代移動通信主要技術標準課件

1、代移動通信主要技術標準課件第二十二講第二十二講 第三代移動通信的主要技術第三代移動通信的主要技術2021-10-8代移動通信主要技術標準課件主要內(nèi)容主要內(nèi)容n高效率的編譯碼技術高效率的編譯碼技術n功率控制功率控制n多用戶檢測技術多用戶檢測技術n智能天線智能天線代移動通信主要技術標準課件高效率的編譯碼技術高效率的編譯碼技術 從源數(shù)據(jù)角度來看從源數(shù)據(jù)角度來看, 3G包括各類話音、包括各類話音、 圖像的數(shù)字壓縮技圖像的數(shù)字壓縮技術。術。 諸如各類單路、低時延、諸如各類單路、低時延、 低比特率的話音壓縮、編碼技術低比特率的話音壓縮、編碼技術和基于和基于MPEG-1、MPEG-2、H.261-H.263

2、、H.324、MPEG-4至至MPEG-7算法算法, 實施覆蓋實施覆蓋HDTV至甚低比特率至甚低比特率(64 kb/s)的高質(zhì)量的高質(zhì)量數(shù)字圖像壓縮技術。數(shù)字圖像壓縮技術。 3G的語音編碼技術主要有兩種的語音編碼技術主要有兩種: 8 kb/s和和13 kb/s的碼本激勵的碼本激勵線性預測編碼線性預測編碼(CELP)。其中。其中, 8 kb/s的全質(zhì)量語音編碼技術已經(jīng)的全質(zhì)量語音編碼技術已經(jīng)達到達到GSM系統(tǒng)的系統(tǒng)的13 kb/s的話音水平甚至更好的話音水平甚至更好; 而而13 kb/s的語音的語音編碼已達到有線長途話音水平。編碼已達到有線長途話音水平。CELP采用與脈沖激勵線性預測采用與脈沖激

3、勵線性預測編碼相同的原理編碼相同的原理, 只是將脈沖位置和幅度用一個矢量碼表代替。只是將脈沖位置和幅度用一個矢量碼表代替。 代移動通信主要技術標準課件 此外此外, 信道編譯碼技術是第三代移動通信的一項核心技術。信道編譯碼技術是第三代移動通信的一項核心技術。 這是因為，雖然第三代移動通信采用的擴頻技術有利于克服多這是因為，雖然第三代移動通信采用的擴頻技術有利于克服多徑衰落以提供高質(zhì)量的傳輸信道徑衰落以提供高質(zhì)量的傳輸信道, 但擴頻技術存在潛在的頻譜效但擴頻技術存在潛在的頻譜效率低的問題率低的問題, 而一般的編碼技術也是通過犧牲頻譜利用率來換取而一般的編碼技術也是通過犧牲頻譜利用率來換取功率利用率

4、的功率利用率的, 因此因此, 3G系統(tǒng)中必須采用高效的信道編譯碼技術系統(tǒng)中必須采用高效的信道編譯碼技術來進一步改善通信質(zhì)量。來進一步改善通信質(zhì)量。 綜合來講綜合來講, 現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)對于信道編譯碼技術的要求是現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)對于信道編譯碼技術的要求是: 選擇效率高、編碼增益高、時延性能好、譯碼算法較簡單、存選擇效率高、編碼增益高、時延性能好、譯碼算法較簡單、存儲量較小、溢出概率小儲量較小、溢出概率小, 對同步要求不是很高對同步要求不是很高, 適合于衰落信道適合于衰落信道傳送、傳送、 易于實現(xiàn)。易于實現(xiàn)。 代移動通信主要技術標準課件 在第三代移動通信系統(tǒng)的主要提案中在第三代移動通信系統(tǒng)的主要提

5、案中(包括包括WCDMA和和CDMA 2000等等), 除了采用與除了采用與IS-95 CDMA系統(tǒng)相類似的卷積編碼技術和交織技術之外系統(tǒng)相類似的卷積編碼技術和交織技術之外, 還建還建議采用議采用Turbo編碼技術及編碼技術及RS卷積級聯(lián)碼技術。在此卷積級聯(lián)碼技術。在此, 僅對各種技術的特點加僅對各種技術的特點加以簡要介紹以簡要介紹, 具體請參見其他資料。具體請參見其他資料。 (1) 卷積碼具有記憶能力卷積碼具有記憶能力, 可用維特比譯碼可用維特比譯碼, 具有很高的編碼增益。具有很高的編碼增益。 (2) 交織技術的特點是能將碼字中的長連錯誤轉(zhuǎn)化成每個糾錯碼字里只交織技術的特點是能將碼字中的長連

6、錯誤轉(zhuǎn)化成每個糾錯碼字里只有一個或兩個錯誤有一個或兩個錯誤, 這樣有利于對付信道傳輸中由于突發(fā)性干擾而引起的長這樣有利于對付信道傳輸中由于突發(fā)性干擾而引起的長連串錯誤連串錯誤, 交織不會引入冗余碼交織不會引入冗余碼, 所以也就不會降低頻譜利用率。所以也就不會降低頻譜利用率。 代移動通信主要技術標準課件 (3) Turbo編碼器主要由兩個系統(tǒng)遞歸卷積編碼器、一個交織器及刪除編碼器主要由兩個系統(tǒng)遞歸卷積編碼器、一個交織器及刪除器等構成。由于兩個卷積編碼器是并行的關系器等構成。由于兩個卷積編碼器是并行的關系, 因此這樣產(chǎn)生的因此這樣產(chǎn)生的Turbo碼也稱碼也稱為并行級聯(lián)為并行級聯(lián)Turbo碼。碼。T

7、urbo編碼器構成的原理框圖如圖編碼器構成的原理框圖如圖(a)所示。相應地所示。相應地, Turbo解碼器主要由兩個軟輸入解碼器主要由兩個軟輸入/輸出譯碼器、同編譯器相關的交織器及去交輸出譯碼器、同編譯器相關的交織器及去交織器構成。其構成的原理框圖如圖織器構成。其構成的原理框圖如圖(b)所示。所示。 雖然目前尚未得到嚴格的雖然目前尚未得到嚴格的Turbo編碼理論性能分析結果編碼理論性能分析結果, 但從計算機仿真結果來看但從計算機仿真結果來看, 在交織器長度大于在交織器長度大于1000、 軟判決輸出卷積解碼采用標準的最大后驗概率軟判決輸出卷積解碼采用標準的最大后驗概率(MAP)算法條件下算法條件

8、下, 其性能比其性能比約束長度為約束長度為9的卷積碼能提高的卷積碼能提高12.5 dB。 代移動通信主要技術標準課件Turbo編/解碼器(a) Turbo編碼器； (b) Turbo解碼器 交織器RSC2RSC1刪除器信息比特復合(a)去交織軟信息軟信息DEC1交織軟信息DEC1交織去交織判決輸出第一編譯碼的檢驗比特接收到的信息比特第二編譯碼的檢驗比特(b)代移動通信主要技術標準課件功率控制功率控制 功率控制功率控制(Power Control)技術是技術是CDMA系統(tǒng)的一項核心技系統(tǒng)的一項核心技術。術。 可以說可以說, CDMA技術的成功在很大程度上要依賴于功率控技術的成功在很大程度上要依賴

9、于功率控制技術的成功應用。制技術的成功應用。 所謂功率控制就是要根據(jù)具體情況所謂功率控制就是要根據(jù)具體情況, 動態(tài)調(diào)整發(fā)射機的功率。動態(tài)調(diào)整發(fā)射機的功率。 這里的發(fā)射機可以指基站的發(fā)射機這里的發(fā)射機可以指基站的發(fā)射機, 也可以指移動臺的發(fā)射機也可以指移動臺的發(fā)射機, 但主要還是指后者。但主要還是指后者。 也就是說也就是說, CDMA中上、下行鏈路的功率中上、下行鏈路的功率控制是彼此獨立的控制是彼此獨立的, 但更側重于上行鏈路。但更側重于上行鏈路。 具體來講具體來講, 功率控制功率控制主要是限制和優(yōu)化來自每個用戶發(fā)射機的發(fā)射功率主要是限制和優(yōu)化來自每個用戶發(fā)射機的發(fā)射功率, 一方面使其一方面使其

10、到達基站接收機的平均功率都相等到達基站接收機的平均功率都相等; 另一方面另一方面, 在保證通信質(zhì)量在保證通信質(zhì)量的前提下的前提下, 將發(fā)射機功率盡可能地調(diào)至最小。將發(fā)射機功率盡可能地調(diào)至最小。 代移動通信主要技術標準課件 1) 上行開環(huán)功率控制上行開環(huán)功率控制 上行指的是由上行指的是由BS到到MS的方向。上行開環(huán)功率控制僅由移動的方向。上行開環(huán)功率控制僅由移動臺進行臺進行, 基站并不參與。開環(huán)功率控制用于確定用戶的初始發(fā)射基站并不參與。開環(huán)功率控制用于確定用戶的初始發(fā)射功率功率, 或用戶接收功率發(fā)生突變時的發(fā)射功率的調(diào)節(jié)。其基本原或用戶接收功率發(fā)生突變時的發(fā)射功率的調(diào)節(jié)。其基本原理理(如圖如圖

11、5-18所示所示)是移動臺先測量接收到的基站功率的大小是移動臺先測量接收到的基站功率的大小, 然然后根據(jù)接收的功率值后根據(jù)接收的功率值, 估計前向傳輸路徑的損耗估計前向傳輸路徑的損耗, 遵循一定的準遵循一定的準則則, 以調(diào)整自身的發(fā)射功率。以調(diào)整自身的發(fā)射功率。 代移動通信主要技術標準課件 開環(huán)功率控制 基站發(fā)射機發(fā)射導頻信號前向鏈路接收導頻信號從導頻信號中估計路徑損耗用導頻測量值調(diào)整功率移動臺發(fā)射機代移動通信主要技術標準課件2) 上行閉環(huán)功率控制上行閉環(huán)功率控制 閉環(huán)功率控制 移 動 臺發(fā) 射 機移 動 臺接 收 機功 率 控 制接 收 導 頻 信 號前 向鏈 路發(fā) 射 導 頻 信 號基 站

12、接 收 機基 站發(fā) 射 機反 向鏈 路代移動通信主要技術標準課件 閉環(huán)功率控制對于補償由于快瑞利衰落而造成的功率波動閉環(huán)功率控制對于補償由于快瑞利衰落而造成的功率波動很有作用很有作用, 因而能夠使基站對移動臺的開環(huán)功率估計迅速做出因而能夠使基站對移動臺的開環(huán)功率估計迅速做出糾正糾正, 以使移動臺保持最理想的發(fā)射功率。可以說以使移動臺保持最理想的發(fā)射功率?？梢哉f, 反向信道閉反向信道閉環(huán)功率控制是對開環(huán)功率控制的有效補充。環(huán)功率控制是對開環(huán)功率控制的有效補充。 代移動通信主要技術標準課件 閉環(huán)功率控制有內(nèi)環(huán)和外環(huán)之分。內(nèi)部環(huán)路的前提假設就是存在一個閉環(huán)功率控制有內(nèi)環(huán)和外環(huán)之分。內(nèi)部環(huán)路的前提假設

13、就是存在一個預先確定的用于判斷增加功率和降低功率的預先確定的用于判斷增加功率和降低功率的SNR門限。門限。 因為我們始終在試因為我們始終在試圖保持一個可以接受的圖保持一個可以接受的FER，并且在一個移動環(huán)境中在，并且在一個移動環(huán)境中在FER和和Eb/N0之間沒之間沒有一一對應的關系。所以不得不動態(tài)調(diào)整有一一對應的關系。所以不得不動態(tài)調(diào)整Eb/N0門限以保證在信道環(huán)境不斷門限以保證在信道環(huán)境不斷變化的情況下變化的情況下, 保持一個可接受的保持一個可接受的FER來維持通信質(zhì)量的不變。來維持通信質(zhì)量的不變。Eb/N0門限的門限的調(diào)整調(diào)整(由內(nèi)環(huán)功率控制使用的由內(nèi)環(huán)功率控制使用的)被引用為閉環(huán)功率控制

14、的外部環(huán)路被引用為閉環(huán)功率控制的外部環(huán)路(如圖所示如圖所示)。在設置服務質(zhì)量目標值的過程中在設置服務質(zhì)量目標值的過程中, 該目標值既不能太低該目標值既不能太低, 也不能太高。服務質(zhì)也不能太高。服務質(zhì)量目標值太低不滿足業(yè)務需求量目標值太低不滿足業(yè)務需求, 而服務質(zhì)量目標值太高會造成大量的資源浪而服務質(zhì)量目標值太高會造成大量的資源浪費費, 降低整個系統(tǒng)的容量。降低整個系統(tǒng)的容量。 所以外環(huán)功率控制是無線資源控制的重要組成部所以外環(huán)功率控制是無線資源控制的重要組成部分分, 與快速功率控制聯(lián)系密切與快速功率控制聯(lián)系密切, 其功率控制一般為每秒其功率控制一般為每秒50次。次。 代移動通信主要技術標準課件

15、閉環(huán)功率控制的內(nèi)環(huán)和外環(huán) 閉 環(huán) 功率 控 制內(nèi) 環(huán)測 量Eb / N0門 限與Eb / N0門 限 比 較確 定 要 發(fā) 送 的 PCS外 環(huán)判 斷 Eb / N0門 限代移動通信主要技術標準課件 最后最后, 介紹一下在軟切換中的閉環(huán)功率控制。介紹一下在軟切換中的閉環(huán)功率控制。 在軟切換過在軟切換過程中程中, 移動臺從兩個或三個基站接收到業(yè)務信息幀移動臺從兩個或三個基站接收到業(yè)務信息幀, 并且在這些并且在這些業(yè)務信道上也許會與功率控制命令發(fā)生矛盾業(yè)務信道上也許會與功率控制命令發(fā)生矛盾(即一個基站可能即一個基站可能告訴移動臺增加功率告訴移動臺增加功率, 而另一個基站告訴移動臺降低功率而另一個基

16、站告訴移動臺降低功率)。 在在這些情況中這些情況中, 移動臺遵循的原則是移動臺遵循的原則是: 假如一個基站命令移動臺降假如一個基站命令移動臺降低功率低功率, 則移動臺將會降低功率。當所有涉及軟切換的基站都則移動臺將會降低功率。當所有涉及軟切換的基站都命令增加功率時命令增加功率時, 移動臺才會增加功率。移動臺才會增加功率。 代移動通信主要技術標準課件 3) 下行開環(huán)功率控制下行開環(huán)功率控制 在在CDMA系統(tǒng)中系統(tǒng)中, 移動臺必須向基站反饋報告下行鏈路的質(zhì)量。移動臺移動臺必須向基站反饋報告下行鏈路的質(zhì)量。移動臺連續(xù)地監(jiān)視下行鏈路的連續(xù)地監(jiān)視下行鏈路的FER, 并且在一條被稱作功率測量報告信息并且在

17、一條被稱作功率測量報告信息(PMRM)中向基站報告這個中向基站報告這個FER的反饋。它可以用兩種方式發(fā)送這個報告的反饋。它可以用兩種方式發(fā)送這個報告: 一種方式一種方式是移動臺周期性地報告是移動臺周期性地報告PMRM, 而另一種是僅僅當而另一種是僅僅當FER超過一個特定的門限超過一個特定的門限時移動臺才報告時移動臺才報告PMRM?；局懒讼滦墟溌返馁|(zhì)量后。基站知道了下行鏈路的質(zhì)量后, 則會調(diào)整對那個相則會調(diào)整對那個相應移動臺的發(fā)射功率。應移動臺的發(fā)射功率。 為了實現(xiàn)快速和自適應的功率控制算法為了實現(xiàn)快速和自適應的功率控制算法, 在下行鏈路中也可以插入專門在下行鏈路中也可以插入專門的子信道以實

18、現(xiàn)下行鏈路的閉環(huán)功率控制。的子信道以實現(xiàn)下行鏈路的閉環(huán)功率控制。 代移動通信主要技術標準課件多用戶檢測技術多用戶檢測技術 在在CDMA移動通信系統(tǒng)中移動通信系統(tǒng)中, 存在著兩種比較嚴重的干擾問題存在著兩種比較嚴重的干擾問題: 一是由于一是由于不同的用戶同時共享同一頻段的帶寬不同的用戶同時共享同一頻段的帶寬(各個用戶之間由于其對應的地址碼之各個用戶之間由于其對應的地址碼之間存在相關性間存在相關性, 不能完全正交不能完全正交)而產(chǎn)生的多址干擾而產(chǎn)生的多址干擾(MAI, Multiple Access Interference); 二是由于信道特性的不理想而引起的符號間干擾二是由于信道特性的不理想而

19、引起的符號間干擾(ISI, InterSymbol Interference)。 傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的CDMA接收機接收機, 如匹配濾波器和如匹配濾波器和RAKE接收機接收機, 大都采用的是單大都采用的是單用戶檢測用戶檢測(Single User Detection)技術技術, 對各個用戶信息的接收都是相互獨對各個用戶信息的接收都是相互獨立進行的。立進行的。 也就是說也就是說, 都是把除有用信號外的信號作為干擾來處理都是把除有用信號外的信號作為干擾來處理, 而沒有而沒有充分利用接收信號中的有用信息充分利用接收信號中的有用信息, 如確知的用戶信道碼如確知的用戶信道碼, 各用戶的信道估計各用戶的信道估計等

20、等, 因而導致接收信噪比嚴重惡化因而導致接收信噪比嚴重惡化, 系統(tǒng)容量也隨之下降。系統(tǒng)容量也隨之下降。 代移動通信主要技術標準課件 1. 基本概念基本概念 多用戶檢測多用戶檢測(MUD, MultiUser Detection)又稱聯(lián)合檢測又稱聯(lián)合檢測(JD, Joint Detection)或干擾消除。其基本思想是把所有用戶的信號或干擾消除。其基本思想是把所有用戶的信號都當作有用信號都當作有用信號, 而不是當作干擾信號來對待。而不是當作干擾信號來對待。 要充分利用多要充分利用多址干擾信號的結構特征和其中包含的用戶間的互相關信息址干擾信號的結構特征和其中包含的用戶間的互相關信息, 通過通過各種

21、算法來估計干擾各種算法來估計干擾, 最終達到降低或消除干擾的目的。最終達到降低或消除干擾的目的。 多用戶檢測技術是抑制多址干擾技術中最有潛力的一種方多用戶檢測技術是抑制多址干擾技術中最有潛力的一種方法法, 并已經(jīng)成為第三代移動通信標準中倡導的關鍵技術之一。并已經(jīng)成為第三代移動通信標準中倡導的關鍵技術之一。 代移動通信主要技術標準課件 2. 分類分類 多用戶信號檢測技術中的最佳方法是最大似然序列多用戶信號檢測技術中的最佳方法是最大似然序列(MLSE)檢測檢測, 這已經(jīng)在理論上被證實。但是這已經(jīng)在理論上被證實。但是, 由于它算法過于復雜由于它算法過于復雜, 實實現(xiàn)起來非常困難現(xiàn)起來非常困難, 因而

22、實際應用的可能性不大。因而實際應用的可能性不大。 近年來近年來, 人們?nèi)藗冄芯砍隽烁鞣N的次優(yōu)化方法研究出了各種的次優(yōu)化方法, 力求在保證一定性能的條件下將力求在保證一定性能的條件下將實現(xiàn)的復雜度降低到工程上可以接受的程度。多用戶檢測方法實現(xiàn)的復雜度降低到工程上可以接受的程度。多用戶檢測方法分類圖如圖所示。分類圖如圖所示。 代移動通信主要技術標準課件 多用戶檢測方法分類圖 多項式展開去相關MMSE線性判決反饋多級檢測干擾抵消神經(jīng)網(wǎng)絡非線性次理想MLSE最理想MLSE多用戶檢測代移動通信主要技術標準課件 由圖可見由圖可見, 這些次優(yōu)化方法大體可以分為兩類這些次優(yōu)化方法大體可以分為兩類: 線性和非線

23、線性和非線性。線性的方法又包括去相關性。線性的方法又包括去相關(簡稱簡稱DEC)多用戶檢測、最小均多用戶檢測、最小均方誤差多用戶檢測方誤差多用戶檢測(MMSE)和多項式展開和多項式展開(PE)多用戶檢測等多用戶檢測等; 非非線性方法又包括判決反饋多用戶檢測、多級檢測、連續(xù)干擾抵線性方法又包括判決反饋多用戶檢測、多級檢測、連續(xù)干擾抵消消(包括串行包括串行SIC和并行和并行PIC)的多用戶檢測和基于神經(jīng)網(wǎng)絡的多的多用戶檢測和基于神經(jīng)網(wǎng)絡的多用戶檢測等。用戶檢測等。 線性多用戶檢測方法的基本思想是使接收信號先通過傳統(tǒng)線性多用戶檢測方法的基本思想是使接收信號先通過傳統(tǒng)的檢測器的檢測器, 然后進行線性的

24、映射然后進行線性的映射(變換變換)以消除不同用戶間的相關以消除不同用戶間的相關性性, 最終降低或消除多址干擾。最終降低或消除多址干擾。代移動通信主要技術標準課件 3. 優(yōu)點優(yōu)點 (1) 提高了帶寬利用率提高了帶寬利用率, 抑制了多徑干擾。抑制了多徑干擾。 (2) 消除或減輕了遠近效應消除或減輕了遠近效應, 降低了對功控高度精度的要求降低了對功控高度精度的要求, 可簡化功控?？珊喕?。 (3) 彌補了擴頻碼互相關性不理想造成的影響。彌補了擴頻碼互相關性不理想造成的影響。 (4) 減小了發(fā)射功率減小了發(fā)射功率, 延長了移動臺電池的使用時間延長了移動臺電池的使用時間, 同時也減小了移動同時也減小了

25、移動臺的電磁輻射。臺的電磁輻射。 (5) 改善了系統(tǒng)性能改善了系統(tǒng)性能, 提高了系統(tǒng)容量提高了系統(tǒng)容量, 增大了小區(qū)覆蓋范圍。增大了小區(qū)覆蓋范圍。 代移動通信主要技術標準課件 4. 局限性局限性 (1) 它只是消除了小區(qū)內(nèi)的干擾它只是消除了小區(qū)內(nèi)的干擾, 而對小區(qū)間的干擾還是無而對小區(qū)間的干擾還是無法消除。法消除。 (2) 算法非常復雜算法非常復雜, 尤其是在下行鏈路上尤其是在下行鏈路上, 大大增加了移動大大增加了移動臺的接收設備的復雜度。臺的接收設備的復雜度。 盡管如此盡管如此, 相信多用戶檢測技術的局限性會是暫時的相信多用戶檢測技術的局限性會是暫時的, 隨著隨著數(shù)字信號處理技術和微電子技術

26、的發(fā)展數(shù)字信號處理技術和微電子技術的發(fā)展, 降低復雜性的多用戶降低復雜性的多用戶檢測技術必將在第三代移動通信系統(tǒng)中得到廣泛的應用。檢測技術必將在第三代移動通信系統(tǒng)中得到廣泛的應用。 代移動通信主要技術標準課件智能天線智能天線 1. 產(chǎn)生及發(fā)展產(chǎn)生及發(fā)展 智能天線技術在智能天線技術在20世紀世紀60年代就已經(jīng)出現(xiàn)年代就已經(jīng)出現(xiàn), 最初應用于雷達、聲納及軍事最初應用于雷達、聲納及軍事通信領域。由于價格等因素通信領域。由于價格等因素, 智能天線一直未能普及到其他通信領域。智能天線一直未能普及到其他通信領域。20世紀世紀90年代初年代初, 微計算器和數(shù)字信號處理微計算器和數(shù)字信號處理(DSP)技術開始

27、飛速發(fā)展技術開始飛速發(fā)展, DSP芯片的處理芯片的處理能力日益提高能力日益提高, 且價格也逐漸能夠為現(xiàn)代通信系統(tǒng)所接受。同時且價格也逐漸能夠為現(xiàn)代通信系統(tǒng)所接受。同時, 利用數(shù)字技術利用數(shù)字技術在基帶形成天線波束成為可能在基帶形成天線波束成為可能, 以此代替模擬電路形成天線波束方法以此代替模擬電路形成天線波束方法, 提高了天提高了天線系統(tǒng)的可靠性與靈活程度線系統(tǒng)的可靠性與靈活程度, 這就為智能天線技術在移動通信的應用提供了可這就為智能天線技術在移動通信的應用提供了可能。另一方面能。另一方面, 移動通信頻譜資源日益緊張移動通信頻譜資源日益緊張, 多址干擾多址干擾(MAI)、同信道干擾、同信道干擾

28、(CCI)以及多徑衰落日益成為影響移動通信系統(tǒng)性能的主要問題。以及多徑衰落日益成為影響移動通信系統(tǒng)性能的主要問題。 而智能天線是解而智能天線是解決頻率資源匱乏的有效途徑?jīng)Q頻率資源匱乏的有效途徑, 也是消除各種干擾、提高系統(tǒng)容量和通信質(zhì)量的也是消除各種干擾、提高系統(tǒng)容量和通信質(zhì)量的重要手段。重要手段。 代移動通信主要技術標準課件 2. 基本分類基本分類 1) 多波束智能天線多波束智能天線 多波束智能天線主要采用的是波束轉(zhuǎn)換技術多波束智能天線主要采用的是波束轉(zhuǎn)換技術(Switched Beam Technology), 因此因此, 也稱為波束轉(zhuǎn)換天線也稱為波束轉(zhuǎn)換天線(Switched Beam

29、Antennas)。 它是在它是在把用戶區(qū)進行分區(qū)把用戶區(qū)進行分區(qū)(扇區(qū)扇區(qū))的基礎上的基礎上,使天線的每個波束固定指向不同的分區(qū)使天線的每個波束固定指向不同的分區(qū), 使用多個并行波束就能覆蓋整個用戶區(qū)使用多個并行波束就能覆蓋整個用戶區(qū), 從而形成了形狀基本不變的天線方從而形成了形狀基本不變的天線方向圖。當用戶在小區(qū)中移動時向圖。當用戶在小區(qū)中移動時, 根據(jù)測量各個波束的信號強度來跟蹤移動用根據(jù)測量各個波束的信號強度來跟蹤移動用戶戶, 并能在移動用戶移動時適當?shù)剞D(zhuǎn)換波束并能在移動用戶移動時適當?shù)剞D(zhuǎn)換波束, 使接收信號最強使接收信號最強, 同時較好地抑同時較好地抑制了干擾制了干擾, 提高了服務質(zhì)

30、量。提高了服務質(zhì)量。 可以說可以說, 多波束天線是介于扇形定向天線與自多波束天線是介于扇形定向天線與自適應智能天線之間的一種技術。適應智能天線之間的一種技術。 代移動通信主要技術標準課件 多波束智能天線示意圖 基站波束1覆蓋的分區(qū)1波束2覆蓋的分區(qū)2波束3覆蓋的分區(qū)3代移動通信主要技術標準課件 與自適應智能天線相比與自適應智能天線相比, 多波束智能天線具有結構簡單、多波束智能天線具有結構簡單、 響應速度快等響應速度快等優(yōu)點。更主要的是優(yōu)點。更主要的是, 上行鏈路的同一波束也可用于下行鏈路上行鏈路的同一波束也可用于下行鏈路, 從而在下行鏈路從而在下行鏈路上也能提供增益。上也能提供增益。 但是由于

31、它的波束不是任意指向的但是由于它的波束不是任意指向的, 而只能對當前傳輸環(huán)而只能對當前傳輸環(huán)境進行部分匹配，境進行部分匹配， 因此當用戶不在固定波束的中心處因此當用戶不在固定波束的中心處, 而處于波束邊緣時而處于波束邊緣時, 且干擾信號處于波束中心時且干擾信號處于波束中心時, 接收效果最差接收效果最差, 所以多波束天線不能實現(xiàn)信號的所以多波束天線不能實現(xiàn)信號的最佳接收。最佳接收。 這種多波束智能天線主要在模擬移動通信系統(tǒng)中應用。這種多波束智能天線主要在模擬移動通信系統(tǒng)中應用。 多波束天線中值得研究的有以下內(nèi)容多波束天線中值得研究的有以下內(nèi)容: 如何劃分空域如何劃分空域, 即確定波束的問即確定波

32、束的問題題, 包括數(shù)目和形狀包括數(shù)目和形狀; 挑選波束的準則挑選波束的準則; 波束跟蹤的實現(xiàn)波束跟蹤的實現(xiàn)(主要指的是實現(xiàn)快速主要指的是實現(xiàn)快速搜索算法等搜索算法等); 波束切換與自適應波束成型的理論關系等。波束切換與自適應波束成型的理論關系等。 代移動通信主要技術標準課件 2) 自適應智能天線自適應智能天線 自適應智能天線原名叫自適應天線陣列自適應智能天線原名叫自適應天線陣列(AAA， Adaptive Antenna Array), 是一種安裝在基站現(xiàn)場的雙向是一種安裝在基站現(xiàn)場的雙向(既可接收又可發(fā)送既可接收又可發(fā)送)天線。天線。 它基于自它基于自適應天線原理適應天線原理, 采用現(xiàn)代自適

33、應空間數(shù)字處理技術采用現(xiàn)代自適應空間數(shù)字處理技術(Adaptive Spatial Digital Processing Technology), 通過選擇合適的自適應算法通過選擇合適的自適應算法, 利用天線陣的波束賦形利用天線陣的波束賦形技術動態(tài)地形成多個獨立的高增益窄波束技術動態(tài)地形成多個獨立的高增益窄波束, 使天線主波束對準用戶信號到達使天線主波束對準用戶信號到達方向方向, 同時旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向同時旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向, 以增強有用信號、減少甚至抵以增強有用信號、減少甚至抵消干擾信號消干擾信號, 提高接收信號的載干比提高接收信號的載干比, 同時增加系統(tǒng)的容量和頻譜

34、效率。從空同時增加系統(tǒng)的容量和頻譜效率。從空分多址分多址(SDMA)技術角度來說技術角度來說, 它是利用信號在傳輸方向上的差別它是利用信號在傳輸方向上的差別, 將同頻率將同頻率或同時隙、同碼道的信號區(qū)分開來或同時隙、同碼道的信號區(qū)分開來, 從而最大限度地利用有限的信道資源從而最大限度地利用有限的信道資源,增增加系統(tǒng)的容量和提高頻譜效率。加系統(tǒng)的容量和提高頻譜效率。 代移動通信主要技術標準課件 從雙向天線的角度來講從雙向天線的角度來講, 智能天線包括兩個重要組成部分智能天線包括兩個重要組成部分: 一是對來自移動臺發(fā)射的多徑電波方向進行到達角一是對來自移動臺發(fā)射的多徑電波方向進行到達角(DOA)估計估計, 并進行空間濾波并進行空間濾波, 抑制其他移動臺的干擾。二是對基站發(fā)送信抑制其他移動臺的干擾。二是對基站發(fā)送信號進行波束形成號進行波束形成, 使基站發(fā)送信號能夠沿著移動臺電波的到達使基站發(fā)送信號能夠沿著移動臺電波的到達方向發(fā)送回移動臺方向發(fā)送回移動臺, 從