智能天線技術(shù)改善頻譜使用效率

三、自適應(yīng)智能天線技術(shù)提高頻譜使用率

自 適應(yīng)智能天線技術(shù)是一種物理層技術(shù)，它并不影響系統(tǒng)的高層協(xié)議，因此，它適用于各種無線接口。按照對傳統(tǒng)的智能天線的理解，自適應(yīng)智能天線技術(shù)由于其技術(shù) 特點(diǎn)的限制僅適用于TDD系統(tǒng)，而現(xiàn)在隨著這一新技術(shù)的不斷完善，它在FDD系統(tǒng)中的應(yīng)用同樣能達(dá)到理想的效果。實(shí)驗及現(xiàn)場測試表明，自適應(yīng)智能天線技術(shù) 能應(yīng)用于PHS，WLL，GSM/GPR/EDGE，WCDMA，CDMA2000等系統(tǒng)，使系統(tǒng)的容量及覆蓋范圍都成倍地提高。

在現(xiàn) 有的PHS商用系統(tǒng)中，有近十萬臺基站裝備了自適應(yīng)智能天線系統(tǒng)，而其中近五萬臺裝備在中國。由于使用了自適應(yīng)智能天線技術(shù)，基站通過上行信息分析每個用 戶及干擾源的位置，為每個用戶波束賦形，以增強(qiáng)用戶的信號增益，同時最大限度地降低對其他用戶的干擾，這樣，網(wǎng)絡(luò)的頻率復(fù)用模式可以從傳統(tǒng)的（7，3）復(fù) 用，改為（4，3）復(fù)用，甚至（1，3）復(fù)用，頻率的復(fù)用距離可以減小一倍或數(shù)倍，且網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量不變。在此基礎(chǔ)上，SDMA技術(shù)的應(yīng)用，可以使系統(tǒng)增 加多達(dá)一倍的空分信道。系統(tǒng)的總?cè)萘窟_(dá)到數(shù)倍地增加。

對于GSM/GPRS/EDGE系統(tǒng)而言，跳頻技術(shù)的應(yīng)用是傳統(tǒng)的提高系統(tǒng)容量的方 式，但跳頻技術(shù)只能起到平均網(wǎng)絡(luò)干擾的作用，并不能主動地降低網(wǎng)絡(luò)的干擾電平，雖然它也在一定程度上緩解了熱點(diǎn)地區(qū)的容量與頻譜間的矛盾，但它只是對網(wǎng)絡(luò) 容量的一種優(yōu)化調(diào)整，并沒有在根本上改善頻譜的使用效率。而采取自適應(yīng)智能天線技術(shù)，結(jié)合傳統(tǒng)的調(diào)頻技術(shù)，可以使傳統(tǒng)的跳頻負(fù)載的限制由原來的50%提高 到100%，且頻率的復(fù)用模式可以由原來的（1，3）改為更緊密地（1，1）復(fù)用。網(wǎng)絡(luò)的仿真及現(xiàn)場測試表明，采用自適應(yīng)智能天線技術(shù)后，跳頻負(fù)載提高到 100%后，網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量不低于調(diào)整前。也就是說，頻譜的使用效率較傳統(tǒng)的提高四倍（在采取四天線陣的情況下）。

CDMA系統(tǒng)是一種自 干擾系統(tǒng)，無論IS-95CDMA，WCDMA還是CDMA2000，系統(tǒng)的射頻污染是影響系統(tǒng)容量的重要因素。由于自適應(yīng)智能天線系統(tǒng)采用有選擇性的空 間傳輸，因此基站發(fā)射的功率可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通的基站，從而可減少網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的射頻污染，同時減小功率放大器的規(guī)格。首先，功率可分配到每個單元，然后，由于能 量根據(jù)方向而提供，所以輸送到每個單元的功率就隨之減少。如果陣列部署有10個單元，則每個單元的放大器只需發(fā)射來自相關(guān)天線系統(tǒng)的1%的功率。而且能量 只集中在有效用戶的位置，對其他用戶位置的能量輻射最小，從而最大限度地減少網(wǎng)絡(luò)空間的射頻污染，降低干擾電平，提高系統(tǒng)容量。

表1及表2是加入自適應(yīng)智能天線技術(shù)后各種無線接口標(biāo)準(zhǔn)下基站的容量及頻譜使用效率。

表1 系統(tǒng)容量增加（8天線陣）

四、軟件無線電技術(shù)的雛形

從 自適應(yīng)智能天線技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理可以看出，自適應(yīng)智能天線的核心在于基帶的數(shù)字處理部分，它由數(shù)個軟件功能模塊組成。自適應(yīng)智能天線系統(tǒng)針對不同的通信標(biāo)準(zhǔn) 以及不同的應(yīng)用環(huán)境有不同的解決方案，基站系統(tǒng)只需通過軟件置換即可實(shí)現(xiàn)基站設(shè)備的重新配置，而基站系統(tǒng)的射頻結(jié)構(gòu)及其它硬件結(jié)構(gòu)則不需作任何調(diào)整。這正 是當(dāng)今軟件無線電的概念。雖然現(xiàn)在的自適應(yīng)智能天線系統(tǒng)硬件平臺的通用性還有一定的限制，但這種限制并不是來源于自適應(yīng)智能天線技術(shù)本身。因此，從自適應(yīng) 智能天線的技術(shù)特點(diǎn)上來看，它已具備了軟件無線電技術(shù)的基本構(gòu)成要件，是軟件無線電技術(shù)的雛形。

結(jié)束語：

自 適應(yīng)智能天線技術(shù)以其技術(shù)的先進(jìn)性正越來越多地被人們所重視，隨著無線通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，自適應(yīng)智能天線技術(shù)將可以幫助運(yùn)營商經(jīng)濟(jì)高效地完成系統(tǒng)的部署，從 而提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。用戶則將是這種技術(shù)的最終受益者，能夠以較低的費(fèi)用獲得清晰的通話質(zhì)量，而這就將成為通信發(fā)展的原動力，推動通信技術(shù)的不斷發(fā)展。