，其性能將隨時期、工作電平和環(huán)境條件等因素變化。如果不進行實時自動校準，則下行波束賦形將受嚴重影響。這樣，不僅得不到智能天線的優(yōu)勢，甚至完全不能通信。
智能天線和其他抗干擾技術的結合目前，在智能天線算法的復雜性和實時實現(xiàn)的可能性之間必須進行折中。這樣，實用的智能天線算法還不能解決時延超過一個碼片寬度的多徑干擾，也無法克服高速移動多普勒效應造成的信道惡化。在多徑嚴重的高速移動環(huán)境下，必須將智能天線和其他抗干擾的數(shù)字信號處理技術結合使用，才可能達到最佳的效果。這些數(shù)字信號處理技術包括聯(lián)合檢測( joint detection) 、干擾抵消及Rake接收等。目前，智能天線和聯(lián)合檢測或干擾抵消的結合已有實用的算法，而和Rake 接收機的結合算法還在研究中。
設備復雜性的考慮顯然，智能天線的性能將隨著天線陣元數(shù)目的增加而增加。但是增加天線陣元的數(shù)量，又將增加系統(tǒng)的復雜性。此復雜性主要是基帶數(shù)字信號處理的量將成幾何級數(shù)遞增。現(xiàn)在，CDMA系統(tǒng)在向寬帶方向發(fā)展，碼片速率已經很高，基帶處理的復雜性已對微電子技術提出了越來越高的要求，這就限制了天線元的數(shù)量不可能太多。按目前的水平，天線元的數(shù)量在6～16 之間。
下載文檔
