摘要 智能天线是TD-SCDMA系统中一项关键技术,目前主要有6阵元天线与8阵元天线两种。本文从天线的各项性能指标包括覆盖、容量、赋形增益等方面对两者进行了测试对比,同时结合工程建设的成本对两者作了比较,最后得出一种大规模网络建设最优的部署方案。
1、智能天线技术及在TD-SCDMA系统中的应用
智能天线是一种自适应阵列天线,其基本原理是利用信号传输的空间特性,通过调整各阵元上发射信号的权值,使有效信号方向上的波束加强,从而达到抑制干扰,提高信干比的目的。智能天线技术具有提高系统容量及频谱效率,降低系统干扰,扩大系统的覆盖范围等优点。
在TD-SCDMA系统中,由于其上下行链路的对称性,使智能天线技术得到了很好的应用。目前在TD系统中主要采用的是8阵元天线和6阵元天线两种。对于单径、高斯白噪声的信道环境而言,8阵元天线下行功率增益和赋形增益理论值为10lg(Ka)=10lg(8)≈9.03 dB,6阵元天线下行功率增益和赋形增益理论值为10lg(Ka)=10lg(6)≈7.8 dB,其中Ka表示智能天线阵元的个数。两者相差约1.2 dB。因此从理论上分析8阵元天线方案不管是功率增益还是赋形增益性能都要优于6阵元天线方案。
本文通过对6阵元和8阵元天线进行多方面的综合对比,包括覆盖能力、容量、赋形能力、工程建设成本等,得出一个最优的大规模网络建设方案。
2、对6阵元和8阵元天线性能的仿真分析
为了更好地进行外场测试,先利用无线电软件对智能6阵元和8阵元天线进行了仿真模拟。智能天线中的单天线阵元为120?定向天线,其天线方向如图1所示。
图1 120?定向天线的天线方向
由图1可得出在AWGN(加性高斯白噪声)下,8阵元和6阵元天线的全向广播信道、赋形业务信道(0?赋形)在等功率下的理论方向图(见图2、图3)。
图2 8阵元天线公共信道和专用信道(0?赋形)的方向图对比
图3 6阵元天线公共信道和专用信道(0?赋形)的方向图对比
从图2、图3可以看出:当采用65?的广播赋形权值时,即使在AWGN的理论环境下,由于8阵元天线阵广播权值在65?的能量聚集,使得8阵元天线阵的功率增益大于9 dB,导致波束赋形增益在理论条件下会小于9 dB。同理,由于广播波束赋形权值的“不圆度”,在某些角度下,波束赋形增益可能会大于9 dB。类似情况下,6阵元天线阵广播权值在65?的能量聚集,导致6阵元天线阵的功率增益大于7.8 dB,使得波束赋形增益在理论条件下会小于7.8 dB,同样,由于广播波束赋形权值的“不圆度”,在某些角度下,波束赋形增益可能会大于7.8 dB。因此,在外场测试分析各项数据时采取了统计平均的方法,希望能在最大程度上接近理论值。