蜂窝CDMA系统多业务智能无线传输方案地研究.pdfVIP

242 全豳第七届多媒体塑u犯学术会诌时管文嘉 蜂窝CDMA系统多业务智能天线传输方案的研究 李小强全庆一胡健栋 北京邮电大学电信工程学院92信箱100876) 摘要：码分多址(∞m)蜂窝移动通信系统各量干扰受f艮．采甩智能天线可以有效降低千据．提高系 统容量．本文在智能天践抗干扰能力与实现复杂度间取折衷，提出一种多波束天线与自适应天线相结合的智 能天线系统实现方案．建立和分析了反向链路的数学模型与容量，验证了该方橐对提高系统容量的贡献． 关键字：码分多址智能天线方案容量 1 引言 蜂窝移动通信的快速发展，迫切需要提高系统容量和业务种类，而多媒体业务的传输， 特点在于它的系统容量是干扰受限的：即在满足为用户提供的服务质量的前提下，降低干扰， 可以直接带来系统容量的提高，或在适当降低服务质量的情况下，提高系统容量，即系统具 容量，只能划分新的频率，造成频率资源更加紧张。于是，如何在码分多址通信系统中降低 干扰，成为提高服务质量，扩大系统容量．提高频谱利用率的重要问题。 智能天线技术是在CDMA系统中克服干扰的有效手段。该技术60年代即应用于雷达等军 事、必威体育官网网址通信领域。由于体积、成本的缘故为普及应用。近年来，数字信号处理技术的发展， 使得基带信号处理功能加强，可以通过DSP技术来完成基带数字波束成型，减小了接收天线 的体积，也随DSP芯片的大规模开发应用而使成本降低至系统可接受。智能天线主要包括自 适应天线方式与多波束天线方式，通常提出的方案是在基站使用自适应天线，为每一个用户 提供一个赋形波束，波束跟踪用户移动，在用户信号到达方向上形成最大增益，而在干扰信 号到达方向上形成零陷，以此来抑制干扰，提高系统链路容量。通过空时滤波，为系统提供 空分多址(SDMA)方式．即用户间除了用户码不同．还可以用不同的天线接收波束来区分， 起到降低干扰，扩充容量的作用。 但是．由于用户的移动和空间无线传播信道的复杂性，使得天线波束跟踪用户移动十分 困难，而在蜂窝移动环境中，小区内用户数目远远多于天线阵元数目，传统的信号方向判别 算法难于实现，所以本文在不降低系统抗干扰能力的前提下．提出了一种新的智能天线方案， 降低了对天线跟踪能力的要求．更易于信号方向判定。下文将具体论述该方案，并推导了反 向链路容量．分析了该方案对提高系统容量及多媒体业务传输的贡献。 2系统方案 以下先分析了传统的自适应天线接收方案．将之与多波束方案作以比较。最后，提出了 在基站使用多波束天线，在移动台使用自适应天线的系统方案，在降低实现复杂度的情况下 可以有效降低干扰．提高链路容量。 2．1 自适应天线用于基站接收天线 基站自适应天线按阵元分布形式可分为直线形、园环形、方形和园锥形．阵元数目选择 为2的n次方，侧_}玎】4、8、16，考虑到实现复杂性，阵元数目不宣太大．通常考虑直线阵列， 阵元俐距l，2波长，可以保证各个阵元接收信号的相关性，又不至于在天线方向图产生栅瓣一 t；LN-1、阵元的直线阵为例．阵列有N—1个自由度，通过对N个接收信号I、Q支路加权处理·调 整其振幅、相位之间的关系，使得天线方向图主波束对准用户信号到达方向，在N—1个干扰 方向形成零陷：并且在干扰信号数目大于阵础自由度对，，甩方向爵旁瓣泉抑静j干扰。 阵列接收信号示意酞I图一所示．接收信号表忝为： 卢l，2．N (蛉 i(，)=瓦(f)十夏(，)+扫《I) N=饩墨…瓦r 自适应阵的关键在于调整阵元加权系数。通 常．有两类调整系数加权的方法：准则判定方法 和信号到达方向(AOA)方法。前者根据一定准 L§羚产 则，如使输出信号与参考信号间的均方误差晟 套产 小，来调整权值。代表算法为最小均方算法(LMS I脚一|：= 算法)和递归最小平方算法(RLS算法)。