TD智能天线

20062006年年44月月TDTD--SCDMASCDMA智能天线技术培训智能天线技术培训天馈系统事业部天馈系统事业部目目录录一、智能天线概述二、京信智能天线介绍三、京信智能天线特点四、相关信息智能天线概述智能天线概述智能天线智能天线（（SmartAntennaSmartAntenna））最初应用于雷达、声纳及军最初应用于雷达、声纳及军用通信领域。用通信领域。近年来，现代数字信号处理技术发展迅速，近年来，现代数字信号处理技术发展迅速，DSPDSP芯片处芯片处理能力的不断提高和芯片价格的不断下降，使得利用数字技理能力的不断提高和芯片价格的不断下降，使得利用数字技术在基带形成天线波束成为可行，促使智能天线技术开始在术在基带形成天线波束成为可行，促使智能天线技术开始在无线通信中开始应用。无线通信中开始应用。智能天线的历史智能天线的历史FDMATDMACDMASDMA1.231.23MHzwideMHzwidefrequencychannelfrequencychannelforCDMAforCDMABS1Walsh0(Pilot)BS2Walsh0PilotBS1Walsh1-63BS2Walsh1-63...IoNoise+BroadbandExtInterference整个系统整个系统的关键因的关键因素素EcEc/Io/Io受制于受制于IoIo空分多址空分多址为什么需要使用智能天线？为什么需要使用智能天线？空分多址空分多址（（SDMASDMA））的应用要求天线必须具备很好的干扰抑制能力，使得的应用要求天线必须具备很好的干扰抑制能力，使得同一个小区内的几个用户同时使用相同的信道。在传统同一个小区内的几个用户同时使用相同的信道。在传统CDMACDMA系统的基础上把系统的基础上把IoIo降得更低，改善降得更低，改善EcEc/Io/Io，，增大系统的容量。增大系统的容量。同一层楼上有同一层楼上有1010个房间，每个房间使用不同的频率说话个房间，每个房间使用不同的频率说话FDMAFDMA（（频分多址）：频分多址）：在每个房间内只能有一对用户相互说话（你好）TDMATDMA（（时分多址）：时分多址）：在每个房间不同的时段用户可以互相说话，容量取决于时间的长短（你好×4）CDMACDMA（（码分多址）：码分多址）：在每个房间用户同时互相说话，但语言不同（你好，GoodMorning，O-Hi-Yo，BuonGiorno······），说话时面对大家，容量取决于相互之间的噪声影响程度。SDMASDMA（（空分多址）：空分多址）：在码分多址的基础上，用户说话时只面对想对话的用户，相互之间的噪声影响程度得以减轻，容量在CDMA基础上更大。有智能天线...9能量只是指向有移动用户活动的小区区域9手机在整个小区被跟踪没有智能天线...9能量分布于整个小区9在没有移动用户活动的区域，干扰不会下降智能天线的优势智能天线的优势9减少小区间干扰9降低多径干扰9对每一个用户，增强信噪比9优化链路预算9增加容量和小区半径智能天线的工作过程智能天线的工作过程天线阵：天线阵：是一列取向相同、同极化、低增益的天线按照一定的方式排列和激励，利用波的干涉原理产生强方向性的方向图天线阵的排列：天线阵的排列：一般等距，主要有等距直线排列、等距圆周排列、等距平面排列智能天线的分类：智能天线的分类：线阵、圆阵；全向阵、定向阵天线单元天线外壳功放电缆及连接校准单元天线单元天线外壳功放电缆及连接校准单元¾从上行来说：基站利用智能天线对来自移动台的多径电波进行波达估计，进行空间滤波，与联合检测结合进行上行波束成型¾从下行来说：基站利用智能天线对发射信号进行下行波束成型，使基站发射信号能够沿着移动台来波方向发送回移动台在不同时间天线单元的脉冲形状功率利用了空间上距离方位的差别导致了各个阵元上接收信号相位不同Δx阵元1阵元M-2...θΔd阵元M-1阵元0u0(t)u1(t)uM-1(t)uM-2(t)Δx设以设以MM元直线等距天线阵列为例：（第元直线等距天线阵列为例：（第mm个阵元）个阵元）则空域上入射波距离相差为：则空域上入射波距离相差为：∆∆d=md=m⋅⋅∆∆xx⋅⋅coscosθθ时域上入射波相位相差为：时域上入射波相位相差为：(2(2π⁄λπ⁄λ))⋅⋅∆∆dd智能天线阵元波束接收智能天线阵元波束接收经过加权后阵列输出端的信号：其中，A为增益常数，s(t)是复包络信号，wm是阵列的权因子。∑∑−=∆−−===10cos210)()()(MmxmjmmMmmewtAstuwtzθλπ正如正弦波叠加的效果，第m个阵元的权因子0cos2Φ∆=xmjmewλπ∑−=−∆−=10)cos(cos20)()(MmxmjetAstzφθλπ选择不同的Φ0，将改变波束的所对的角度，所以可以通过改变权值来选择合适的方向：频分双工频分双工((FDD):FDD):上行频带和下行频带分离上行频带和下行频带分离DDDDDDDUU上行D下行未使用智能天线在移动通信领域的发展较为缓慢，主要因素是在智能天线在移动通信领域的发展较为缓慢，主要因素是在FDDFDD模式下实现模式下实现的难度较大，上下行的权函数不同。的难度较大，上下行的权函数不同。TXRX时分双工时分双工((TDD):TDD):上行频带和下行频带相同上行频带和下行频带相同DUDDDDUD时分双工时分双工((TDD):TDD):上行频带和下行频带相同上行频带和下行频带相同DUDDDDUU时分双工时分双工((TDD):TDD):上行频带和下行频带相同上行频带和下行频带相同DUDDDUUU三上三下两上四下一上五下TXRX采用采用TDDTDD模式的模式的TDTD--SCDMASCDMA系统系统由于采用的时分双工，使得智能天由于采用的时分双工，使得智能天线得以实施。线得以实施。智能天线系统智能天线系统阵列天线阵列天线自适应信号处理算法自适应信号处理算法基站厂家基站厂家天线厂家天线厂家中兴、鼎桥、大唐、普天中兴、鼎桥、大唐、普天京信、海天、通宇京信、海天、通宇······智能天线系统智能天线系统智能天线的分类智能天线的分类智能天线系统智能天线系统全向智能天线全向智能天线定向板状智能天线定向板状智能天线频段：频段：2010~2025/1880~1920/2300~24002010~2025/1880~1920/2300~2400端口：端口：NN（（单元数）＋单元数）＋11（校准口）（校准口）极化方式：垂直极化极化方式：垂直极化波束类型：单元波束、广播波束、业务波束波束类型：单元波束、广播波束、业务波束全向智能天线（例子）全向智能天线（例子）¾圆环周向单元数目:Nc4(最少)、8(标配)、…越多越好¾纵向每列单元数目:Nz与增益要求相关:4、8、10…¾周向相邻单元间距:d特殊的设计和优化确定结构方案结构方案::设计结果设计结果::¾降低各列之间的耦合度¾改善整个阵列的方向图圆度特性¾优化最大增益¾降低自适应波束的副瓣电平全向智能天线波束全向智能天线波束单列方向图（单元波束）全向特性（广播波束）最大增益方向图（业务波束）对于全向覆盖的基站，其不同码道的发射波束是不同的两种赋形波束得到小区覆盖的全向波束针对用户终端的赋形波束BCH/DwPTS必须使用全向波束，覆盖整个小区，在帧结构中使用专门时隙业务码道通常使用赋形波束，只覆盖个别用户GDwPTSUpPTSBCHTS5TS4TS0TS2TS1TS3TS6GDwPTSUpPTSBCHTS5TS4TS0TS2TS1TS3TS6广播波束广播波束业务波束业务波束京信智能天线介绍京信智能天线介绍1）定向板状智能天线阵1、8天线单元高增益直线阵（单元天线增益规格为15dBi，下倾角0度）2、8天线单元高增益直线阵（单元天线增益规格为15dBi，下倾角3度）3、4天线单元高增益直线阵（单元天线增益规格为15dBi，下倾角0度）4、4天线单元高增益直线阵（单元天线增益规格为15dBi，下倾角3度）2）全向智能天线阵：1、下倾0度8单元圆阵（单元天线增益规格为10.5dBi）2、下倾3度8单元圆阵（单元天线增益规格为10.5dBi）2、下倾6度8单元圆阵（单元天线增益规格为10.5dBi）定向智能天线阵(8单元阵)定向智能天线阵(4单元阵)全向智能天线阵(8单元阵)1）定向板状智能天线（1880～1920MHz/2010~2025MHz）3度21dBi,17dBi15dBi4ODS-090V15NT(4-03)0度21dBi17dBi15dBi4ODS-090V15NT(4-00)3度24dBi17dBi15dBi8ODS-090V15NT(8-03)0度24dBi17.0dBi15dBi8ODS-090V15NT(8-00)预置下倾角业务波束最大增益广播波束最大增益单元增益阵列数目型号2）全向智能天线阵（2010~2025MHz）6度14.5dBi8.5dBi10.5dBi8OOS-360V08NI(8-06)3度14.5dBi8.8dBi10.5dBi8OOS-360V08NI(8-03)0度14.5dBi,9.0dBi10.5dBi8OOS-360V08NI(8-00)预置下倾角业务波束最大增益广播波束最大增益单元增益阵列数目型号京信智能天线特点京信智能天线特点京信智能天线产品特点：1、采用京信专利【中国发明专利CN200510033790.4，国际PCT】技术，避雷针和环形智能阵一体化设计，消除了传统的避雷装置对全向特性的影响。2、采用京信专利【中国发明专利CN200520059683.4，国际PCT】技术，定向智能天线阵的端口隔离度在工作频段优于23dB。波束在±60度范围内扫描无盲点，所有端口的回波损耗均小于-10.0dB（VSWR1.92）。常规方案：偏置避雷针常规方案：偏置避雷针全向特性畸变全向特性畸变L=200mmL=1000mm全向特性畸变全向特性畸变我公司专利：我公司专利：上置避雷针上置避雷针上置避雷针仿真结果上置避雷针仿真结果黑色为无避雷针仿真结果黑色为无避雷针仿真结果采用我们的专利技术，避雷针和环形智能天线阵设计成一体。由于环形智能天线阵为轴对称结构，将避雷针置于天线顶部并和天线阵对称轴重合，同时用导线将避雷针和天线阵下部的接地装置连接在一起。这样消除了传统的避雷装置对全向特性的影响。¾¾假设相邻端口的隔离度为假设相邻端口的隔离度为1515dBdB。。理论仿真得到，理论仿真得到，波束在波束在±±6060度范围内扫描时度范围内扫描时,,在某些扫描角下驻波将大于在某些扫描角下驻波将大于3.03.0，严重影响了天线的辐射特性，甚至会出现盲，严重影响了天线的辐射特性，甚至会出现盲点。点。¾¾隔离度指标（互耦特性）是智能天线的关键指标。隔离度指标（互耦特性）是智能天线的关键指标。¾¾采用京信专利技术，单元互耦小于采用京信专利技术，单元互耦小于--2323dBdB。。波束在波束在±±6060度范围内扫描时，所度范围内扫描时，所有端口的回波损耗均小于有端口的回波损耗均小于--10.010.0dBdB（（VSWR1.92VSWR1.92））,,满足系统要求，无扫描盲点满足系统要求，无扫描盲点。隔离度对系统性能的影响隔离度对系统性能的影响业务波束：无扫描业务波束：无扫描业务波束：±业务波束：±6060°内波束指向扫描°内波束指向扫描--60°扫描0°扫描业务波束：无零点对消业务波束：无零点对消干扰指向角干扰指向角+29+29°用户指向角用户指向角--8°业务波束：零点对消业务波束：零点对消（理想状态）（理想状态）干扰指向角干扰指向角+29+29°用户指向角用户指向角--8°∝37dB干扰抑制（理想状态）业务波束：零点对消业务波束：零点对消（（3030dBdB隔离度）隔离度）干扰指向角干扰指向角+29+29°用户指向角用户指向角--8°∝28dB干扰抑制（30dB隔离度）业务波束：零点对消业务波束：零点对消（（2525dBdB隔离度）隔离度）干扰指向角干扰指向角+29+29°用户指向角用户指向角--8°∝