??? 智能天線良好的抗多用戶干擾性能使其成為TD-SCDMA系統(tǒng)關鍵技術之一,它對網絡性能有著重要影響。
對網絡規(guī)劃的影響
智能天線利用到達天線陣的信號之間的完全相關性形成天線方向圖。到達天線陣的信號的DOA信息在智能天線技術中非常重要,根據(jù)基站接收信號的DOA信息,實時調整天線的方向圖,使天線主波束對準用戶信號的到達方向,旁瓣和零陷對準干擾信號的到達方向。然而角度擴展將會影響到智能天線對DOA信息的識別,角度擴展越嚴重智能天線越難以形成有效的方向圖,從而不能發(fā)揮其應有作用。
基站天線通常位于非常高的塔或山頂,高于一般建筑物或其他結構,可以提供視距傳輸。在這種環(huán)境中,基站處的多徑分量限制在一個很小的角度區(qū)域內,即角度擴展很小,天線對網絡的增益最大。在密集的城市地區(qū),無論是基站附近,還是移動臺周圍都會有很多建筑物或障礙物,通常不存在視距傳輸。發(fā)射信號通過多條路徑到達接收機,角度擴展很嚴重。
可見,智能天線在實際網絡影響,與具體傳播環(huán)境相關。智能天線在角度擴展不大的場合可利用接收信號之間的相關性自適應地形成波束,在有限方向上接收信號,減少了CDMA系統(tǒng)接收到的干擾和多徑信號,從而抑制了MAI和ISI,對載干比貢獻較大。而不適合角度擴展較大的場合,如城市高樓密集的環(huán)境下很難發(fā)揮其功效。
另外,智能天線功效具體實現(xiàn)與用戶的位置有關,而且智能天線的應用和其他關鍵技術相關,如動態(tài)信道分配等,所以在用戶仿真時必須考慮智能天線在仿真中的方向圖。
覆蓋預測
由于在覆蓋預測和仿真計算中,我們側重點應有所不同。覆蓋預測的目的是評估現(xiàn)有基站所能達到的覆蓋能力,相對是個靜態(tài)的結果。另外,由于TD-SCDMA系統(tǒng)相對于WCDMA系統(tǒng)呼吸效應較小,覆蓋和容量可分別考慮,所以在覆蓋預測時,無須考慮用戶的具體行為,也就是無須動態(tài)的智能天線的各個方向圖。關鍵是將智能天線對網絡載干比的增益加入計算。
不管是用哪一種模式來預測無線覆蓋范圍,只是基于理論和測試結果統(tǒng)計的近似計算,由于實際地理環(huán)境千差萬別,很難用一種數(shù)學模型來精確地描述,特別是城區(qū)街道中各種密集的、下規(guī)則的建筑物反射、繞射及阻擋,給數(shù)學模型預測帶來很大困難。由于移動環(huán)境的復雜性和多變性,要對接受信號中值進行準確計算是相當困難的。
從之前的問題分析中我們看到無線環(huán)境的智能天線的影響可以歸結到角度擴展上,因此我們可在大量測試的基礎上,經過對數(shù)據(jù)的分析與統(tǒng)計處理,找出各種地形地物下的角度擴展及其對天線增益的影響,給出的各種圖表建立數(shù)據(jù)庫,從而實現(xiàn)中將智能天線考慮在覆蓋預測中。
由于覆蓋預測中不需要考慮具體的用戶行為,所以這里運用了這種宏觀的手段來預測智能天線對覆蓋的影響。
在具體規(guī)劃中,一般可將地理環(huán)境劃分為下列三類典型區(qū)域:高樓林立的城市中心繁華區(qū);以一般性建筑物為主的近郊小城鎮(zhèn)區(qū);以山丘、湖泊、平原為主的農村及遠郊區(qū)。
對不同的區(qū)域設定不同角度擴展的參數(shù),查詢數(shù)據(jù)庫中的對應增益數(shù)據(jù),這樣就將智能天線增益在覆蓋預測中實現(xiàn)。當然這些具體統(tǒng)計處理和數(shù)據(jù)庫將影響到工具的可靠性,因此在具體使用中應提供給規(guī)劃工程師調整途徑,這樣就能保證規(guī)劃工具較好地實現(xiàn)智能天線對網絡的影響,又節(jié)省了時間開發(fā)新的數(shù)據(jù)模型,從而能用較簡單的方法進行預測。
仿真計算
網絡規(guī)劃時應對用戶分布做好正確預測,合理布局基站。但應注意到,當用戶密度過大時,智能天線則不能很好地區(qū)分用戶,不能有效發(fā)揮其作用,規(guī)劃時須加以考慮。所以我們必須進行仿真計算,不僅智能天線的功效發(fā)揮與用戶的具體位置行為有關,更重要的是它還與TD-SCDMA系統(tǒng)其他關鍵技術息息相關。那么,我們能否繼續(xù)使用通過角度擴展考慮天線的增益呢?顯然不合適,因為在覆蓋預測中只是大致考慮在不同地貌環(huán)境中智能天線的不同增益。
而這里更多的關注用戶行為對智能天線的影響,從而預測網絡的性能,所以規(guī)劃工具所要完成的是在MonteCarlo仿真結果上應用智能天線的特性,并結合其結果進行其他關鍵技術的預測,如動態(tài)信道分配。一般來說自適應天線對網絡更有效,但切換波束天線容易實現(xiàn)。
前面提到了,智能天線包括自適應天線和切換波束天線。切換波束具有有限數(shù)目的、固定的、預定義的方向圖,其天線系統(tǒng)可形成多個固定的波束,在特定的方向上提高靈敏度。它從幾個預定義的、固定波束中選擇其一,檢測信號強度,當移動臺越過扇區(qū)時,從一個波束切換到另一個波束。自適應天線具有無限數(shù)目的、隨時間調整的方向圖,該技術是目前最先進的智能天線方法,它采用多種較新的信號處理算法,可以有效地跟蹤、鎖定各種類型的信號,動態(tài)抑制其干擾到最小,而所希望的信號最大。
切換波束和自適應天線這兩種系統(tǒng)都力圖根據(jù)用戶的位置來提高增益,但是只有自適應天線系統(tǒng)能提供優(yōu)化增益。一般而言最佳的規(guī)劃工具應兼?zhèn)涮幚磉@兩種天線的功能。由于自適應天線算法復雜,從實際的角度出發(fā),建議通過切換波束的實現(xiàn)來考察智能天線對網絡的影響。原因是,各廠家的自適應算法不同,如果廠家提供給規(guī)劃軟件開發(fā)的話,那就另當別論。另外我們可以利用切換波束較簡便的思路和方法,對于規(guī)劃工具來說建模更為重要,我們的目的是盡可能的逼近實際。所以通過建立與實際智能天線最為相近的切換波束天線數(shù)據(jù)庫,也就是給出每種智能天線在一定范圍內不同方向上的智能天線的方向圖(一般按相同角度間隔給出,如下圖)。在仿真中,規(guī)劃軟件將在給不同方向的用戶應用對應的天線方向圖。
所以仿真計算中的關鍵是切換波束的天線數(shù)據(jù)庫,越精確的數(shù)據(jù)庫越能逼近天線對網絡的影響。一般我們可以通過天線廠家得到,并在實際應用中將其調整,不斷使規(guī)劃仿真更為有效。
上海貝爾阿爾卡特多年來致力于推動TD-SCDMA的產業(yè)鏈發(fā)展及加速商業(yè)化進程,已經在產業(yè)化所取得的重大突破,同時在TD-SCDMA系統(tǒng)網絡規(guī)劃方面,進行了充分的準備,為了更有效地應用規(guī)劃軟件,網絡規(guī)劃工具已經充分地考慮了TD-SCDMA系統(tǒng)采用智能天線等關鍵技術,完全有能力做好網絡規(guī)劃并獲得準確的規(guī)劃結果,為中國人自己的3G標準貢獻力量。
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