關(guān)于智能天線的用途及優(yōu)點(diǎn)詳解

移動(dòng)通信信道傳輸環(huán)境較惡劣，多徑衰落、時(shí)延擴(kuò)展造成的符號(hào)間串?dāng)_ISI（Inter-Symbol Interference）、FDMA TDMA系統(tǒng)（如GSM）由于頻率復(fù)用引入的同信道干擾（CCI，Co-Channel Interference）、CDMA系統(tǒng)中的MAI（Multiple Access Interference）等都使鏈路性能、系統(tǒng)容量下降，我們熟知的均衡、碼匹配濾波、RAKE接收、信道編譯碼技術(shù)等都是為了對(duì)抗或者減小它們的影響。這些技術(shù)實(shí)際利用的都是時(shí)、頻域信息，而實(shí)際上有用信號(hào)、其時(shí)延樣本（delay version）和干擾信號(hào)在時(shí)、頻域存在差異的同時(shí)，在空域（入射角DOA，Direction Of Arrival）也存在差異，分集天線（antenna diversity）、特別是扇形天線（sector antenna）可看作是對(duì)這部分資源的初步利用，而要更充分地利用它只有采用智能天線技術(shù)。

智能天線是一種升縮性較好的技術(shù)。在移動(dòng)通信發(fā)展的早期，運(yùn)營(yíng)商為節(jié)約投資，總是希望用盡可能少的基站覆蓋盡可能大的區(qū)域，這就意味著用戶的信號(hào)在到達(dá)BTS（基站收發(fā)信設(shè)備）前可能經(jīng)歷了較長(zhǎng)的傳播路徑，有較大的路徑損耗（path loss），為使接收到的有用信號(hào)不至于低于門限，要么增加移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率、要么增加基站天線的接收增益，由于移動(dòng)臺(tái)（特別是手機(jī)）的發(fā)射功率通常是有限的，真正可行的是增加天線增益，相對(duì)而言用智能天線實(shí)現(xiàn)較大增益比用單天線容易。

而在移動(dòng)通信發(fā)展的中、晚期，為擴(kuò)大系統(tǒng)容量、支持更多用戶，需要收縮小區(qū)范圍、降低頻率復(fù)用系數(shù)提高頻率利用率，通常采用的方法是小區(qū)分裂和扇區(qū)化，隨之而來的是干擾增加，原來被距離（其實(shí)是借助路徑損耗）有效降低的CCI和MAI較大比例地增加了。但利用智能天線，借助有用信號(hào)和干擾信號(hào)在入射角度上的差異，選擇恰當(dāng)?shù)暮喜?quán)值，形成正確的天線接收模式，即將主瓣對(duì)準(zhǔn)有用信號(hào)，低增益副瓣對(duì)準(zhǔn)主要的干擾信號(hào)，從而可更有效地抑制干擾，更大比例地降低頻率復(fù)用因子（比如在GSM中使復(fù)用因子3成為可能），和同時(shí)支持更多用戶（CDMA中）。從某種角度我們可將智能天線看作是更靈活、主瓣更窄的扇形天線。

智能天線的又一個(gè)好處是可減小多徑效應(yīng)，CDMA中利用RAKE接收機(jī)可對(duì)時(shí)延差大于一個(gè)碼片的多徑進(jìn)行分離和相干合并，而借助智能天線可以對(duì)時(shí)延不可分但角度可分的多徑進(jìn)行進(jìn)一步分離，從而更有效減小多徑效應(yīng)。

采用智能天線技術(shù)的主要目的是為了更有效地對(duì)抗移動(dòng)通信信道，而時(shí)分、碼分多址系統(tǒng)的信道傳輸環(huán)境從本質(zhì)上講是一樣的，所以除了具體算法上的差異外，智能天線可廣泛應(yīng)用于各種時(shí)分、碼分多址系統(tǒng)，包括已商用的第二代系統(tǒng)，即是一種廣泛適用的系統(tǒng)。

智能天線另一個(gè)可能的用途是進(jìn)行緊急呼叫定位，并提供更高的定位精度，因?yàn)樵讷@得可用于定位的時(shí)延、強(qiáng)度等信息的同時(shí)，它還可獲得波達(dá)角信息。

智能天線可以明顯改善無線通信系統(tǒng)的性能，提高系統(tǒng)的容量。具體體現(xiàn)在下列方面：

提高頻譜利用率。采用智能天線技術(shù)代替普通天線，提高小區(qū)內(nèi)頻譜復(fù)用率，可以在不新建或盡量少建基站的基礎(chǔ)上增加系統(tǒng)容量，降低運(yùn)營(yíng)商成本。

迅速解決稠密市區(qū)容量瓶頸。未來的智能天線應(yīng)能允許任一無線信道與任一波束配對(duì)，這樣就可按需分配信道，保證呼叫阻塞嚴(yán)重的地區(qū)獲得較多信道資源，等效于增加了此類地區(qū)的無線網(wǎng)絡(luò)容量。

抑制干擾信號(hào)。智能天線對(duì)來自各個(gè)方向的波束進(jìn)行空間濾波。它通過對(duì)各天線元的激勵(lì)進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化天線陣列方向圖，將零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)干擾方向，大大提高陣列的輸出信干比，改善了系統(tǒng)質(zhì)量，提高了系統(tǒng)可靠性。對(duì)于軟容量的CDMA系統(tǒng)，信干比的提高還意味著系統(tǒng)容量的提高。

抗衰落。高頻無線通信的主要問題是信號(hào)的衰落，普通全向天線或定向天線都會(huì)因衰落使信號(hào)失真較大。如果采用智能天線控制接收方向，自適應(yīng)地構(gòu)成波束的方向性，可以使得延遲波方向的增益最小，降低信號(hào)衰落的影響。智能天線還可用于分集，減少衰落。

實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)定位。采用智能天線的基站可以獲得接收信號(hào)的空間特征矩陣，由此獲得信號(hào)的功率估值和到達(dá)方向。通過此方法，用兩個(gè)基站就可將用戶終端定位到一個(gè)較小區(qū)域。由于目前蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)只能確定移動(dòng)臺(tái)所處的小區(qū)，因此移動(dòng)臺(tái)定位的實(shí)現(xiàn)可以使許多與位置有關(guān)的新業(yè)務(wù)得以方便地推出，而發(fā)展新業(yè)務(wù)是目前移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商提升ARPU值、加強(qiáng)自身競(jìng)爭(zhēng)力的必然手段