智能天線技術在無線通信中的應用

【摘 要】當今社會通訊相當發(fā)達，手機，互聯(lián)網(wǎng)等其它的一些多媒體通信技術應用與社會生活之中。本文簡單介紹了陣列信號與無線信道模型和智能天線的基本理論，闡述了向量信道模型和無線傳播環(huán)境下天線陣列接收時的信道特征。分析了天線陣列最優(yōu)波束和恒模算法形成技術，深入研究了無線多徑環(huán)境下自適應陣列的性能。智能天線技術的發(fā)展，在我國華為走在了最前面。智能天線已經(jīng)成為了通信領域研究范圍的一個熱點話題。

【關鍵詞】智能天線；無線技術；波束

在當今社會，無線通信技術已經(jīng)相當發(fā)達。手機發(fā)射信號、無線電發(fā)射信號、收音機的波段發(fā)射信號、電視的接收信號，還有衛(wèi)星接收信號等等都交叉在一起，錯綜復雜。這些信號，用肉眼是根本無法看見的，它是通過空氣中的傳導物質進行傳播與接收的。在信號環(huán)境錯綜復雜的環(huán)境下，如何能避免信號的不被干擾和接收的順暢，需要智能天線加密技術的快速發(fā)展。本文就是針對這方面的問題進行的探討。

一、簡單介紹一下智能天線技術的原理

大家都會使智能儀器和一些智能無線通信設備，但是對于它的內在的工作原理可能就一無所知了。智能天線技術的工作原理其實很發(fā)雜，這里做一個簡單的解釋。智能天線其實也是一個有規(guī)律的矩陣模式，按照單元組成的定向有規(guī)律的波束。一方發(fā)射的同時，另一方能進行準確的接收。這其中需要大量刪除無用的信號來抑制錯宗復雜的信號干擾。每一種特殊的信號，都會有一個與之相匹配的波段和頻率，都有長度和寬度，按一定的相位發(fā)射出去。智能天線應該能夠自動調整天線陣列加權向量，使得期望信號的性能達到最佳狀態(tài)。

二、智能天線的優(yōu)點和缺陷

（一）智能天線的優(yōu)點

智能天線可以明顯改善無線通信系統(tǒng)的性能。首先可以對頻譜利用率的提高。舊式的無線天線技術需要大量的輔助基站予以配合，需要幾公里就需要建一個基站進行信號傳導，否則信號在傳輸?shù)倪^程中就會失真。而智能天線技術的普及并且逐漸取代了普通天線的使用，這樣可以提高整個無線通信的內外頻譜的使用率，可以在不新建或盡量少建基站的基礎上增加系統(tǒng)容量，從而充分的降低了移動運營商的成本支出。其次，智能天線可以對來自于高空的信號進行空間的準確濾波，它通過激勵天線元的相位來進行調整和組配，優(yōu)化零點干擾方向，抑制干擾信號[2]。最后就是它的強大的信號抗衰弱性能。信號在傳輸?shù)倪^程中信號會不斷地進行遞減，最終會出現(xiàn)信號不清楚，時斷時續(xù)失真的狀況，這是高頻無線通信的主要問題所在。如果采用智能天線控制接收方向，自然而然的對波束就會形成定向傳導的方向性，可以使得延遲波束方向的增益逐漸減小，信號衰落的情況不復存在。所以說智能天線的應用具有很高的實用性，市場前景廣大。

（二）智能天線的缺點

智能天線相對于高頻天線來講具有很高的實用性和效率性，而且在性能優(yōu)化和成本下降方面都有很好的控制作用。但是它畢竟也屬于新興事物的范疇，也必然會有自身的問題存在。例如說校準天線技術的屏障、波束的復雜性、幀結構的下行通道及有關的很多物理層面的技術等等，都需要用一定的標準來予以定義和衡量。技術上也有待更新。3G業(yè)務的發(fā)展、4G業(yè)務的發(fā)展都需要智能天線技術與之相配套，以便于更好的發(fā)揮網(wǎng)絡傳輸速率的優(yōu)勢。

三、智能天線的應用

智能天線的發(fā)展在世界上也有五六十年的歷史了，但隨著無線通信技術及業(yè)務的發(fā)展到今天智能天線已經(jīng)取得了長足的進步與發(fā)展。它可以提高通話質量，減少電磁污染，且在全球領域都有著廣泛的應用空間。

（一）在數(shù)字領域的應用

智能天線用于車載導航儀的事例已經(jīng)相當常見，在導航儀中輸入要查找的地域都能馬上找出，都是用衛(wèi)星無線傳感系統(tǒng)來完成的。尤其是在倒車雷達領域，應用的更加普遍。還有就是在數(shù)字電視方面的應用。等離子數(shù)字電視、液晶電視等等都得益于結合無線信號處理技術的應用，實現(xiàn)了數(shù)字通信與計算機通信的有效互通。在數(shù)字領域的應用不僅能抗衰落、抗干擾，還能充分利用衛(wèi)星傳導信號極大地提高信號接收的可靠性和準確性。智能天線系統(tǒng)還能夠在幾毫秒時間內就能鎖定你所在的位置，形成方向波束圖零點精準定位，對抑制脈沖干擾信號影響巨大[3]。陣列接收時的SCDMA信號模型和基于擴頻數(shù)碼濾波方法的波束形成，使智能天線在數(shù)字領域的應用十分廣泛。

（二）無線個人通信系統(tǒng)

在PDS和SCDMA系統(tǒng)中，都可以采用智能天線系統(tǒng)的模式。雖然二者之間采取的檢測和實現(xiàn)方案不同，但多采用無線遙感技術。智能天線在基站端的接受效率是很高的，空間濾波技術和射頻信道的完全對稱，提高了信號的準確性和比對率。從而簡化了功率控制，降低了智能天線的使用成本。無線通信系統(tǒng)能夠同時對更多的分組用戶進行無間斷的服務模式，并利用智能天線對UP的定位功能，可以根據(jù)用戶位置的準確信息，優(yōu)化用戶的調度速率，從而更加有效地利用系統(tǒng)資源。系統(tǒng)資源的優(yōu)化利用降低了網(wǎng)間的通信阻塞，使通信更加暢通無阻。如果對于數(shù)字電視的用戶來講，將能得到更優(yōu)質的畫面清晰圖像。智能天線可以為切換提供一些有用的位置信息，提高系統(tǒng)資源的利用率！縮短切換時間，降低掉話率，提高切換成功率。當然，在無線個人通信系統(tǒng)中也增加了切換的復雜性，需要精準的技術予以解決完成。

智能天線是近年來移動通信領域中的一個研究的熱點方向，是解決頻率資源嚴重匿乏的有效手段。它不但可以提高信號的準確性，同時還可以提高系統(tǒng)的整體容量，規(guī)避了大規(guī)模建基站的成本。智能天線技術是一個技術性、綜合性都很強的課題，其涉及的領域包括信號對比處理、無線電波準確傳輸和通信系統(tǒng)陣列的問題。對誤碼頻率的準確定位，和對最小誤差的識別都折射出了當今技術的先進性。世界各國在這一領域都投入了大量的科技人才和研究經(jīng)費在這方面進行研究，并取得豐碩的成果，我國在這一領域的研究上也必須要跟上來。

參考文獻：

[1]謝顯中，張思華.基于TDD的第四代移動通信技術[M].北京電子工業(yè)出版社，2010，09（11）：132-157.

[2]吳曉天，李德凱.無線通信中的智能天線：IS-95和第3代CDMA應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012，10（10）：156-167.

[3]崔炎，李德利.智能天線在無線通信中的應用分析[J].通信學，2013，11（09）：178-190.