巴特勒天线阵的独立多波束固定方向数CDMA中SA工作原理.ppt

引言引言引言概述1、CDMA中SA工作原理、对多波束的要求SA的工作原理CDMA基站收信考虑：

1.r1DOA检测难度大；
2.TD-SCDMA一个时隙有8路CDMA语音，需8套DOA检测和定向接收，难度大；
3.定向接收基础上再实现3径信号的RAKE接收，复杂度需上升3倍，难度更大。CDMABS发信：
收发信时间间隔小，可用收信的MSDOA
利用SA将信号定向发到MS。
效果：MS收信号中无MPI、MAI，CDMA的频谱利用率得到大幅提升。
CDMA自干扰；即MPI、MAI，基带处理产生，只能用空分多址（SDMA）消除。
SDMA天线：抛物面，定向反射，偶极子阵
偶极子阵(SA)；非理想SDMA

对理想同频CDMA系统多个用户的发信波束要求。假定8个用户处在与BS等距离的多个不同方向上，所以各独立波束的幅度相等。
独立波束:各波束上只载有各用户的语音信号C1、C2…C8。才能消除多用户干扰。
SA的多波束独立赋形：实现SDMA，消除MAI。一副发信SA无法实现这种多波束独立赋形作用，可以用8副SA实现。2、SA的实现方法8阵元圆阵的主瓣指向时，第n个阵元收信电流的相位为：

取
则有：
表示SA接收与BS为方向的MS发信号时，第n个阵元收信电流的内在或固有相位;若存在多个方向收信号，则有多个。图2智能天线工作原理图2给出SA的收信原理。
改变外接移相器组中的值，当，各路收信号载波在M处同相迭加，定义为期望收信号载波的同相分集接收，取得SA的分集接收增益：

收信方向:由外接移相器组的值决定，与天线的内在相位无关。图3给出由图2的SA原理图得到的、某个处在180°用户的收波束赋形图。图3：SA在180°方向产生最强波束，180°两侧存在一些旁瓣，旁瓣的位置和幅度固定，不可改变。
SA=非理想SDMA：也接收非180°的入射波，幅度低，产生小的CDMA自干扰。
图3中的波束赋形：利用波干涉产生，不可能产生图1(a)的理想波束。
抛物面、定向反射天线：产生图1(a)理想波束。
若收信号基带处理中引入其它波束赋形算法，可能得到比图3更好的波束赋形效果。
发信波束赋形:只能用波干涉原理实现。
8阵元SA:图3的收波束赋形图可用于发信。
无法引入收信的基带处理方法，欲取得9dB增益，则它的形状无法改变。3、CDMASA的收发互易性研究4.12阵元SA的发信虚拟实验图4：CDMABS对同频、不同方向2MS利用2AESA实现定向发送。
设、与BS距离相等、处于不同的方向。
图4标识：
，:对应于或“+1”或“-1”的2PSK调制用数字序列；
，:载波移相器；
，:SA的耦极子阵元，相距约λ/2。实验1：单路信号的SA定向发送实验

实验步骤:
1、合上,,取=1,调使处收到的发信电波和同相迭加，取得最大收信号。
：给出载波和间的相位差为。
决定发信方向，在发信期间应不变。
：收到的、无法同相迭加，合成信号较小，体现SA波束赋形的定向发送作用。2、取=-1时，，
；
取=1时，，；
任意码元期间，和间相差始终保持为。
：两路收信号T1和T2保持同相迭加。
决定发信方向，波束赋形图与图3类似。实验2：2路不同方向信号的SA定向发送
实验步骤：
1、合上、、、，取＝=1，有

合成载波、的发信方向：由决定。取==-1，此时，

期间，与、的合成波相比，有固定相差。
发信方向：由决定。2、当时，有

与的相差是，
发信方向：由决定。实验结果：2码道的合成载波和的主瓣指向，使主瓣方向从应有方向偏移，比不用SA时更差。
波束赋形图：与图1(b)类似。
图1(b)：主瓣和旁瓣上都带有2个CDMA码道的信号，无空分多址作用。
多个码道工作：SA的发信主瓣指向多个码道应有方向的平均值，造成该方向上相邻小区的较大干扰。实验结论：

SA的同频多码道收信：可用一副SA，多套加权电路，即移相电路实现多个码道的定向收信。
发信：不能用SA。
频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA）：可用SA。

4.2同载波2方向2路AM信号的定向发信和的载波相位差:不变，满足定向发信要求。
波束赋形图：类似图3，主瓣和旁瓣的幅度将随的幅度改变，它们间的比例保持不变。

2、2路AM信号输入图4的SA定向发送电路时，有其中

和在发信期间的相位差:随2路调制信号的幅度变化而变化。
实验结论：
定向发送条件:载波和的相位差
在发信期间保持恒定，因此有2路AM信号
输入时无法实现定向发送。
QAM信号、有功率控制的QPSK信号等都
可以分解为2路正交的AM信号。根据上面的结
果，取任何调制信号时都必须在时分多址、频分多址的基础上才能用一副SA实现多路信号不同方向上的定向发送。4、巴特勒天线阵的独立多波束固定方向发送能力由无源传输线网络(图5(a)所示