探索智能天線技術(shù)

在無(wú)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(wèn)題。智能天線利用數(shù)字信號(hào)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(hào)。也就是說(shuō)，相應(yīng)于信號(hào)環(huán)境的改變，系統(tǒng)能自動(dòng)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(gè)方面。盡管如此，人們?cè)诹?xí)慣上還是將智能天線系統(tǒng)分為兩類(lèi)，開(kāi)關(guān)波束和自適應(yīng)陣列系統(tǒng)。

開(kāi)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(gè)固定的波束，在特定的方向上提高靈敏度。它從幾個(gè)預(yù)定義的、固定波束中選擇其一，檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)越過(guò)扇區(qū)時(shí)，從一個(gè)波束切換到另一個(gè)波束。

自適應(yīng)天線具有無(wú)限數(shù)目的、隨時(shí)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(hào)處理算法，可以有效地跟蹤、鎖定各種類(lèi)型的信號(hào)，動(dòng)態(tài)抑制其干擾到最小，而所希望的信號(hào)最大。

開(kāi)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(hù)的位置來(lái)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(duì)方向敏感的信息，需要一個(gè)天線陣元陣列（通常４到１２個(gè)陣元），其輸入被合成，用于自適應(yīng)地控制信號(hào)的發(fā)射。天線陣元可以設(shè)計(jì)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(dòng)終端，自適應(yīng)地把發(fā)射信號(hào)對(duì)準(zhǔn)用戶(hù)，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(hù)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(guò)無(wú)線電信號(hào)的集中發(fā)射來(lái)提高系統(tǒng)信號(hào)質(zhì)量的同時(shí)，通過(guò)提高頻率的重復(fù)利用來(lái)擴(kuò)大容量。根據(jù)覆蓋范圍所需的可用功率的大小，對(duì)從多個(gè)天線接收到的信號(hào)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(shí)延長(zhǎng)了手機(jī)待機(jī)時(shí)間。通過(guò)控制天線方向圖，提高了接收信號(hào)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(guò)將來(lái)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(shí)減小信道的有效時(shí)延擴(kuò)展，支持較高的比特率，實(shí)現(xiàn)多徑抑制。另外，它還可以利用下行鏈路中多個(gè)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(wú)線系統(tǒng)的性能以及減少用戶(hù)投資，能使ＰＣＳ、ＧＳＭ、ＷＬＬ（無(wú)線局域網(wǎng)）等的信號(hào)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(wèn)題，應(yīng)適當(dāng)考慮利用現(xiàn)有技術(shù)作為過(guò)渡，一個(gè)較好的方法就是采用固定的窄波束技術(shù)。對(duì)于頻分或時(shí)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(qiáng)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。可以想象，隨著ＳＤＭＡ技術(shù)的成熟，它與ＣＤＭＡ技術(shù)的結(jié)合必然會(huì)成為潮流和趨勢(shì)，且可能成為第三代移動(dòng)通信中多址技術(shù)的核心。