TD—SCDMA系统下行波束赋形技术研究

王华龙

摘要：传统技术无法保证在信道环境恶劣情况下的通信质量。本文提出了TD-SCDMA系统的技术特点，及其物理信道基本帧结构，深入研究了智能天线的概念、原理、自适应算法和波束赋形算法，智能天线的上下行处理过程而智能天线可以有效的对抗移动通信中的符号间干扰，多址干扰以及共信道干扰带来的性能损失，极大的提高通信质量。仿真实验证明了TD-SCDMA系统的下行波束赋形原理及其实现。

关键词：智能天线 下行波束赋形 理想波束赋形

中图分类号：TN929.533 文献标识码：A 文章编号：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

传统的下行波束赋技术无法满足现阶段日益增长的通信要求，尤其是在通信条件比较恶劣的环境下，下行波束赋技术干扰大，通信质量差，该问题已引起各国学者的重视。

为此，提出了TD-SCDMA系统的技术特点，及其物理信道基本帧结构；深入研究了智能天线的概念、原理、自适应算法和波束赋形算法，智能天线的上下行处理过程而智能天线可以有效的对抗移动通信中的符号间干扰，多址干扰以及共信道干扰带来的性能损失，极大的提高通信质量。

2 TD-SCDMA系统下行波束赋形原理

窄带模型是指信号的带宽小于或等于载波频率的通信模型。在此情况下，入射信号在不同阵元之间的微小的时延情况可以用相移来替代。具有一定带宽的信号满足即为窄带条件。

信号空间相关矩阵用来进行波束赋形运算，其计算公式如下：

（1）

3 TD-SCDMA系统下行波束赋形实现

波束赋形技术的基本思想是：通过将各阵元输出进行加权求和，在一时间内将天线阵列波束“导向”到一个方向上，对期望信号得到最大输出功率的导向位置即给出波达方向估计。

TD-SCDMA系统的上下行链路使用同一个频带，若上下行的时间间隔小于信道的相干时间，上下行信号的来波方向角、快衰落特性相近，故上行链路加权矩阵可以直接用于下行。

TD-SCDMA系统具有10ms的帧结构，并且将一个10ms的帧分成两个5ms的子帧，从而缩短了上下行之间的转换时间，在一个子帧的时间内空间信道可以认为是静态的。

由于TD-SCDMA系统具有上述特点，故可以采用上行时所测得的上行信道特性来做下行波束赋形。

TD-SCDMA系统用到的波束赋形算法大致有如下5种：理想DOA赋形、固定波束DOA赋形、最强径赋形、最大功率特征值分解赋形、最大信噪比分解赋形。由于理想波束赋形计算量小、结构简单、适用于工程实用的需要，所以本文着重介绍理想DOA赋形。

假设用户的主径DOA已知，则根据DOA的方向向量得到赋形权值的方法称为理想DOA赋形。对第k个用户天线权系数为：

（2）

其中代表第个用户，为天线的阵元数。

4 结语

本章主要包括以下内容：分析TD-SCDMA系统下行波束赋形的原理及其实现过程，根据TD-SCDMA系统的特点，研究了基于理想波束赋形算法的下行波束赋形，由理论分析和仿真结果可知：AWGN环境下，没有多径干扰，caee33环境下，多经衰落严重。因此在智能天线技术中采用理想波束赋形算法可以使得系统在复杂的无线信道环境下也能取得较好的性能。

参考文献

[1]李小文，李贵勇等.TD-SCDMA第三代移动通信系统、信令及实现[M].北京：人民邮电出版社，

2003.1：3～5.

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

[3]李世鹤.TD-SCDMA第三代移动通信系统标准.北京：人民邮电出版设[M]，2007.7：46～50.