探索智能天線技術

文章出處：http://56733.cn 作者：深圳市彼達通訊設備有限公司   人氣： 發(fā)表時間：2011年10月28日

在無線通信領域中，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，以自適應的方式發(fā)射和接收信號。也就是說，相應于信號環(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天線等等多個方面。盡管如此，人們在習慣上還是將智能天線系統(tǒng)分為兩類，開關波束和自適應陣列系統(tǒng)。

開關波束具有有限數(shù)目的、固定的、預定義的方向圖，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。它從幾個預定義的、固定波束中選擇其一，檢測信號強度，當移動臺越過扇區(qū)時，從一個波束切換到另一個波束。

自適應天線具有無限數(shù)目的、隨時間調(diào)整的方向圖，該技術是目前最先進的智能天線方法，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。

開關波束和自適應天線這兩種系統(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，用于自適應地控制信號的發(fā)射。天線陣元可以設計成線性的、環(huán)型的或是平板結(jié)構(gòu)，通常安裝在基站內(nèi)。

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

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，應適當考慮利用現(xiàn)有技術作為過渡，一個較好的方法就是采用固定的窄波束技術。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遠大于ＦＤＭＡ及ＴＤＭＡ，還具有容量共享等靈活性。可以想象，隨著ＳＤＭＡ技術的成熟，它與ＣＤＭＡ技術的結(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的核心。