TD_SCDMA中的关键技术_智能天线

黄振宁　即墨市人民医院计算机中心　２６６２００

线阵列系统的设计目的就是要克服传统蜂窝系统的最大弱点——全向信号的覆盖模式。全向信号覆盖模式的缺点是：能量浪费，形成干扰信号，当网络容量不断扩大，用户数量增加，用户间的干扰也会增加，信噪比不断劣化。自适应天线阵列系统通过利用无线资源管理算法控制发射射频信号的能量，动态地集中发射给所要寻找的用户，同时避免射频信号干扰网络中的其他用户，这样就大大提高了信噪比。

在移动通信系统中，由于障碍物的反射，信号会在发射机和接收机之间多次传播从而形成多径传播。由于多径信号到达接收机的时间不同，因此多径传播将导致符号间干扰，这将会严重地影响通信链路的质量。智能天线对信号多径具有抑制作用。智能天线通过调整不同天线上信号的幅度和相位，把与主径（　参考信号）不相关的多径当作干扰进行抑制。智能天线通过利用多径来改善链路的质量，通过减小相互干扰来增加系统的容量，并且允许不同的天线发射不同的数据。智能天线是一个天线阵列。它由ｎ个天线单元组成，不同天线单元对信号施以不同的权值，然后相加，产生一个输出信号。智能天线可将无线电的信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向　ＤＯＡ（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｒｒｉｖａｌ），旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分、高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号目的的同时，利用各个移动用户间信号空间特征的差异，通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰，使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效，从而提高了信干比。在不增加系统复杂度的情况下，使用智能天线可满足服务质量和网络扩容的需要。此外，智能天线还有如下优点：

（１）增加覆盖范围以改善建筑物中和高速运动时的信号接收质量。

（２）降低功率、减小成本。智能天线可以对特定用户的传输进行优化，这样就会使发射功率降低，从而降低放大器的成本，也可以延长移动台的使用寿命。

（３）改善链路质量、增加可靠性。由于通过独立的衰落路径可以接收到独立的信号副本，而在这些信号副本中一般会有一个或者多个副本没有受到衰落，这样多个独立的维数就会减小信号波动的影响，产生分集。多个发射天线通过采用特殊的调制和编码机制就可以产生发射分集，　而多个接收天线的接收分集取决于对独立衰落信号的合并。可以提高信号接收质量降低掉话率，从而提高语音质量。

（４）增加频谱效率。通过波束成形技术可以产生一种新的多址接入方式——空分多址（ＳＤＭＡ，　Ｓｐａｃｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）。ＳＤＭＡ可以实现资源的重用，增加数据速率，从而增加频谱效率。

基于智能天线在消除干扰、扩大小区半径、降低系统成本、提高系统容量方面所具有的优越性。ＷＣＤＭＡ和ＣＤＭＡ２０００都希望能在系统中使用智能天线技术，但由于其算法复杂度高，目前在ＩＭＴ－　２０００家族中，只有ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技术明确表示将在基站端使用智能天线。对于系统基站而言，智能天线技术在３Ｇ中的应用主要体现在基站的上行收与下行发两个方面。智能天线的上行收主要包含全自适应方式和基于预波束的波束切换方式。在自适应方式中，可根据一定的自适应算法，对空、时域处理的各组权值系数进行调整，并与当前传输环境进行最大限度的匹配，从而实现任意指向波束的自适应接收。全自适应方式在理论研究中具有很大的实用价值。但在实际工程中，由于全自适应算法的计算量大等因素而很不实用。在工程设计时，人们更感兴趣的是基于预波束的波束切换方

下转第９９页摘　　要随着信息时代的到来，人们对移动通信需求与日俱增，频谱资源匮乏的问题不仅依然存在，而且日益突出。利用有限的频率资源最大限度地满足人们对移动通信的渴求一直是移动通信系统研究的热点。２０　世纪９０年代初，国外一些学者提出了智能天线系统（ＳｍａｒｔＡｎｔｅｎｎａ）的概念。关键词ＴＤ－ＳＣＤＭＡ；智能天线；３Ｇ智能天线是利用阵列天线和阵列处理技术将通信资源由传统的频率域、时间域和码域拓展到空间域，以提高系统容量和传输质量为最终目的。同时采用智能天线技术还可以扩大小区的覆盖范围，降低手机的功耗，减小系统的初装费用，降低系统对功率控制精度的要求。智能天线技术已被确定为第三代移动通信系统的关键技术之一，利用智能天线技术也是提高现有移动通信系统容量的唯一途径。随着微电子技术的高速发展，智能天线技术将会迎来更加广阔的发展空间。

智能天线是在自适应滤波和阵列信号处理技术的基础上发展起来的，　是通信系统中能通过调整接收或发射特性来增强天线性能的一种天线。它利用信号传输的空间特性，从空间位置及入射角度上区分所需信号与干扰信号，　从而控制天线阵的方向图，达到增强所需信号抑制干扰信号的目的；同时它还能根据所需信号和干扰信号位置及入射角度的变化，自动调整天线阵的方向图，实现智能跟踪环境变化和用户移动的目的，达到最佳收发信号，实现动态“空间滤波”的效果。智能天线技术的基本原理是使用自适应天线阵列系统，优化空中无线接口的容量，从而扩大基站覆盖范围，提高信号质量。此外，也可以利用波束切换（ｓｗｉｔｃｈｅｄ　ｂｅａｍ）技术和扇区整形（ｓｅｃｔｏｒ　ｓｈａｐｉｎｇ）技术。自适应天

－９６－

这样几个原则：不用危险品、减少用量、回收利用、循环使用、无害化处理等。

科学安排试验内容，尽量选择原料无毒或低毒的，产物低毒、易处理的实验项目，用尽量少的原料和试剂完成实验。一方面积极开展微型化学实验［４］，微型化学实验的化学试剂用量一般只为常规实验用量的几十分之一乃至几千分之一，是一种新型的化学实验方法。如无机化学中的定性分析实验我们就可以合理的减少试剂的用量，这样既可以达到实验效果，又避免了浪费，可以达到准确、明显、安全、方便和防止环境污染等目的。另一方面用综合性实验代替单纯性实验，使上一个实验的产物成为下一个实验的原料，通过合理安排实验次序把孤立的实验串联起来。如无机化学实验中将硫代硫酸钠标准溶液的配置和标定与胆矾中铜的测定组合起来，就可以做到对硫代硫酸钠标准溶液的现配先用，避免重复实验设置，减少对环境的污染。

实验完成后许多生成的或剩余的试剂，能直接使用的可反复使用，不能直接使用的经处理可回收的应回收利用。通过对可回收试剂的循环使用，能够节省资源，减少环境污染。如将茶叶中提取咖啡因回收的大量９５％乙醇用作简单蒸馏的粗品，精制后的乙醇又可用于其它实验中，力争实现试剂的最有效利用。

实验中不可避免会产生一些废气、废液和废渣［５］，如果直接排放就可能污染周围空气和水源，使环境污染，损害人体健康。因此，利用一段时间里所使用的药品的自身性质相互反应，达到初步处理的目的。如酸液与碱液之间发生中和，药品自身的沉降、稀释、曝光、氧化还原。对于现有条件无法处理的实验废物、实验室失效药品等，化学实验教师要对其负责进行深埋处理或者上交当地公安部门处理。

因此，实施化学试剂的科学化管理，可以有效的节省开支，提高效率，为高校教学和科研顺利安全地进行提供保障，使化学试剂对环境的污染尽可能的降到最低。

参考文献［１］　郭强，　杜燕臻．　略谈实验室信息管理系统的设计（ＬＩＭＳ）及在企业的实现［Ｊ］．　计算机与信息技术，２００１，（１）：５－１０．［２］　舒建骏．　刍议化学试剂的管理与贮藏［Ｊ］．　实验室管理与研究．１９９５，１０（１）：５２－５４．［３］　周晓明，　李晓莉．　建设绿色化学实验室的探讨［Ｊ］．　长春师范学院学报．２００５，８（３）：４５－４６．［４］　勒建华，　徐新生．　高等师范院校推广微型化实验的探讨［Ｊ］．　实验室科学．　２００６，（２）．作者简介关莹（１９８１—　），女，浙江林学院理学院化学系，硕士。上接第９７页根据领域模型，通过制定契约，使用交互图进行描述，可得出最终的设计类图，如图３所示（没有显示类属性）。

上接第９６页式。智能天线依靠从上行连路中提取的参数来对下行波束赋形，即利用上行信道中提取的参数估计下行信道。对于ＦＤＤ方式，由于上下行频率间隔相差较大，衰落特性完全独立因而不能使用。但对于ＴＤＤ方式，上下行时隙工作于相同频段，只要上下行的帧长较短完全可以实现信道特性在这段转换时间内保持恒定。智能天线技术的发展步伐日益加快，应用前景日益广阔是不争的事实。在３Ｇ网络建设中引入智能天线技术，将从更高的层次上提高系统对于无线频谱的利用率，提高网络容量。基于智能天线也有一些本身无法解决的问题，因此在多径干扰严重的高速移动的情况下，智能天线必须和其他抗干扰的数字信号处理技术同时使用，才可能达到最佳效果。参考文献［１］崔孟河．大功率轮式汽车市场分析及２００４年走势预测［Ｊ］．汽车与农用运输车．２００３，（６）：４１－４２．［２］查光明，熊贤祚．扩频通信［Ｍ］．西安：西安电子科技大学出版社．１９９９．［３］杨乐平．ＬａｂＶＩＥＷ程序设计与应用［Ｍ］．北京：电子工业出版社．２００１．２－３．［４］郭梯云，杨家玮，李建东．数字移动通信［Ｍ］．北京：人民邮电出版社．２００１．［５］王海宝，吴光洁．基于车载微机系统的虚拟式汽车仪表研究［Ｊ］．中国仪器仪表．２００６，（８）：４１－４２．［６］张贤达，保铮．通信信号处理［Ｍ］．北京：国防工业出版社．２０００．图３　进货用例设计类图

２．４　实现

系统使用Ｂ／Ｓ结构。为了减少工作量，对象和关系数据库之间映射采用Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ完成。

３．　结论

ＲＵＰ是一个可以灵活定制的过程，支持整个开发。通过研究ＲＵＰ核心工作流程的各种活动、文档模板以及指南，根据项目规模和开发人员情况对其行选择和定制，能够提高软件生产率。同时对当前项目选择的活动过程、文档模板以工具使用方法进行归档，可作为以后此类规模项目的开发指南。

４、总结与讨论

通过实践管理，我们取得了一些经验，在当今信息化的教学、科研大背景环境下，提高化学试剂的科学化管理、高效安全地利用，仍然是每个学校的一个重要课题。

参考文献［１］　Ｐｅｒ　Ｋｒｏｌｌ，Ｐｈｉｌｉｐｐｅ　Ｋｒｕｃｈｔｅｎ，Ｇｒａｄｙ　Ｂｏｏｃｈ著．　徐正生，陈逸，邓启威译．　Ｒａｔｉｏｎａｌ统一过程——实践者指南．　中国电力出版社．　２００４［２］　Ｃｒａｉｇ　Ｌａｒｍａｎ　著．　姚淑珍，李虎译．ＵＭＬ和模式应用——面向对象分析与设计导论．　机械工业出版社．　２００２［３］　Ｒａｔｉｏｎａｌ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ．　ＲａｔｉｏｎａｌＵｎｉｆｉｅｄ　Ｐｒｏｃｅｓｓ．　电子文档．　２００３［４］　Ｇｒａｄｅ　Ｂｏｏｃｈ、Ｊａｍｅｓ　Ｒｕｍｂａｕｇｈ、ＩｖａｒＪａｃｏｂｓｏｎ著．　邵维忠，麻志毅，张文娟等译．　ＵＭＬ用户指南．　机械工业出版社．２００１作者简介代余彪（１９７４－）曲靖师范学院计算机科学与工程学院，讲师，主要从事软件工程方法学研究。－９９－