智能天線運用于當(dāng)代移動通信

朱穎嵐

1.蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院，江蘇蘇州 215006

2.蘇州建設(shè)交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇蘇州 215104

通信技術(shù)的發(fā)展極大地影響著人類社會的進(jìn)步，高效、便捷、精準(zhǔn)的通信技術(shù)對于加快社會運行效率以及便利人們的生活意義重大，而現(xiàn)代社會對移動通信技術(shù)的要求也越來越高，一方面通信盲區(qū)要不斷縮減，同時通信質(zhì)量以及通信涵蓋范圍都須有大幅上升。近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)、通信等領(lǐng)域的突破式發(fā)展，移動通信領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸不斷被打破，越來越多的新型通信技術(shù)開始規(guī)?；貞?yīng)用到移動通信之中，在這方面，智能天線便是突出的一類。

眾所周知，天線是移動通信技術(shù)的基礎(chǔ)性元件，作為電磁波傳播的載體和接收端，天線可以在移動通信中承擔(dān)電磁波輻射和接受電磁波感應(yīng)的作用，從而實現(xiàn)移動通信的信號傳遞。因此，雖然構(gòu)成簡單，天線卻是是目前移動通信必須采用的元件。

智能天線是在傳統(tǒng)天線的基礎(chǔ)之上逐步研發(fā)的，它是由一個天線陣列和一組波束形成的網(wǎng)絡(luò)組成的，雖然基本原理類似，但是和傳統(tǒng)天線有著很大的差別。結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，尤其是在抗干擾能力、頻率使用優(yōu)化組合性等方面表現(xiàn)良好，因而在移動通信中逐漸受到重視并開始規(guī)?；茝V使用。

1 多種接入模式，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)使用范圍和利用率

智能天線提供包括模擬接入和數(shù)字接入在內(nèi)的多種接入方式，這些方式和目前在移動通信領(lǐng)域逐步更新?lián)Q代的CDMA、3G網(wǎng)絡(luò)等有著良好的嵌入性（表1）。由于目前的CDMA和3G網(wǎng)絡(luò)普遍采用基于移動通信網(wǎng)絡(luò)的多址接入技術(shù)，而網(wǎng)絡(luò)地址是隨機(jī)分配的，所以接收端的信號并不完全同步，同時由于各種網(wǎng)絡(luò)的使用頻率存在“串頻”現(xiàn)象，所以導(dǎo)致用戶偶爾會受到干擾。而智能天線可以在多種接入模式中優(yōu)化選擇，同時與幾乎現(xiàn)有和正在研發(fā)的所有移動通信模式配對，于是安裝智能天線額移動通信終端，可以實現(xiàn)自動選網(wǎng)、自動優(yōu)化頻率，大大提高了通信質(zhì)量，即使在地下室等傳統(tǒng)的信號屏蔽區(qū)，也可以通過智能組網(wǎng)使用相應(yīng)的接入模式和頻率，極大地擴(kuò)充了移動通信的使用范圍。

表1 智能天線與移動通信適用配對表

2 發(fā)射耗能降低，多址分配加強(qiáng)

正如前文所言，多址分配是目前移動通信的發(fā)展趨勢，而智能天線在這方面便有著極大的優(yōu)勢。智能天線可以發(fā)射多路信號，且波束極窄，可以跟隨用戶移動，在這樣的情況之下，無線信號的干擾比得到明顯提高，發(fā)射耗能得到降低，這既可以降低輻射，也可以是移動通信終端使用時間變得更長。智能天線的多路信號和極窄波束還可以提供空分多址（SDMA），這一多址技術(shù)還可以與目前其他的多址技術(shù)銜接使用，于是在智能天線的作用下，移動通信的信號除了傳統(tǒng)的頻率、通信網(wǎng)絡(luò)識別之外，還可通過地址嗎識別，這樣便大大提高了通信的精準(zhǔn)性，串頻、串線等現(xiàn)象將大幅下降。

3 優(yōu)化移動通信網(wǎng)絡(luò)流量

未來的移動通信必將朝著動態(tài)化、影像化的途徑發(fā)展，而這些通信模式將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)流量，目前這已成為嚴(yán)重限制3G技術(shù)、可視電話等技術(shù)推廣和進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。在這方面，因為智能天線的頻譜利用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)通信，有望成為擺脫頻譜資源限制，解決這一技術(shù)難題的方向，智能天線通過增加系統(tǒng)SDMA（空分多址）的能力，“能夠有效地緩解3G系統(tǒng)中容量與網(wǎng)內(nèi)干擾之間的矛盾，很大程度地提高系統(tǒng)對空中無線頻譜資源的利用能力”。[1]

4 推動移動通信的智能化

由于智能天線在通信范圍內(nèi)范圍為“跟蹤性的極窄波束輻射”,頻譜資源可以多次重復(fù)使用，,且具備跟蹤性和良好的定位性，這些可以使得我們的通信變得智能化，一方面可以實現(xiàn)通信的自動換頻和自動定位，更可以實現(xiàn)對物體的操作，2008年的ITU國際電信聯(lián)盟高新通信技術(shù)峰會便預(yù)測，物與物之間通過智能天線主動進(jìn)行數(shù)據(jù)交流不再遙不可及，今后大量的信息將在無生命的物間流動，從而形成一個更大更復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)。

物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)是無線射頻標(biāo)簽（RFID），作為一種微型智能天線，ID信息存儲在微電子芯片內(nèi)，對標(biāo)簽信息的讀取是通過非接觸式的無線射頻信號，而非電流傳輸或是可見光的照射。沒有生命的物體被貼上或者嵌入這樣的RFID標(biāo)簽，就成為能夠被RFID射頻識別器識別的信息節(jié)點，而利用覆蓋全球的互聯(lián)網(wǎng)連接的大量閱讀器和無數(shù)移動的標(biāo)簽就組成了物聯(lián)網(wǎng)。通過這樣的物聯(lián)網(wǎng)，我們可以實現(xiàn)自動、實時地對各種物體進(jìn)行識別、定位、追蹤和配送。

RFID閱讀器和射頻標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)傳遞是通過無線通信進(jìn)行的，通信距離一般從幾毫米到幾十米，這種通信在國際上被稱為近場通信（NFC），NFC區(qū)別于傳統(tǒng)的電信通信，采用非接觸式通信，不產(chǎn)生電信費用。作為一個全新的通信領(lǐng)域，目前我們的RFID技術(shù)還并不十分成熟，但是基于其強(qiáng)大的功能，未來發(fā)展空間巨大。

智能天線是一個復(fù)雜且龐大的體系，相信隨著我們研究的深入，其必將在包括移動通信領(lǐng)域在內(nèi)的諸多領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用，并推動移動通信技術(shù)的變革。

[1]李小強(qiáng)，胡健棟.未來移動通信中的智能天線技術(shù)[J].移動通信，2009(1).

[2]林敏，龔錚權(quán).智能天線及其在移動通信中的應(yīng)用[J].電信快報，2008(2).

[3]向衛(wèi)東，姚彥.智能天線及其在無線通信中的應(yīng)用[J].微波與衛(wèi)星通信，2007(2).

[4]Toby Haynes.先進(jìn)的DSP結(jié)構(gòu)對無線基站大有裨益[J].環(huán)球通信，2007(1).