揭秘TD-SCDMA智能天线
3G TIMES
自从TD-SCDMA出现，许多人就对它持有怀疑的眼光。相对WCDMA和CDMA2000，它具有什么技术优势？能否扛起民族大旗？各种疑问一直不断。显然多年的技术研发，以及在奥运期间牛刀小试，达到3.5G的TD-SCDMA一定会不负众望，今天我们就来看看它最神奇的智能天线技术。
小知识：什么是智能天线技术？
智能天线（Smart Antenna）原名自适应天线阵列，最初主要用于雷达、声纳、抗干扰通信、定位等军事通信领域。近些年来，随着第三代移动通信技术（3G）的发展，智能天线技术也得到了深入的研究和应用，如今已经成为TD-SCDMA（以下简称TD）最有卖点的一个技术。智能天线实体是由多根天线阵元组成的天线阵列，从尺寸上看，TD室外基站普遍采用智能天线，天线尺寸要比之前普通的2G天线大两倍左右；从TD天线辐射的方向图来分，可分为定向智能天线阵、全向智能天线阵与扇区智能天线阵（图1）；从阵列上分，TD常见的有8阵列和6阵列智能天线。
智能天线都有哪些能耐？
相对于GSM等2G系统，TD等3G系统需要更高的频谱利用率，而采用智能天线就可以改变这一状况。此外，智能天线还可以显著地扩大系统容量，减少系统的干扰，提高天线增益、扩大覆盖范围。归纳起来，智能天线主要有四大技术优势：
1.提升系统容量
智能天线采用空分多址（SDMA）技术，可利用在信号传播方向上的差别，将同频率、同时隙、同码道的信号区分开来，成倍地提升系统容量。
小知识：什么是空分多址
空分多址SDMA（Space division multiple access)，也称为多光束频率复用。它通过标记不同方位的相同频率的天线光束来进行频率的复用。
2.提高频谱利用率
TD的智能天线不仅采用SDMA技术，还可以结合CDMA（码分多址）、TDMA（时分多址）和FDMA（频分多址）多址技术，可以将频谱利用率提高1~2倍。
小知识：码分多址和时分多址、频分多址的区别
CDMA是码分多址的英文缩写（Code Division Muitiple Access），是崭新的无线通信技术，原理是基于扩频技术将原始信号扩展带宽发送。而接收端把带宽信号换成原信息数据的窄带信号（即解扩），以实现信息通信。
中国联通、中国移动目前所使用的GSM移动电话网便是时分多址（Time division multiple access）和频分多址（Frequency division multiple access）的结合，相比码分多址，在容量和通话效果上有一定差距。
3.减少系统干扰
TD智能天线为了获得更高的增益，采用了波束赋型技术，波束赋型可有效降低小区间和小区内的干扰。
小知识：什么是波束赋形
通过调整阵列天线各阵元的激励，来使天线波束方向图形状有所变化，从而满足需求。
4.扩大覆盖范围
通过采用波束赋型技术，可提高天线增益，有效提高信号强度9dB，从而扩大信号覆盖范围。
在3G的三大标准中，TD虽然是唯一一个采用智能天线技术的标准，但是智能天线技术却遭受种种质疑：有知名教授对实现9dB增益的质疑；在某城市的TD测试中，智能天线遇到多数量的用户时出现质量不稳定；智能天线尺寸过大导致不安全隐患，特别是8阵列的智能天线。
为此，相关移动设备厂商对TD智能天线进行了一些改进，比如将8阵列的智能天线换成6阵列的智能天线、变单极化为双极化。但是，在改进的同时会影响到TD系统的性能。而MIMO技术无疑是解决这些问题的最佳方案，智能天线的未来将是多天线的MIMO，通过MIMO技术可以在通信链路两端均使用多天线，大大增加无线通信系统的容量，并有效地改善无线通信系统的性能。目前，MIMO技术已经成为TD-LTE和4G中的关键技术。
智能天线是怎么工作的？
简单地说，TD的智能天线主要包括天线阵列和数字信号处理器两大部分：天线阵列负责接收、发送信号，数字信号处理器负责通过自适应的算法实时地控制天线阵列的接收或发送（图2）。
在3G通信过程中，TD基站在接收到信号之后，数字信号处理器可根据上行信号的方向和强度，通过自适应的算法（有很多种，比较成熟的有非盲算法）动态调整各个天线阵元相位和幅度来改变阵列的方向图（没有固定的形状，随着信号及干扰而变化），并形成在空间针对用户的定向波束，主波束（即主瓣）对准用户信号到达方向（DOA），同时将低增益的旁瓣或零陷对准干扰信号方向（达到抑制干扰的目的），这个过程也就是常说的波束赋形。此波束会随用户移动而移动，始终跟踪用户，如同“月亮走，我也走”的景象（图3），而且可以有效地追踪多个用户。
最终，再由数字信号处理来决定基站发给3G手机用户的下行信号的方向和强度。
__NOTES_图3：TD智能天线就像是聚光灯
对智能天线三个关心的问题
1.TD天线比GSM天线辐射大？
因为TD基站的天线体积比GSM基站的天线要大，所以很多人会认为辐射也大于GSM天线。其实TD基站采用的是智能天线，只有在通话状态时才会产生电磁波，跟传统的GSM天线随时产生电磁波相比，辐射并没有增大。
2.智能天线同时能赋形几个？
智能天线的多个波束赋形是同时进行的，理论上有无数个。实际上，最多支持8个语音用户（12.2Kbps），16个数据用户（8.8Kbps）。
3.多波束天线阵是不是智能天线？
多波束天线阵不能算是真正的智能天线，智能天线必须是自适应的，可通过波束跟踪用户。