智能天线和空间分集接收（三）

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二、智能天线和空间分集接收技术

根据以上的分析，本文从７个方面对智能天线和空间分集接收技术进行了比较。

１．基本原理

智能天线利用到达天线阵的信号之间的完全相关性形成天线方向图。根据基站接收信号的ＤＯＡ密度，实时调整天线的方向图，使天线主波束对准用户信号的到达方向，旁瓣和零陷对准干扰信号的到达方向。由于多径结构以及移动用户所处的物理环境等因素的差别，理想信号和干扰信号的ＤＯＡ通常都是不同的，智能天线就是利用这种空间相位特性分离频率相近但ＤＯＡ不同的信号。

２．阵列结构

智能天线通过反馈控制方式连续调整天线的方向图，阵元间距一般取１２波长，因为阵元间距过大会减小接收信号彼此的相关程度，太小则会在方向图上形成不必要的旁瓣。

在空间分集接收系统中，天线单元之间的间隔必须为多个波长，以确保到达天线阵各个单元的信号是互不相关的。

３．抑制干扰的方式

智能天线根据用户信号的不同空间传播方向，提供不同的空间信道。在有限的方向区域内接收信号，可以有效地减少接收到的ＭＡＩ以及理想用户和其他用户的多径信号数量，本质上增加了接收机的输入信干噪比（ＳＩＮＲ），从而提高了系统容量和接收质量。

分集接收技术并不能象智能天线一样明显地减少ＭＡＩ的数目，它只是在空间上合并多个不相关的信号副本，利用各种合并准则确定加权系数，使接收端的ＳＩＮＲ最大或均方误差最小，从总体上抑制ＭＡＩ和ＩＳＩ。

４．抑制干扰的数目

在智能天线系统中，Ｍ个天线能够形成（Ｍ－１）个零陷，最多可以消除（Ｍ－１）个干扰信号。并且当干扰数目远远超过天线数目时，天线阵无法有效形成波束对准有用信号。

天线接收分集则是通过分集合并技术从总体上抑制多径干扰和ＭＡＩ，使系统的输出ＳＩＮＲ最大。所以当干扰数目远大于天线数目时，也可以达到较好效果。

５．ＤＯＡ信息

? ? 在空间分集接收系统中，由于不需要形成方向图对准有用信号，所以不需要ＤＯＡ信息。但是，到达天线阵的信号的ＤＯＡ信息在智能天线技术中却非常重要。因此，ＤＯＡ估计是非常关键的技术问题。

６．主要缺点

在密集的市区内，存在大量的多径传输，此时的天线阵会在不同方向接收到来自同一用户的相干信号，ＭＵＳＩＣ和ＥＳＰＲＩＴ算法无法分辨接收信号的到达方向。所以采用ＭＵＳＩＣ和ＥＳＰＲＩＴ算法估计ＤＯＡ的智能天线系统不能用于多径丰富的场合。

而分集接收其实是一种单用户的接收技术，通过增加空间和时间分集阶数来提高分集增益。但是当功率控制误差较大时，很可能接收机接收的是干扰信号，而不是有用信号，从而造成严重的“远近效应”。

７．适用场合

不同空间点上接收的信号包络的相关性将决定使用的空时处理技术。通常，大的角度扩展和增加天线阵的单元间隔会使天线接收到的信号之间的相关性降低，此时宜采用天线阵的空间分集接收技术；当角度扩展小、且用户数较少时宜采用智能天线技术。

在平坦的效区和乡村环境，多径分量少，而且干扰用户也不多，所以天线阵单元接收信号的相关性较强，此时可以利用智能天线技术形成主瓣对准用户，在干扰方向上形成零陷。而分集接收技术更适合多径丰富的城市、购物中心或室内环境。

三、结语

本文分析了信道的空时传输特性以及ＣＤＭＡ系统存在的主要问题，由此给出了智能天线和空间分集接收技术的工作原理和两者的区别。智能天线技术主要应用于干扰用户较少，以及角度扩展不大的场合，它利用接收信号之间的相关性自适应地形成波束，在有限方向上接收信号，减少了ＣＤＭＡ系统接收到的干扰和多径信号，从而抑制了ＭＡＩ和ＩＳＩ；使用ＭＵＳＩＣ和ＥＳＰＲＩＴ方法进行ＤＯＡ估计的智能天线不能应用于多径丰富的场合。空间接收分集技术适用于角度扩展大的场合，合并不相关的接收信号以抑制空间选择性衰落，并不能减少ＭＡＩ和多径信号的数目，但是可以从总体性能上抑制ＭＡＩ、ＩＳＩ和ＩＣＩ，改善系统的ＳＩＮＲ。

智能天线和空间分集接收（三）

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