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中国科技信息 2009 年第 8 期    CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2009

T D - S C D M A 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 Multiple Access)。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。W C D M A 和 C D M A 2 0 0 0 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 T D - S C D M A 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( S m a r t Antenna)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

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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(1 9 8 1 —  ) ,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 F D D 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 T D D 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
R U P 是一个可以灵活定制的过程, 支持整个开发。通过研究 R U P 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. Rational Unified Process.  电子文档. 2003 [4] Grade Booch、 James Rumbaugh、 Ivar Jacobson 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(1 9 7 4 - )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。

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