自適應天線(xiàn)技術(shù)在CDMA系統中的應用

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

　　由于CDMA系統采用的是自干擾的工作方式，基站信號的波形和劃分不受頻率再利用格式的限制，而是由本小區和相鄰小區通話(huà)中手機受干擾的積累來(lái)決定。因此在基站的布放方式上應首先保證本小區的需要以及減少對相鄰小區的干擾。這就要求極化的信號波形要隨移動(dòng)臺位置的變化而變化，最好的方法就是使基站能定向地產(chǎn)生比較狹長(cháng)的波束，用以覆蓋高密度用戶(hù)的地區，并能追蹤移動(dòng)臺的活動(dòng)。在這方面目適應陣列天線(xiàn)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）系統相比，CDMA系統的反向鏈路不需要同步，因此更適合在CDMA系統中應用。

　　在CDMA系統中，反向鏈路是弱鏈路，用戶(hù)接收基站信號所受到的干擾比較小，而基站接收用戶(hù)的信號不僅會(huì )受到本小區其他用戶(hù)的干擾，還會(huì )受到相鄰小區用戶(hù)的干擾，再加上受陣列天線(xiàn)功率和體積等方面的限制，所以在一般情況下，自適應陣列天線(xiàn)只能在基站中使用，而不在手機中應用。下面即對自適應陣列天線(xiàn)進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。

1、自適應陣列天線(xiàn)的結構

　　自適應陣列天線(xiàn)由傳感器陣、方向圖形成網(wǎng)絡(luò )和自適應處理器（自適應方向圖控制器）組成。傳感器陣列由一空間分布的天線(xiàn)組成。其排列形成可分為直線(xiàn)形、平面形和環(huán)行。傳感受器陣接收到達陣列的所有用戶(hù)的信號后，通過(guò)方向圖形成網(wǎng)絡(luò )適應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(hù)的信號，即“空間分集”。例如，環(huán)行自適應陣列天線(xiàn)一般由兩組8根或16根天線(xiàn)的陣列組成。與傳統的3扇區分集天線(xiàn)相比，自適應陣列天線(xiàn)沒(méi)有固定的“空間分集”的概念，而是一種不斷變化的“空間分集”。

　　自適應陣列天線(xiàn)的每一根都是全向天線(xiàn)，覆蓋面為360°。其外面的16根是接收天線(xiàn)，面的16根是發(fā)射天線(xiàn)。里面的16根是發(fā)射天線(xiàn)。每一根發(fā)射或接收天線(xiàn)都不單獨進(jìn)行發(fā)射或接收，而是與其它天線(xiàn)集合在一起發(fā)射或接收。但每根天線(xiàn)都用于所有的扇區，系統可通過(guò)修改軟件或設置參數來(lái)控制自適應陣列天線(xiàn)的扇區數目，如設置為兩個(gè)、三個(gè)或全向扇區。

2、自適應陣列天線(xiàn)的工作原理

　　在接收信號的時(shí)候，16根天線(xiàn)形成一個(gè)面向不同方向的陣列。從用戶(hù)終端來(lái)的信號，被不同的天線(xiàn)及按不同的強度和相位進(jìn)行接收，系統則對不同強度和相位的信號進(jìn)行計算和合成，然后將合成的波束由接收信號最強的天線(xiàn)進(jìn)行接收。

　　在發(fā)射信號的時(shí)候，系統把發(fā)射陣列天線(xiàn)的合成波束調整到根據接收系統達到的方向，由話(huà)務(wù)信道發(fā)射。

　　對于其它的控制信道，（導頻信道、尋呼信道和同步信道），則采用與傳統扇區天線(xiàn)相同的發(fā)射方式，以保證能讓所有扇區的用戶(hù)使用。

3、使用自適應陣列天線(xiàn)的優(yōu)越性

　　由于自適應陣列天線(xiàn)能夠確定各個(gè)用戶(hù)到達的方向（或估計各用戶(hù)信號的方向矢量），能夠進(jìn)行最佳的走向接收和發(fā)射，以及通過(guò)降低干擾電波，增加有用信號強度等方式來(lái)提高系統的性能和容量等等，進(jìn)而改善了話(huà)音質(zhì)量、降低了掉話(huà)的機率，而且通過(guò)增加系統容量，也使系統的頻譜利用率得到了提高。因此自適應陣列天線(xiàn)是有極大優(yōu)越性的。

　　由于自適應陣列天線(xiàn)只用于基站內，所以對其容量的分析亦應考慮反向鏈路（用戶(hù)到基站）的性能。假設K個(gè)用戶(hù)隨機分布在基站的周?chē)?，基站接收時(shí)實(shí)現了擴頻碼的同步，每個(gè)用戶(hù)發(fā)射一個(gè)擴頻碼調制的數據信號，擴頻增益為N，基站陣元數為M，系統的容量會(huì )隨著(zhù)陣元數M的增加而增加。

　　綜上所述，自適應陣列天線(xiàn)是利用多個(gè)全向天線(xiàn)組成的具有復雜方向矢量計算和控制的天線(xiàn)陣列組，用于提高移動(dòng)通信系統的容量。該技術(shù)特別適用于CDMA移動(dòng)通信系統。目前，自適應陣列天線(xiàn)正朝著(zhù)小型化、商用化的方向發(fā)展。隨著(zhù)第三代（3G）移動(dòng)通信系統的開(kāi)發(fā)和商用，自適應陣列天線(xiàn)將會(huì )越來(lái)越多的被采用。