移動(dòng)通信中智能天線的應(yīng)用

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步，通信對(duì)器件、部件的要求也越來(lái)越高。智能天線正是適應(yīng)通信發(fā)展而產(chǎn)生的新事物。它在衛(wèi)星通信、無(wú)線接入、移動(dòng)通信、軍事通信等系統(tǒng)中，均有著其重要應(yīng)用，智能天線具有抗干擾能力強(qiáng)、頻率利用率高等一系列優(yōu)點(diǎn)。它同樣起著電磁波的輻射和感應(yīng)作用，智能天線是一個(gè)嶄新的概念被公認(rèn)為是未來(lái)移動(dòng)通信的一種發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】智能天線；移動(dòng)通信；發(fā)展

1、天線的發(fā)展——智能天線

智能天線是利用數(shù)字信號(hào)處理信號(hào)發(fā)射的一種方式，通過(guò)特定軟件對(duì)信號(hào)的處理，產(chǎn)生定向波束，使得天線的主波束對(duì)準(zhǔn)用戶通信接收端，零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)的方向。這種技術(shù)能夠最大限度的為用戶提更有效資料，并抑制干擾信號(hào)對(duì)用戶的不良影響。

1.1智能天線技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

智能天線的運(yùn)用能夠增加發(fā)射信號(hào)的覆蓋距離，擴(kuò)大覆蓋范圍，并且有更高的穿透力。覆蓋距離的加大和抗干擾能力的提高，可以減少蜂窩基站的布置數(shù)量，在滿足小區(qū)信號(hào)覆蓋強(qiáng)度的同時(shí)，減少前期設(shè)備投入的成本。智能天線技術(shù)能夠?yàn)椴焕硐胪ㄓ嵀h(huán)境中的信號(hào)擾動(dòng)與衰竭做出有益的反應(yīng)，避免接收端靈敏度降低而影響通話和數(shù)據(jù)交換質(zhì)量。智能天線有助于將不同用戶的上行信號(hào)隔離，避免相互擁塞，從而降低功率控制要求。智能天線可以按照信號(hào)來(lái)源主動(dòng)調(diào)整到信號(hào)來(lái)源的方向，以有效地覆蓋熱點(diǎn)地區(qū)。智能天線技術(shù)能夠提高系統(tǒng)負(fù)載容量，如果用戶信號(hào)在基站處是空間可分的，智能天線還可以從空間上分離信號(hào)，使得不同用戶共享同一頻譜資源，與傳統(tǒng)方法相比，這種技術(shù)可以使有限的頻譜支持更多的用戶。

1.2智能天線系統(tǒng)的分類

根據(jù)天線方向圖形可以分為兩類，切換波束系統(tǒng)和自適應(yīng)陣列系統(tǒng)。根據(jù)擴(kuò)容原理的不同，智能天線系統(tǒng)又可以分為兩類，軟擴(kuò)容智能天線和硬擴(kuò)容智能天線。在CDMA網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，軟擴(kuò)容天線可以提高系統(tǒng)的信噪比，所以根據(jù)給定的信噪比門限，它能夠支持和承載更多的用戶。在FDMA系統(tǒng)和TDMA系統(tǒng)中，智能天線能夠利用空間的分散能力，將多個(gè)角度的用戶統(tǒng)一管理為一個(gè)信道。硬擴(kuò)容實(shí)際上是一種信道再分技術(shù)，將一個(gè)傳統(tǒng)信道分成若干個(gè)空分信道，從而擴(kuò)大了通訊的容量。

1.3智能天線的組成

智能天線的布陣方式有平面陣、直線陣、圓陣。陣元間距一般取半波長(zhǎng)，如果間距過(guò)大會(huì)影響接收信號(hào)的相關(guān)性，間距過(guò)小則會(huì)形成不必要的柵瓣。

智能天線包括智能發(fā)射和智能接收兩個(gè)部分。首先是對(duì)DOA進(jìn)行估計(jì)，同時(shí)完成空間濾波，然后將發(fā)射信號(hào)形成數(shù)字波束，按特定的方向發(fā)射返回信號(hào)，以降低發(fā)射功率，并減少對(duì)其他移動(dòng)臺(tái)的干擾?？傁到y(tǒng)由高頻處理、中頻處理、波束形成三部分組成。高頻處理主要是將接受或發(fā)射信號(hào)進(jìn)行放大，中頻處理是將高頻信號(hào)進(jìn)行放大、混頻、變成模擬信號(hào)，然后采樣處理成數(shù)字信號(hào)送入數(shù)字信號(hào)處理器。波束形成部分是對(duì)A/D變換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行修正，控制波束使其處于最精確發(fā)射范圍。

2.智能天線在移動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

智能天線在新建基站中的應(yīng)用很廣泛，它在移動(dòng)通訊中的應(yīng)用可以分為基站的應(yīng)用和移動(dòng)臺(tái)的應(yīng)用。本文主要分析智能天線技術(shù)在基站的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。

2.1智能接收技術(shù)

在CDMA網(wǎng)絡(luò)中使用智能天線，特定的信道承載不同的用戶，因此存在多址干擾和碼間干擾。因此，必須要對(duì)這些不良信號(hào)進(jìn)行分析恢復(fù)。智能天線根據(jù)上行信號(hào)評(píng)估用戶空間位置和相關(guān)參數(shù)，從而對(duì)下行發(fā)射信息做出有效的反應(yīng)?，F(xiàn)在有兩種方法能夠使基站完成智能化接收，分別為基于信號(hào)時(shí)域結(jié)構(gòu)處理方法和基于高分辨率陣列信號(hào)處理方法。

2.2智能發(fā)射技術(shù)

為滿足圖形圖像語(yǔ)音等多媒體數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的需要，蜂窩系統(tǒng)中的信號(hào)發(fā)射功率一定要?jiǎng)討B(tài)控制，智能化發(fā)射根據(jù)用戶的時(shí)空差異，只給與每個(gè)用戶有效的下行信號(hào)，保證其不受同一信道中其他用戶的干擾。智能化發(fā)射也有兩種方法，即基于反饋和基于上行鏈路估計(jì)。前一種方法浪費(fèi)寬帶，應(yīng)用的沒(méi)有后一種方法廣泛。

2.3智能信道分配技術(shù)

在通話和各項(xiàng)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，高效的信道分配是保證信號(hào)質(zhì)量、合理利用資源的重要方式。隨著空分信道引人系統(tǒng)，它的動(dòng)態(tài)分配是技術(shù)難點(diǎn)之一。因?yàn)榭辗中诺离S著用戶的空間位置而變化，需要跟蹤用戶以便于及時(shí)作出反應(yīng)，所以說(shuō)，空分信道必須隨時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，與時(shí)、頻信道的分配相結(jié)合，結(jié)合高效的算法，適用用戶的移動(dòng)性。智能天線的基站越區(qū)切換非常靈活，它本身具有的功率調(diào)控功能比傳統(tǒng)功率控制技術(shù)更高效，能夠靈活的支持用戶智能信道分配。

2.4智能天線的發(fā)展前景

智能天線技術(shù)因?yàn)槠涮赜械闹鲃?dòng)調(diào)節(jié)和智能處理功能，能夠給用戶提更更高質(zhì)量的通訊服務(wù)，是未來(lái)通訊業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。下一代智能天線技術(shù)的發(fā)展，除了在原有的功能基礎(chǔ)上進(jìn)行完善外，還會(huì)普及運(yùn)行到各種通訊類型。在新的移動(dòng)通訊基站建立時(shí)，開(kāi)始設(shè)計(jì)階段就要考慮智能天線的特性，以滿足更高質(zhì)量的通訊服務(wù)要求。未來(lái)的智能天線發(fā)展有以下幾個(gè)趨勢(shì)：

首先，智能天線系統(tǒng)的軟件處理能力將會(huì)進(jìn)一步提高，受益于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)內(nèi)對(duì)于高容量信號(hào)的采樣、分析、變頻等處理能力將會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)。從而減少對(duì)于硬件設(shè)施的依賴，最終降低智能天線的安裝成本。其次，智能天線技術(shù)的功能會(huì)進(jìn)一步完善，趨向于對(duì)單一用戶提供更為精細(xì)的服務(wù)，滿足用戶多媒體信號(hào)操作的需求。接著，智能天線技術(shù)將會(huì)結(jié)合3G網(wǎng)絡(luò)，依托新一代通訊標(biāo)準(zhǔn)，做到全時(shí)、全天候、全地域靈活反應(yīng)，針對(duì)大容量信息流能夠有效的做出應(yīng)對(duì)，避免網(wǎng)絡(luò)堵塞，讓無(wú)線用戶享受到專線的高質(zhì)量服務(wù)。最后，智能天線技術(shù)的理論支持將更為豐富，新一代技術(shù)解決方案能夠優(yōu)化信號(hào)采集與發(fā)射的性能，并進(jìn)一步提高無(wú)線信號(hào)的覆蓋強(qiáng)度與抗干擾、抗衰減性能，進(jìn)一步減少運(yùn)營(yíng)和養(yǎng)護(hù)成本，提升設(shè)備的穩(wěn)定性和壽命。

3.結(jié)語(yǔ)

相對(duì)于傳統(tǒng)天線發(fā)射技術(shù)而言，智能天線具有更為高效的數(shù)據(jù)傳輸能力，能夠給予用戶更高質(zhì)量的通訊服務(wù)。近幾年來(lái)，我國(guó)新建基站中采用智能天線的比重越來(lái)越大。雖然說(shuō)智能天線的成本比傳統(tǒng)發(fā)射接收技術(shù)較高，而且舊系統(tǒng)升級(jí)會(huì)花費(fèi)一定的成本，但是，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，它的使用減少了普通基站的數(shù)量，進(jìn)而減少了運(yùn)營(yíng)成本，是符合社會(huì)發(fā)展要求的新一代技術(shù)。伴隨著我國(guó)第三代移動(dòng)通訊技術(shù)的普及，智能天線一定會(huì)越來(lái)越多的被我們所使用。參考文獻(xiàn)

[1]朱近康.面向新一代移動(dòng)通信的智能移動(dòng)通信技術(shù)[J].電子學(xué)報(bào)，2009

[2]邱永紅，甘仲民.自適應(yīng)數(shù)字波束形成的抗干擾新技術(shù)[J].電信快報(bào)，2009

[3]林敏，龔崢.權(quán)智能天線及其在移動(dòng)通信中的應(yīng)用[J].電信快報(bào)，2005