TD-SCDMA智能天线系统介绍及其测试
TD-SCDMA三期工程智能天线主要性能及集采情况通报V2
TD-SCDMA超宽带双极化智能天线 超宽带双极化智能天线 （ A+B+C，N头）电气性能指标 ， 头
参数（单位） 参数（单位） 工作频段（ ） 工作频段（MHz） 通 用 参 数 预设电下倾角（ ） 预设电下倾角（o） 电下倾角精度（ ） 电下倾角精度（o） 校准端口至各辐射端口 的耦合度（ ） 的耦合度（dB） 校准端口至各辐射端口 的幅度最大偏差（ ） 的幅度最大偏差（dB） 校准端口至各辐射端口 的相位最大偏差（ ） 的相位最大偏差（o） 校 准 与 电 气 参 数 校准端口及辐射端口电 压驻波比 同极化辐射端口之间的 隔离（ ） 隔离（dB） 异极化辐射端口之间的 隔离度（ ） 隔离度（dB） 指标 1880-1920 2300-2360 2010-2025 0/3/6 ±0.5（1） （ ） -26±2 ± < 0.7 <5 < 1.5 0度下倾 度下倾 6度下倾 度下倾 0度下倾 度下倾 6度下倾 度下倾 ≥20dB ≥28dB ≥25dB ≥30dB ） （28） 0度下倾 度下倾 6度下倾 度下倾 0度下倾 度下倾 6度下倾 度下倾 0/3/6 ±0.5（1） （ ） -26±2 ± < 0.7 <5 < 1.5 ≥20dB ≥28dB ≥28dB ≥33dB （30） ） 0/3/6 ±1 -26±2 ± < 0.7 <5 < 1.5 0度下倾 度下倾 6度下倾 度下倾 0度下倾 度下倾 6度下倾 度下倾 ≥20dB ≥28dB ≥28dB ≥33dB （30） ） 2360-2400 指标 指标
注：红色数字为最新版企业规范对个别指标要求的修订
TD-SCDMA超宽带双极化智能天线 超宽带双极化智能天线 （ A+B+C，N头）电气性能指标 ， 头
TD-SCDMA基站智能天线测试
摘要： 由于智 能天线 具有 良好 的性能 ， 已成 它
为 Ｔ — Ｃ ＭＡ 系统 发展 的 关 键 技 术 之 一 。 息 Ｄ ＳＤ 信
由大唐电信代表中国政府提交 的具有 自主知识产权 的 Ｔ —Ｃ Ｍ Ｄ Ｓ Ｄ Ａ技术先后被 Ｉｕ Ｔ和 ３ Ｐ Ｔ— Ｇ Ｐ采纳 为第三代 移动通信 国际标准， 成为中国百年电信史上的重要 突破 。 智能天线最初 应用于雷达 、声纳及军 用通信领域 。 从 ２ 世纪 ９ 年代初开始 ， ０ ０ 人们就试图考虑将智能天线技 术引进到无线通信 中来 ， 但一直未能找到合适 的途径 。近 年来 ，现代数字信号处理技术发展迅速 ， Ｓ Ｄ Ｐ芯片处理能
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一
Ｍ
Ｎ ｖ嗽Ｍ 胴 ｏ０ Ｍ Ｆ Ｔ
Ｔ — Ｃ ＭＡ基站智能天线测试 Ｄ Ｓ Ｄ
王洪 博 陆冰 松 齐殿 元 孙 倩 杨 军 信 息产 业 部 电信 研 究 院电磁 兼容 检验 部 副主任 高级 工程 师 信 息产 业 部 电信 研 究 院电磁 兼容 检验 部 高级工 程师 信 息产 业 部 电信 研 究 院电磁 兼容 检验 部工 程师 信 息产 业 部 电信 研究 院 电磁 兼容检 验 部工 程师 信 息产 业部 电信 研 究院 电磁 兼容检 验 部硕 士研 究生
重要影响， 未来几乎所有先进 的移动通信系统都将采用该
技 术 。 在 中 国 具 有 独 立 知 识 产 权 的 Ｔ Ｄ模 式 运 行 的 Ｄ Ｔ —Ｃ ＭＡ技 术 中 ， ＤＳＤ 已经成 功 引进 了智 能 天线 技 术 。从 某
Ｋｅ ｏｒ Ｓ ｍａｔ ａ ｔｎ ａ Ｄ － ＣＤＭＡ，ｔ ｓ， ｙ Ｗ ｄ ：ｓ ｒ ｎ ｅ ｎ ，Ｔ Ｓ ｅｔ
TD-SCDMA智能天线系统原理、实现及现场测试方案浅析(上)
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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 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 。
在 ＴＤ Ｓ Ｄ － Ｃ ＭＡ中采用智能天线主要有 以下 目的 ：
（）干扰抑 制 ， １ 采用数字信号处理技 术判断用户信号
线传播 特性 近似 相 同 ，能够 很好地 支持 智能 天线技 术 。
ＴＤＤ （ 时分双工 ）技 术 巾智 能天线 的使用增加 了ＴＤ— ＳＤ Ｃ ＭＡ无线接 口的容量 。 Ｔ — Ｃ ＭＡ智能天线要实现两种波束 ， 种是广播 Ｄ ＳＤ 一
阵主要覆盖 １Ｏ 度的扇形区域 ，通常一个三扇区基站便 ｎ ２
向特 性。 其原 理是将 无线 电的信号导 向具 体的方向 ， 产生
空 问定 向波 束 ，使 天线 主 波 束 对 准用 户信号 到 达 方 向
Ｔ Ｓ Ｄ Ｄ Ｃ ＭＡቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ能天 线技 术 ， 最初应用于雷达 、 声纳
等军事通信领域 ， 主要实现空 间滤波和定位 。 短短 几年时
Ｄ ＯＡ（ ｒｃｉｎ ｏ ｒｉａ） Ｄｉ ｔ ｆＡ ｒ １，旁瓣或零 陷对 准干扰信号 ｅ ｏ ｖ
下 ， 自窄波束之 外的信 号被抑 制 ， 来 发射模式下 ， 能使期
望用户接收的信号功率最大 ， 同时使窄波 束照射范 围以外 的非期 望用 户受到的干扰最小 ； 智能天线是利用用户空 间 位置的不同来 区分／ 同用 户， ｆ 在相同时隙、 同频率或相 相
的频率 复用 ，使频谱效率得以显著的提高 。
到达 方向 ， 达到充分高效利用移动 用户信号并消除或抑制
间，智能 天线 已经完成 了从军 用到民用 的转变 ，并 成为
智能天线技术及其在TD-SCDMA中的应用
智能天线技术及其在TD-SCDMA中的应用摘要智能天线也叫自适应阵列天线它由天线阵、波束形成网络、波未形成算法三部分组成。
它通过满足某种准则的算法去调节各阵元信号的加权幅度和相位。
从而调节天线阵列的方向图形状。
达到增强所需信号抑制干扰信号的目的。
智能天线技术适宜于TDD方式的CDMA系统能够在较大程度上抑制多用户干扰提高系统容量。
智能天线被公认为是未来移动通信的一种发展趋势。
本文主要从以下几个大的方面讲述：（1）智能天线的简介；（2）工作原理；（3）智能天线的优势；（4）智能天线与若干空域处理技术的比较；（5）智能天线技术的一些问题和研究动向；（6）移动通信采用智能天线的好处；（7）智能天线在TD-SCDMA中的应用；关键词智能天线；空域处理技术；移动通信；TD-SCDMA；TD-SCDMA智能天线目录1 智能天线的简介 (1)1.1基本概念 (1)1.2智能天线的分类 (1)1.2.1按实现形式智能天线分类 (1)1.2.2根据采用的天线方向图形状分类 (2)2 工作原理 (3)3 智能天线的优势 (4)4 智能天线与若干空域处理技术的比较 (5)4.1智能天线与自适应天线的比较 (5)4.2智能天线与空间分集技术的比较 (5)4.3智能天线与小区扇区化的比较 (6)5 智能天线技术的一些问题和研究动向 (6)5.1智能天线技术存在的问题 (6)5.2智能天线技术的研究动向 (6)6 移动通信采用智能天线的好处 (7)7 智能天线在TD-SCDMA中的应用 (9)7.1 TD-SCDMA中采用智能天线技术 (9)7.2 TD-SCDMA智能天线的工作原理 (10)7.3 TD-SCDMA智能天线技术的实现 (11)7.4 TD-SCDMA智能天线技术的优势 (11)7.5 TD-SCDMA智能天线的发展趋势 (12)8 结论 (14)1 智能天线的简介1.1 基本概念智能天线也叫自适应阵列天线它由天线阵（如图1-1所示）、波束形成网络、波未形成算法三部分组成。
TD-SCDMA智能天线系统原理、实现及现场测试方案浅析(下)
筹
ｏ ｌ ７ ｆ
图 １ Ｏ Ｉ ｋ Ｏ １ ＴＡ ３ｉ Ｄ Ａ估计精度仿真 ｎ
图１ ０智能天线对 系统误码率性 能改善仿真
（ 横坐标 ：Ｔ ／ｌ纵坐标 ：误码率） ｘ ，
目
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第五采样点 第六采样点
噬 ． ∞ ＿ 、 ｍ 、
率， 使上行受限转化为下行受 限。实际上 ， 也可以通过增 加小 区用户数和对下行加扰的方式 ， 上行受 限转变成下 使
萼Ｔ ．
行受限 。
净
、 百
，
，
＼
在测试 中 ， 系统功率 控制会大大影 响智能天线测试结
图１ ６和 图 １ ） ７。
第九采样点
终止点 图 １ 波束赋形开 ：Ｄ Ｓ Ｐ Ｐ Ｃ Ｃ Ｓ Ｐ Ｈ ６ Ｌ Ｒ Ｃ Ｃ Ｐ Ｈ Ｖ ．Ｄ Ｃ
图１ ５平面阵波束赋形和 Ｄ Ａ估计 Ｏ
在基站 侧 ， 按时 间顺序记录起始 点和终止 点 ， 并均匀 提取 若干天线权重值 ， 生成对 应实际波束指 向 ， 再按时 间 顺序与终端实际 Ｇ Ｓ Ｐ 记录位 置进行核对 。图 １ 为实 际生 ５ 成的波束采样点 ， 可以在 图上清楚地看到天线指 向在大 约 ９ 度范 围内随测试终端准确赋形的情况 。 ０
４ １有无智能天线的 比较 ． 仿真条件 ：
下行 ；
理◇ 壁。 ．
Ｅｒ ｒ ｒｏ ＣＤ Ｆ ０ ０． ７ ６
仿真结果 ： 见图 ｌ 。 ０ 结论 ： 以上仿真 可以看出 ，由于通过 不同的波束大 从 大 降低 了小 区内和小 区外 的干扰 ， 智能天线对系统的误码 率性能有 明显的改善。
１ ４ ３ ．９ ３ ８： ０： ８ ７
基于智能天线的TD-SCDMA系统
TD-SCDMA(Time Division Synchronous Code Division Multiple Access)即时分的同步码分多址技术，是我国具有自主知识产权的通信技术标准，与欧洲的WCDMA标准、美国的CDMA 2000标准并称为3G时代主流的移动通信标准。
TD—SCDMA集CDMA、TDMA、FDMA技术优势于一体，系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强，智能天线技术是TD—SCDMA的关键技术之一，越来越多的研究者和工程技术人员将目光投向智能天线技术和TD—SCDMA的研究。
1 TD-SCDMA系统大唐电信集团开发的TD-SCDMA系统采用时分双工TDD，TDMA/CDMA多址方式工作，基于同步CDMA、智能天线、多用户检测、正交可变扩频因数、Turbo编码技术、CDMA等新技术，工作于2 010～2 025 MHz。
我国为TD-SCDMA划分了155 MHz非对称频段，具体为1 880～1 920MHz，2 010～2 025 MHz和2 300～2 400MHz。
1.1 TD—SCDMA标准概况多址接入方式：DS-CDMA/CDMA/SDMA;码片速率：1.28 MCPS;双工方式：TDD;载频宽度：1.6 MHz;扩频技术：OVSF;调制方式：QPSK，8PSK;编码方式：卷积编码，Turbo编码;功率控制：200次/s。
TD—SCDMA的主要优势有：使用智能天线、多用户检测等新技术;可高效率地满足不对称业务需要;简化硬件，可降低产品成本和价格;便于利用不对称的频谱资源，频谱利用率大大提高;可与第二代移动通信系统兼容。
1.2 TD—SCDMA关键技术(1)综合的寻址(多址)方式TD-SCDMA空中接口采用了四种多址技术：TDMA，CDMA，FDMA，SDMA(智能天线)。
综合利用四种技术资源分配时在不同角度上的自由度，得到可以动态调整的最优资源分配。
(2)灵活的上下行时隙配置灵活的时隙上下行配置可以随时满足您打电话，上网浏览、下载文件、视频业务等的需求，保证您清晰、畅通享受3G业务。
TD-SCDMA智能天线现场测试要点
测 试 过 程 选 取 与 线 阵 天 线 ０。
立 Ｔ Ｓ Ｄ— ＣＤＭＡ联 合 实 验 室 。 此 举 是
推 动 ＴＤ—Ｓ ＣＤＭＡ 产 业 迈 向 商 用 化 的 重 要 步 骤 。 实 验 室 将 分 别 位 于
对 于 广 播 波 束 来 说 ， 要 求 其 波 束 赋 形 在 整 个 网 络 运 行 期 间 保 持 稳 定 ， 因 为 广 播 波 束 覆 盖 实 际
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电信技
Ｔ Ｓ Ｄ— ＣＤＭ 能 天 线 熠
现 场 测 试 要 点
饶 毅 李 克 １ ０ ２ １ ０ ０ 鼎 桥 通 信 技 术 有 限 公 司 北 京
１ 概 述
智 能 天 线 的 原 理 是 将 无 线 电 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 （ ｒｃ ｉｎ ｏ ｒｖ ｌ Ｄｉｅ ｔｏ ｆＡｒｉ ａ ，ＤｏＡ ） ，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 消 除 或 抑 制 干 扰
信 号 的 目的 。 ＴＤ— ＣＤＭ Ａ 系 统 中 ，智 能 Ｓ
指 向 移 动 台 ，可 提 高 信 号 的载 干 比 、降 低
发 射 功 率 ， 这 种 特 性 允 许 更 密 集 的 频 率
尔 卡 特 与 大 唐 移 动 宣 布 双 方 将 建
算结 果 还 屉 实测 结 果 分 析 ，在城
区环 境 都 是 上 行 受 限 。因 此 ，为 了 简 化 测 试 条 件 ，测 试 开 始 时 必 须 通 过 ｏ＆Ｍ 设 置 降 低 基 站 发 射 功 率 ，使 上 行 受 限 转 化 为 下 行 受 限 。 实 际 上 ， 也 可 以 通 过 增 加 小 区 用 户 数 和 对 下 行 加 扰 的 方 式 ， 使 行 受 限 转 变 成 下 行 受 限 。 测 试 时 系统 功 率 控 制 会 大 大 影 响 智 能 天
TD-SCDMA智能天线简介-005
波束宽度（也叫半功率角） 波束宽度（也叫半功率角）包括水平波束宽度与垂直波束宽度。分别定义为在水 平方向或垂直方向相对于最大辐射方向功率下降一半（3dB）的两点之间的波束 宽度。常用的基站天线水平波束宽度有 360°、90°、65°、60°、33° 等， 垂直波束宽度有6.5°、7°、10°、13°、16° 等。 前后抑制比，天线在主瓣方向与后瓣方向信号辐射强度之比，天线的后向 180 ± 前后抑制比 30° 以内的副瓣电平与最大波束之差，用正值表示。一般天线的前后比在18 ~ 45dB 45dB之间。对于密集城区要优先选用前后抑制比大的天线。 零点填充，基站天线垂直面内采用赋形波束设计时，为了使业务区内的辐射电平 零点填充 更均匀，下副瓣第一零点需要填充，不能有明显的零深。高增益天线由于其垂直 波束宽度较窄，尤其需要采用零点填充技术来有效改善近处覆盖。通常零深相对 于主波束大于 -26dB即表示天线有零点填充 天线的极化方式有单极化天线、双极化天线两种，其本质都是线极化方式 WCDMA 天线的极化方式 。WCDMA 中的单极化天线通常使用垂直极化方式。双极化天线利用极化分集来减 少移动通信系统中多径衰落的影响，以提高基站接收信号的质量，WCDMA 中的双 极化天线通常使用 ± 45° 交叉极化方式。
( ( w21) (t ) L wN1) (t ) x1 (t ) ( ( x2 (t ) w22) (t ) L wN2) (t ) , X (t ) = M M M M (M ) (M ) x (t ) w2 (t ) L wN (t ) M × N N N ×1
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TD-SCDMA智能天线系统介绍及其测试
本文简要介绍了智能天线的原理、智能天线阵的物理特性和波束赋形、智能天线算法的实现。
最后对TD-SCDMA智能天线的现场测试进行了分析，指出了测试时应注意的事项。
1、智能天线的原理智能天线通常被定义为一种安装于移动无线接入系统基站侧的天线阵列，通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元，获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。
其原理是将无线电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（direcTIon of arrival，DOA），旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到高效利用移动用户信号并消除或抑制干扰信号的目的。
同时，智能天线技术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。
在TD-SCDMA系统中智能天线基本思想是：天线以多个高增益窄波束动态地跟踪多个期望用户，接收模式下，来自窄波束之外的信号被抑制，发射模式下，能使期望用户接收的信号功率最大，同时使窄波束照射范围以外的非期望用户受到的干扰最小。
智能天线是利用用户空间位置的不同来区分用户，在相同时隙、相同频率或相同地址码的情况下。
仍然可以根据信号不同的空间传播路径来区分。
TD-SCDMA由于上下行无线链路使用同一载频，无线传播特性近似相同，能够很好地支持智能天线技术，智能天线的使用增加了TD-SCDMA无线接口的容量。
TD-SCDMA智能天线主要实现2种波束：广播波束和业务波束。
广播波束是在广播时隙形成，实现对整个小区的广播，所以要求波束宽度很宽，尽量做到小区无缝隙覆盖。
业务波束是在建立具体的通话链路后形成，也就是形成跟踪波束，它会针对每一个用户形成一个很窄的波束，这些波束会紧紧地跟踪用户。
由于波束很窄，能量比较集中。
在相同功率情况下，智能天线能将有用信号强度增加，同时减小对其他方向用户的干扰，由于智能天线能很好地集中信号，所以发射机可以适当地减小发射功率。
2、智能天线阵的物理特性和波束赋形常见的智能天线阵列一般分为360全向阵列和120。