TD—SCDMA系統(tǒng)下行波束賦形技術(shù)研究

王華龍

摘要：傳統(tǒng)技術(shù)無法保證在信道環(huán)境惡劣情況下的通信質(zhì)量。本文提出了TD-SCDMA系統(tǒng)的技術(shù)特點，及其物理信道基本幀結(jié)構(gòu)，深入研究了智能天線的概念、原理、自適應(yīng)算法和波束賦形算法，智能天線的上下行處理過程而智能天線可以有效的對抗移動通信中的符號間干擾，多址干擾以及共信道干擾帶來的性能損失，極大的提高通信質(zhì)量。仿真實驗證明了TD-SCDMA系統(tǒng)的下行波束賦形原理及其實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：智能天線 下行波束賦形 理想波束賦形

中圖分類號：TN929.533 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）08-0113-01

Abstract：Traditional technology can not guarantee the communication quality under the condition of bad channel environment. This paper presents the technical characteristics of TD-SCDMA system， and physical channel frame， in-depth study of the smart antenna concept， principle， algorithm and adaptive beamforming algorithm， smart antenna uplink and downlink processing process and smart antenna can effectively counter the mobile communication in the intersymbol interference， multiple access interference and co channel interference performance loss， greatly and improve the quality of communication. The simulation results show that the downlink beamforming principle of TD-SCDMA system and its implementation.

Key Words： smart antennas； The downward beam informs； The ideal beam informs

1 引言

傳統(tǒng)的下行波束賦技術(shù)無法滿足現(xiàn)階段日益增長的通信要求，尤其是在通信條件比較惡劣的環(huán)境下，下行波束賦技術(shù)干擾大，通信質(zhì)量差，該問題已引起各國學(xué)者的重視。

為此，提出了TD-SCDMA系統(tǒng)的技術(shù)特點，及其物理信道基本幀結(jié)構(gòu)；深入研究了智能天線的概念、原理、自適應(yīng)算法和波束賦形算法，智能天線的上下行處理過程而智能天線可以有效的對抗移動通信中的符號間干擾，多址干擾以及共信道干擾帶來的性能損失，極大的提高通信質(zhì)量。

2 TD-SCDMA系統(tǒng)下行波束賦形原理

窄帶模型是指信號的帶寬小于或等于載波頻率的通信模型。在此情況下，入射信號在不同陣元之間的微小的時延情況可以用相移來替代。具有一定帶寬的信號滿足即為窄帶條件。

信號空間相關(guān)矩陣用來進(jìn)行波束賦形運算，其計算公式如下：

（1）

3 TD-SCDMA系統(tǒng)下行波束賦形實現(xiàn)

波束賦形技術(shù)的基本思想是：通過將各陣元輸出進(jìn)行加權(quán)求和，在一時間內(nèi)將天線陣列波束“導(dǎo)向”到一個方向上，對期望信號得到最大輸出功率的導(dǎo)向位置即給出波達(dá)方向估計。

TD-SCDMA系統(tǒng)的上下行鏈路使用同一個頻帶，若上下行的時間間隔小于信道的相干時間，上下行信號的來波方向角、快衰落特性相近，故上行鏈路加權(quán)矩陣可以直接用于下行。

TD-SCDMA系統(tǒng)具有10ms的幀結(jié)構(gòu)，并且將一個10ms的幀分成兩個5ms的子幀，從而縮短了上下行之間的轉(zhuǎn)換時間，在一個子幀的時間內(nèi)空間信道可以認(rèn)為是靜態(tài)的。

由于TD-SCDMA系統(tǒng)具有上述特點，故可以采用上行時所測得的上行信道特性來做下行波束賦形。

TD-SCDMA系統(tǒng)用到的波束賦形算法大致有如下5種：理想DOA賦形、固定波束DOA賦形、最強徑賦形、最大功率特征值分解賦形、最大信噪比分解賦形。由于理想波束賦形計算量小、結(jié)構(gòu)簡單、適用于工程實用的需要，所以本文著重介紹理想DOA賦形。

假設(shè)用戶的主徑DOA已知，則根據(jù)DOA的方向向量得到賦形權(quán)值的方法稱為理想DOA賦形。對第k個用戶天線權(quán)系數(shù)為：

（2）

其中代表第個用戶，為天線的陣元數(shù)。

4 結(jié)語

本章主要包括以下內(nèi)容：分析TD-SCDMA系統(tǒng)下行波束賦形的原理及其實現(xiàn)過程，根據(jù)TD-SCDMA系統(tǒng)的特點，研究了基于理想波束賦形算法的下行波束賦形，由理論分析和仿真結(jié)果可知：AWGN環(huán)境下，沒有多徑干擾，caee33環(huán)境下，多經(jīng)衰落嚴(yán)重。因此在智能天線技術(shù)中采用理想波束賦形算法可以使得系統(tǒng)在復(fù)雜的無線信道環(huán)境下也能取得較好的性能。

參考文獻(xiàn)

[1]李小文，李貴勇等.TD-SCDMA第三代移動通信系統(tǒng)、信令及實現(xiàn)[M].北京：人民郵電出版社，

2003.1：3～5.

[2]3GPP TS 25.201：Physical Layer-General Description.

[3]李世鶴.TD-SCDMA第三代移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn).北京：人民郵電出版設(shè)[M]，2007.7：46～50.