巴特勒天线阵的独立多波束固定方向数CDMA中SA工作原理.PPT

 一副智能天线可发送的独立波束数研究 引 言 CDMA系统基站(BS)收发信使用智能天线（SA），用SA定向收发信形成空分多址, 消除CDMA中的多重接入、多径干扰（MAI、MPI），提高频谱利用率（SE)，增加带宽的用户数、CDMA码道数。 引 言 收信：一副SA（不可分成子阵）可同时处理多个同频CDMA用户的独立波束。由此，许多资料给出错误结论： 1. 利用天线互易定理证明上述结论对SA发信有效 ； 2. 利用M副SA发送M个独立波束（简称多波束）的公式导出一副SA 用于CDMA同频、同时M个波束发送原理； 引 言 3. 现有资料：巴特勒天线阵同频同时可形成的独立波束数有错。 概述 1、CDMA中SA的工作原理、对多波束的要求； 2、SA的实现方法； 3、CDMA中SA的收发互易性研究； 4、巴特勒天线阵的独立多波束固定方向数。 1、CDMA中SA工作原理、对多波束的要求 MS和BS间是非视距传播，存在多条反射路径，设为r1、r2和r3。 理想的CDMA基站收信过程： 1.测出r1路径的来波方向； 2.用SA定向接收r1信号。 效果：只收r1信号，消除 MPI，减少MAI。 SA的工作原理 用途：定向收发信、空分多址（SDMA) 原理：测出r1的来波方向（DOA), 定向接收r1,并反向发到MS, 消除多径干扰（MPI) r2和r3, 或多用户干扰（MAI). 实现：相控阵天线=SA CDMA基站收信考虑： 1. r1 DOA检测难度大； 2. TD-SCDMA一个时隙有8路CDMA语音，需8套DOA检测和定向接收，难度大 ； 3. 定向接收基础上再实现3径信号的RAKE接收，复杂度需上升3倍，难度更大。 CDMA BS发信： 收发信时间间隔小，可用收信的MS DOA 利用SA将信号定向发到MS。 效果：MS收信号中无MPI、MAI ，CDMA的频谱利用率得到大幅提升。 CDMA自干扰； 即MPI、MAI，基带处理产生，只能用空分多址（SDMA）消除。 SDMA天线：抛物面，定向反射，偶极子阵 偶极子阵(SA) ；非理想 SDMA 对理想同频CDMA系统多个用户的发信波束要求。 假定8个用户处在与BS等距离的多个不同方向上，所以各独立波束的幅度相等。 独立波束:各波束上只载有各用户的语音信号C1、C2… C8。才能消除多用户干扰。 SA的多波束独立赋形：实现 SDMA，消除MAI。一副发信SA无法实现这种多波束独立赋形作用，可以用8副SA实现。 2、SA的实现方法 圆形8阵元SA结构: 圆周上以λ/2 为间隔，放置8根偶极子阵元。 阵元间距很小，各阵元上收相关信号，即各阵元收到的信号幅度基本相等； 各阵元几何位置不同，电波经波长λ产生2π相移，所以各阵元收信号的相位不同。 8阵元圆阵的主瓣指向 时，第n个阵元收信电流的相位为 ： 取 则有： 表示SA接收与BS为 方向的MS发信号时，第n个阵元收信电流的内在或固有相位;若存在多个方向收信号，则有多个 。 图2 智能天线工作原理 图2给出SA的收信原理。 改变外接移相器组中 的 值，当 ，各路收信号载波在M处同相迭加，定义为期望收信号载波的同相分集接收，取得SA的分集接收增益： 收信方向: 由外接移相器组的值决定，与天线的内在相位无关。 图3给出由图2的SA原理图得到的、某个处在180°用户的收波束赋形图。 图3：SA在180°方向产生最强波束，180°两侧存在一些旁瓣，旁瓣的位置和幅度固定，不可改变。 SA=非理想SDMA：也接收非180°的入射波，幅度低，产生小的CDMA自干扰。 图3中的波束赋形：利用波干涉产生，不可能产生图1(a)的理想波束。 抛物面、定向反射天线：产生图1(a)理想波束。 若收信号基带处理中引入其它波束赋形算法，可能得到比图3更好的波束赋形效果。 发信波束赋形:只能用波干涉原理实现。 8阵元SA: 图3的收波束赋形图