葉耀昌

【摘要】 智能天線的在移動(dòng)通信中具有廣泛的應(yīng)用，智能天線的使用有效的提升了頻譜資源效率、帶寬系容量和移動(dòng)通信質(zhì)量。智能天線將隨著網(wǎng)絡(luò)發(fā)展應(yīng)用于3G和4G網(wǎng)中，為了進(jìn)一步明確智能天線的作用，文章對(duì)其特征、分類和具體的應(yīng)用過程進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】 智能天線 移動(dòng)通信 應(yīng)用

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，使用用戶不斷增多。此時(shí)保證移動(dòng)通信的信號(hào)強(qiáng)度，降低干擾就是通信運(yùn)營商的主要任務(wù)。智能天線采用先進(jìn)的技術(shù)，體積降低，容量提高，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)速率的提高具有積極意義。就目前看，智能天線在移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)到了高峰階段，應(yīng)對(duì)智能天線的性能進(jìn)行進(jìn)一步的開發(fā)。

一、智能天線及其組成

智能天線主要是指具有測(cè)向和波束形成能力的一種天線陣列， 起初智能天線只能應(yīng)用于雷達(dá)系統(tǒng)和軍事系統(tǒng)，隨著數(shù)字智能化處理技術(shù)的發(fā)展，智能天線在移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用增加。該天線與傳統(tǒng)的天線相比，性價(jià)比更高。智能天線通常由三部分組成，其中天線陣列負(fù)責(zé)接收和發(fā)射信號(hào)，陣列形式主要采用常用的圓形陣列或直線陣列。波束形成單元是將小區(qū)節(jié)點(diǎn)的單元天線進(jìn)行整合，保證信號(hào)的輸出。最后，智能天線的核心技術(shù)為自適應(yīng)技術(shù)，自適應(yīng)控制單元主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)效果的優(yōu)化，利用一定的算法獲得移動(dòng)電磁場(chǎng)的變化，測(cè)試動(dòng)通信基站磁場(chǎng)輻射的大小，根據(jù)需求對(duì)移動(dòng)無線網(wǎng)的建設(shè)進(jìn)行優(yōu)化，并通過數(shù)字處理技術(shù)來完成處理過程，降低干擾，提高信噪比。

核心算法基頻數(shù)字信號(hào)處理算法決定了瞬時(shí)響應(yīng)速率，并能夠判斷電路的復(fù)雜程度，從而制定移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的性能需求和發(fā)展規(guī)劃。智能天線的另一大優(yōu)勢(shì)就是實(shí)現(xiàn)了空分多址，該功能可以針對(duì)網(wǎng)絡(luò)需求來分配網(wǎng)絡(luò)資源，確保網(wǎng)絡(luò)資源的最大化利用，智能天線是4G網(wǎng)的主要天線，SDMA有效的降低了同信道干擾，并且提升了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的容量，具有較理想的效果。隨著科技的發(fā)展，智能天線將進(jìn)一步發(fā)揮其性能。智能天線是由射頻部分、中頻部分和數(shù)字波束形成部分組成，其中其核心部分為數(shù)字波速形成部分，主要是由一種特殊的DSP芯片或?qū)Ｓ玫募呻娐方M成。應(yīng)用最廣泛的數(shù)字波形技術(shù)就是FPGA處理技術(shù)。移動(dòng)通信算法主要有LMS及其改進(jìn)算法RLS、SMI和CMA法。

二、智能天線在移動(dòng)通信中的運(yùn)用

1、第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)又稱為2G網(wǎng)或GSM網(wǎng)絡(luò)， 是我國較早期的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)模式，2G中的智能天線具有部分應(yīng)用，主要功能為匹配原網(wǎng)絡(luò)的覆蓋情況， 并控制上下行鏈路的干擾。2G中的智能天線具有當(dāng)前智能天線大部分功能，主要使用四天線陣來提高頻譜轉(zhuǎn)化效率。在CDMA系統(tǒng)的智能天線則可以完成選擇性的空間傳輸，降低基站的發(fā)射功率，降低電磁誤擾和信號(hào)干擾。自適應(yīng)智能體現(xiàn)就是這一時(shí)期的主要形式，應(yīng)用廣泛且效果明顯。

2、第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)即3G網(wǎng)或者TD-CDMA網(wǎng)絡(luò)模式，我國根據(jù)需求采用 TD-SCDMA模式，是智能天線正式應(yīng)用于移動(dòng)通信業(yè)的象征。TDSCDMA智能天線技術(shù)可以同時(shí)控制多用戶干擾。并且由于下行鏈路和上行鏈路的無線路徑具有平行性，因此可以提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率。采用智能天線，不再對(duì)臨區(qū)造成干擾，保證了更多用戶的利益。智能天線采用目前8個(gè)天線陣元， 并且每個(gè)天線陣元的增益為15dBi。其原理是使一組天線與接收機(jī)天線之間通過一定的方式進(jìn)行重新排列?；镜男盘?hào)輻射往往是呈主瓣?duì)畎l(fā)展，以實(shí)現(xiàn)提升載干比， 降低發(fā)射功率為目的傳統(tǒng)天線無法重復(fù)使用，降低了頻譜利用率?，F(xiàn)代人強(qiáng)調(diào)環(huán)保，對(duì)于智能天線的使用應(yīng)根據(jù)現(xiàn)實(shí)需求而制定。小區(qū)之間存在互相干擾是正常的，基站的位置重疊，基站的天線夾角過小都會(huì)造成干擾。由于每個(gè)用戶在小區(qū)內(nèi)的位置都是不同的。防止干擾的方法是設(shè)置多向性天線，并通過DSP來控制用戶方向，對(duì)用戶實(shí)施及時(shí)監(jiān)督，合理化移動(dòng)通信基站天線夾角。在TD-SCDMA 系統(tǒng)的無線子幀多為5ms，也就是可在第一時(shí)間對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的智能化進(jìn)行研究 ，提高其性能。

3、基于時(shí)分雙工的智能天線優(yōu)化。同頻干擾就是在同一頻率下完成信息的發(fā)送與接收，時(shí)分雙工智能技術(shù)是其技術(shù)核心。對(duì)我國移動(dòng)3G和4G業(yè)務(wù)而言，智能天線的應(yīng)用和優(yōu)化都是必要的。在向4G轉(zhuǎn)化過程中，3G依然會(huì)在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)發(fā)揮作用。智能天線的作用明顯，智能天線改善了無線通信網(wǎng)絡(luò)中的不足，分析智能天線移動(dòng)通信技術(shù)是必要的。一些WCDMA與CDMA2000的基站產(chǎn)品已經(jīng)開始支持智能天線了。

總結(jié)：隨著我國移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，移動(dòng)通信的安全和效率問題成為主要研究的課題。在保證基本運(yùn)行的前提下，通過實(shí)驗(yàn)的方式來獲得移動(dòng)通信的運(yùn)行效率。天線在整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)展中具有重要意義，尤其是智能天線的利用，有效的保證了網(wǎng)絡(luò)信道的抗干擾能力。我國的國情決定必須對(duì)智能天線加以研究，以節(jié)省資源。對(duì)運(yùn)營商而言，應(yīng)抓住這一機(jī)遇，并認(rèn)識(shí)到智能天線的重要性，認(rèn)真分析未來需求，對(duì)智能天線的性能進(jìn)行擴(kuò)充，從而促進(jìn)移動(dòng)通信業(yè)的發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

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