探索智能天線技術(shù)

文章出處：http://www.fang1.net 作者：深圳市彼達(dá)通訊設(shè)備有限公司   人氣： 發(fā)表時間：2011年10月28日

在無線通信領(lǐng)域中，面臨著如何抗同道干擾及多徑衰落等諸多問題。智能天線利用數(shù)字信號處理的能力，合成天線陣列的輸入和輸出，以自適應(yīng)的方式發(fā)射和接收信號。也就是說，相應(yīng)于信號環(huán)境的改變，系統(tǒng)能自動改變其輻射方向圖，因而可大大提高系統(tǒng)容量、質(zhì)量及覆蓋范圍。

智能天線系統(tǒng)涵蓋如智能天線、相控陣、多路空分接入SDMA（Spatial Division Mulitiple Access、空間處理、數(shù)字波束成形以及自適應(yīng)天線等等多個方面。盡管如此，人們在習(xí)慣上還是將智能天線系統(tǒng)分為兩類，開關(guān)波束和自適應(yīng)陣列系統(tǒng)。

開關(guān)波束具有有限數(shù)目的、固定的、預(yù)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(yù)定義的、固定波束中選擇其一，檢測信號強度，當(dāng)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(yīng)天線具有無限數(shù)目的、隨時間調(diào)整的方向圖，該技術(shù)是目前最先進(jìn)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。

開關(guān)波束和自適應(yīng)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(yīng)天線系統(tǒng)能提供優(yōu)化增益。為了處理對方向敏感的信息，需要一個天線陣元陣列（通常４到１２個陣元），其輸入被合成，用于自適應(yīng)地控制信號的發(fā)射。天線陣元可以設(shè)計成線性的、環(huán)型的或是平板結(jié)構(gòu)，通常安裝在基站內(nèi)。

在智能天線技術(shù)中最復(fù)雜的應(yīng)用是ＳＤＭＡ。它采用先進(jìn)的處理技術(shù)去鎖定和跟蹤固定的或是移動終端，自適應(yīng)地把發(fā)射信號對準(zhǔn)用戶，遠(yuǎn)離干擾。采用這種自適應(yīng)技術(shù)能獲得較好的干擾抑制，有可能頻率的重復(fù)利用模式比標(biāo)準(zhǔn)的固定六角形的重復(fù)利用模式更有效。在本質(zhì)上，這種系統(tǒng)能夠根據(jù)多數(shù)用戶的位置自適應(yīng)地進(jìn)行頻率分配。

智能天線系統(tǒng)的目的是在通過無線電信號的集中發(fā)射來提高系統(tǒng)信號質(zhì)量的同時，通過提高頻率的重復(fù)利用來擴大容量。根據(jù)覆蓋范圍所需的可用功率的大小，對從多個天線接收到的信號進(jìn)行優(yōu)化合成，以集中能量發(fā)射，增大基站的覆蓋范圍，同時延長了手機待機時間。通過控制天線方向圖，提高了接收信號的Ｃ／Ｉ值，從而提高頻率復(fù)用率，減小簇的半徑，增加了容量。通過將來自陣列的信息合成，可使衰落和其它多徑傳輸中不希望有的結(jié)果最小化以降低成本，同時減小信道的有效時延擴展，支持較高的比特率，實現(xiàn)多徑抑制。另外，它還可以利用下行鏈路中多個天線輸入的合成，優(yōu)化可用的處理增益，降低功放成本，減小功耗，獲得較高的可靠性和功率效率。

智能天線技術(shù)還可以大大改善無線系統(tǒng)的性能以及減少用戶投資，能使ＰＣＳ、ＧＳＭ、ＷＬＬ（無線局域網(wǎng)）等的信號質(zhì)量和系統(tǒng)容量以及覆蓋范圍得到很大的提高。

考慮到目前空分多址接入技術(shù)的發(fā)展還不是十分成熟，為了解決頻譜日益緊張的問題，應(yīng)適當(dāng)考慮利用現(xiàn)有技術(shù)作為過渡，一個較好的方法就是采用固定的窄波束技術(shù)。對于頻分或時分多址接入方式，只要做好頻率規(guī)劃，可以復(fù)用距離很近的小區(qū)頻率，而不至于引起很強的小區(qū)間干擾。

由于ＳＤＭＡ引入空分多址后的容量改善要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于ＦＤＭＡ及ＴＤＭＡ，還具有容量共享等靈活性?？梢韵胂螅S著ＳＤＭＡ技術(shù)的成熟，它與ＣＤＭＡ技術(shù)的結(jié)合必然會成為潮流和趨勢，且可能成為第三代移動通信中多址技術(shù)的核心。