智能天線為無線局域網(wǎng)添加精彩

　　擁有固定波束和自適應(yīng)天線陣的智能天線能夠為WLAN（無線局域網(wǎng)）提供范圍擴大、多徑分集、干擾抑制和增加的容量等功能。
 
　　隨著基于IEEE 802.11b（Wi-Fi）標(biāo)準(zhǔn)的廉價的、每秒速度達(dá)11MB的高性能產(chǎn)品的深入普及，WLAN已經(jīng)成為家庭和企業(yè)不可分割的一部分。僅舉幾個例子：無論你在家里、辦公室、機場、火車上和零售商店中，到處都有可以接入WLAN的接入點。
 
WLAN爆炸式增長
 
　　WLAN技術(shù)爆炸式增長的原因在于那些目前可以買得到的使用方便的設(shè)備。廠商直接把Wi-Fi技術(shù)作為便攜式計算機和通信器等產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)配置也推動了WLAN技術(shù)的增長。無數(shù)的報告詳細(xì)介紹了WLAN和Wi-Fi的增長，所有的跡象都表明要繼續(xù)推進移動性和無線連接性的發(fā)展。
 
　　然而，盡管WLAN看起來無處不在并且非常現(xiàn)實，但是，許多因素限制了無線通信系統(tǒng)的性能和容量。這些因素包括：有限的頻譜、時延擴展、同信道干擾和多徑衰減。這些因素將導(dǎo)致最終用戶會遇到整個音域的服務(wù)質(zhì)量問題，包括從根本就沒有聲音到極快的傳輸速度等許多問題。最終用戶可以在距離接入點很遠(yuǎn)的地方使用這個技術(shù)，可以在一個墻的后面、在一個“死角”或者使用一臺筆記本電腦工作。事實上，網(wǎng)絡(luò)管理員經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)WLAN在實際應(yīng)用時往往達(dá)不到預(yù)期的傳輸距離。
 
　　市場營銷資料往往都是根據(jù)廠商在理想環(huán)境中的技術(shù)規(guī)范編寫的。例如，一家廠商可能會指出，這個無線系統(tǒng)的傳輸距離是300英尺。然而，正如常識顯示的那樣，墻壁、桌子和文件柜等障礙物都可以減少無線通信在某個方向的傳輸距離，使無線通信在一些方向的覆蓋范圍不一致。
 
智能天線來解決問題
 
　　為了解決這個問題，克服老式產(chǎn)品中缺陷的一個技術(shù)就是采用一種新的劃算的智能天線技術(shù)。智能天線能夠壓制干擾信號、抗信號衰減和提高信號傳輸距離，從而提高無線系統(tǒng)的性能和容量。雖然智能天線改善了WLAN的性能，但是，各種空間處理技術(shù)在各種類型的系統(tǒng)中有不同的優(yōu)勢和劣勢，因此，全面了解各項技術(shù)是非常重要的。
 
　　智能天線一般定義為多波束天線或自適應(yīng)陣天線，能夠跟蹤用戶在環(huán)境中的移動，還能夠跟蹤環(huán)境的變化。這兩種基本類型的智能天線請見圖1。
 

圖1 多波束和自適應(yīng)陣天線
 
　　多波束天線--多波束（相位陣列）天線組成幾個窄波束并且使用波束選擇器選擇向信號功率最強的接收方傳輸波束。
 
　　自適應(yīng)天線陣--這種信號由幾個天線單元接收，每一個單元都采用相同的天線模式，接收的信號經(jīng)過加權(quán)和結(jié)合在一起之后組成輸出的信號。
 
　　多波束天線的應(yīng)用比較簡單，因為波束成形器是固定的。這樣，波束選擇每隔幾秒鐘才需要進行一次以便解釋用戶的移動，而自適應(yīng)天線陣必須計算復(fù)雜的波束成形加權(quán)，計算速度之快至少要超過信號的衰減率。這就意味著每個普通用戶僅占用幾赫茲的頻率。
 
　　這兩種智能天線都能夠通過提供更高的天線增益顯著地改善無線系統(tǒng)的性能。這兩種技術(shù)的關(guān)鍵區(qū)別在于多波束天線僅在視距系統(tǒng)中提供M（本文中的“M”是指天線單元或者智能天線中波束的數(shù)量）增益。在非視距系統(tǒng)中，例如在室內(nèi)環(huán)境或者具有很多多路徑戶外環(huán)境中，接收的信號可以通過許多路徑和角度到達(dá)。因此，這種信號能量也許不是集中在一個波束。于是，增益將減少。
 
　　然而，自適應(yīng)天線陣無論在什么環(huán)境（視距或者多路徑）下都能夠達(dá)到全面的M增益。自適應(yīng)天線陣還提供M倍的分集增益（本文將詳細(xì)介紹這個問題）以緩解多路徑衰竭的影響。多波束天線不能提供這種好處。最后，通過在發(fā)射機和接收機上都使用M自適應(yīng)天線，MIMO（多入多出）技術(shù)還可以用來將數(shù)據(jù)數(shù)率提高M倍。這是為下一代WLAN的IEEE 802.11n標(biāo)準(zhǔn)提出的建議。在這個提議的標(biāo)準(zhǔn)中，很可能讓兩個或者兩個以上的收發(fā)天線與MIMO技術(shù)一起使用以提供每秒100MB以上的數(shù)據(jù)傳輸速率（某些802.11n建議考慮數(shù)據(jù)數(shù)率超過每秒500MB）。
 
自適應(yīng)天線陣的益處
 
　　對于為多徑衰落提供分集增益的自適應(yīng)天線陣來說，每個天線單元的衰落應(yīng)該是接近獨立的。然而，各個天線衰落的相關(guān)性在性能下降超過1dB之前最高可達(dá)0.7dB。實際上，這種相關(guān)性能夠很容易地保持在這個水平之下，可采取如下分集措施：