智能配網(wǎng)無線通信天線技術(shù)的應(yīng)用研究

陳軍

（重慶市信息通信咨詢設(shè)計院有限公司 重慶 400000）

智能天線技術(shù)應(yīng)用的為空分復(fù)用技術(shù)，結(jié)合信號傳播的形式向上產(chǎn)生的不一致性，可將相同的時隙、頻率信號在空域區(qū)域當(dāng)中區(qū)分開，這樣頻譜的應(yīng)用效率將會大范圍提升，減少地形、建筑等對點波傳播產(chǎn)生較大的影響。因為無線通信系統(tǒng)的容量需求有明顯的增加，智能天線技術(shù)在無線通信當(dāng)中的應(yīng)用便得十分廣泛。

1 智能天線技術(shù)的基本工作原理

智能天線可以進(jìn)行側(cè)向以及形成波束的天線陣列，應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)可以產(chǎn)生空間定向波束，可使零陷以及旁瓣對天線主波束應(yīng)用的期望用戶信號到達(dá)方向、準(zhǔn)干擾信號的到達(dá)方向進(jìn)行對準(zhǔn)，這樣便可應(yīng)用無線移動信號以及抑制干擾信號的各項功能[1]。

2 智能天線技術(shù)在無線通信中的優(yōu)勢

2.1 節(jié)省系統(tǒng)成本

在應(yīng)用相同發(fā)射功率的狀態(tài)下，對于智能天線基站的應(yīng)用，可對更大的區(qū)域進(jìn)行覆蓋。在覆蓋范圍要求相同的情況下，可應(yīng)用功率比較低的放大器，對需要的功率要求給予滿足，這樣便可對系統(tǒng)的成本進(jìn)行節(jié)約[2]。

2.2 抗衰落

信號的衰落，屬于無線通信當(dāng)中的關(guān)鍵性問題，應(yīng)用一般的定向天線或者全向天線，可產(chǎn)生信號失真嚴(yán)重的情況。此外，應(yīng)用智能天線還可將分集增益提升，在某種程度上使天線列陣的靈敏性以及基站發(fā)射機(jī)的同等輻射頻率有所增加[3]。

2.3 提供多種增值業(yè)務(wù)和移動臺的定位

基站應(yīng)用智能天線技術(shù)可以獲取性接收空間特征矩陣，這樣便得到了信號的到達(dá)方向以及具體的功率估值。依照這一技術(shù)手段，兩個基站之間可以將用戶定位在很小的區(qū)域范圍內(nèi)容，以便對移動用戶的方位信息進(jìn)行獲取。

2.4 降低干擾

智能天線的具體工作過程，針對信號的方向性會實施有針對性的接受，并抑制接受方向之外的其他干擾信號，所以使其他信號對系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾有所降低。

3 智能天線在無線通信中的具體應(yīng)用分析

3.1 無線通信技術(shù)綜述

無線通信與有線通信進(jìn)行比較，無論是在安全層面、可靠性層面都會低一些，但其存在的優(yōu)勢特征非常明顯，在建設(shè)方面主要支出的成本比較低，并且施工的難度系統(tǒng)比較低，易于進(jìn)行建設(shè)和擴(kuò)展。因為社會的發(fā)展腳步越來越快，無線傳輸技術(shù)正在不斷迎合大家的需求，增加了數(shù)據(jù)加密，使得無線通信技術(shù)成為了通信技術(shù)當(dāng)中的重要應(yīng)用，特別是在配網(wǎng)自動化當(dāng)中的應(yīng)用，起到了重要的價值作用[4]。

當(dāng)前使用的公共網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，比較容易產(chǎn)生的問題為網(wǎng)絡(luò)延時，安全性較差等。并且需要支出的費(fèi)用比較高，沒有較高的可靠性。通常情況下，需要使用GPRS或者CDMA。但是，在接入BWA技術(shù)之后的無線寬帶，可以在速度以及延時方面對配電自動化的整體需求性進(jìn)行滿足，在電力配網(wǎng)中的應(yīng)用十分廣泛，更加迎合了自動化系統(tǒng)的發(fā)展。針對寬帶網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)，無線寬帶接入BWA是非?？旖萦行У牟渴鸱绞剑砂▊€人局域網(wǎng)、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)以及城域網(wǎng)。無線寬帶包括的優(yōu)勢為：覆蓋面非常廣、安全性比較高、有很長的傳輸距離、信號的頻率高等。在具體施工的過程中，并不需要很大的投資，也不會受到城市的約束，安全便捷簡單。

3.2 在TD-CSDMA系統(tǒng)中的應(yīng)用

智能天線技術(shù)在TD-CSDMA系統(tǒng)中的應(yīng)用十分廣泛。TD-CSDMA系統(tǒng)實用化了TDD的形式進(jìn)行來保上下行射頻信道的可靠性對稱，利用有效性的對稱可以對高效率的傳輸進(jìn)行完成。所以，可對多只干擾、天線上下行波束賦形以及多徑干擾等問題進(jìn)行克服。TD-CSDMA系統(tǒng)當(dāng)中的智能天線，應(yīng)用了8個天線單元同心列陣，與以往的全方位天線進(jìn)行比較，智能天線的應(yīng)用可使信號的載干比進(jìn)行增強(qiáng)，產(chǎn)生更高的增益并對發(fā)射功率進(jìn)行有效降低[5]。

3.3 在無線市話系統(tǒng)中的應(yīng)用

（1）智能處理單元。例如：無線市化系統(tǒng)當(dāng)中的智能處理，屬于基站的調(diào)制解調(diào)模塊，其中的DPS單元可以完成對四個獨立天線單元發(fā)射以及接收信號進(jìn)行處理，并對空間通道的識別用戶、抑制干擾、分集信號以及自適應(yīng)控制等進(jìn)行實施。四根獨立的天線，并不會受到其他天線帶來的干擾。在DSP對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行處理之后，會對射頻模塊進(jìn)行及時發(fā)射，之后射頻模塊會結(jié)合最后的計算結(jié)果，對射頻信號的相應(yīng)振幅進(jìn)行調(diào)整。

（2）陣列天線。無線市話系統(tǒng)由四面立體結(jié)構(gòu)的智能天線構(gòu)成，具體來說便是由四根對稱排列分布的天線共同構(gòu)成的，每一根天線都有基本的四個振子構(gòu)成。

3.4 BWA在智能配電網(wǎng)中運(yùn)行的可行性

針對配網(wǎng)自動化系統(tǒng)而言，通信方面需要有相關(guān)的要求。①需要有非常強(qiáng)的可靠性，不可因為環(huán)境惡劣對通信線路的暢通性造成影響。②需要具備通信雙向的功能。配電網(wǎng)通所涵蓋的通信業(yè)務(wù)分布電比較廣泛，接線十分繁瑣，通信設(shè)備需要很大的信息量，工作所面臨的環(huán)境比較惡劣?，F(xiàn)在，應(yīng)用BWA融入寬帶無線技術(shù)，可對配網(wǎng)自動化的需求給予滿足，因為很多業(yè)內(nèi)企業(yè)的大力推動，已經(jīng)將寬帶無線技術(shù)在通信業(yè)務(wù)中進(jìn)行應(yīng)用。例如：分布式能源包括的配電網(wǎng)保護(hù)問題，產(chǎn)生故障之后的微網(wǎng)帶本地負(fù)荷的孤島控制以及運(yùn)行，故障之后的控制自動恢復(fù)等。此外，分布式電源，特別是在偏遠(yuǎn)區(qū)域的電源，在對光纖通信進(jìn)行架設(shè)的過程中，不但有著很長的建設(shè)周期，還存在成本支出高的問題。同時，所處的環(huán)境會非常惡劣，在產(chǎn)生通信故障時，不易進(jìn)行維護(hù)。因此，無線通信的方式，可對以往這些問題進(jìn)行有效規(guī)避，由于投入的成本比較少，工作過程的可靠性較強(qiáng)，擴(kuò)展比較方便等優(yōu)勢，在面對可靠性能較低的負(fù)荷時，無線通信網(wǎng)絡(luò)作為保護(hù)控制系統(tǒng)，可對相關(guān)的需求進(jìn)行滿足。此外，站在技術(shù)的角度進(jìn)行分析，配電網(wǎng)在智能保護(hù)控制以及自愈方面起到的作用十分關(guān)鍵。所以，對于配電網(wǎng)的應(yīng)用非常廣泛，有重合器以及分段器等無線通信模塊，這些與通信功能非常接近，所以意義重大。

此外，無線通信通信的形式非常容易擴(kuò)展，針對架設(shè)以及升級通信網(wǎng)絡(luò)不需要重復(fù)實施。因此，無線通信網(wǎng)絡(luò)的實用十分廣泛，結(jié)合其不需要維護(hù)、運(yùn)行成本的低等優(yōu)勢，業(yè)內(nèi)的成功案例非常多，如將GPRS作為基礎(chǔ)的多功能電能表。

3.5 無線網(wǎng)絡(luò)通信的實現(xiàn)方案

在配電網(wǎng)當(dāng)中對于無線通信方式的應(yīng)用也存在很多的問題，其中包括數(shù)據(jù)容量問題以及通信速率。所以，在配網(wǎng)自動化等相關(guān)技術(shù)逐步發(fā)展的今天，分布式與集中式需要的信息量也開始增加，這樣便不可對無線通信信號方式進(jìn)行完全取代。結(jié)合配電自動化當(dāng)中，針對通信網(wǎng)實施的層次劃分，很多都可以應(yīng)用無線與有線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方式實施通信，這樣才能產(chǎn)生優(yōu)勢互補(bǔ)，將建設(shè)周期短、方便擴(kuò)展和不需要維護(hù)的優(yōu)勢發(fā)揮出來。但是，為了對無線通信網(wǎng)絡(luò)不可滿足數(shù)據(jù)傳輸要求給予補(bǔ)充，針對實時性的數(shù)據(jù)傳輸需求，在主站以及子站之間可應(yīng)用專門的光纖通道。

4 結(jié)束語

智能天線在無線通信中的應(yīng)用具有很多是優(yōu)勢特征，可以將無線通信質(zhì)量進(jìn)行有效改善，并強(qiáng)化系統(tǒng)的抗干擾性，使系統(tǒng)的容量得到擴(kuò)充等。在未來的天線技術(shù)研究當(dāng)中，針對其中存在的各項問題還要不斷的探索和研究，以便提升智能天線技術(shù)的應(yīng)用范圍。