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最初的智能天線技術主要用于軍事抗干擾通信和定位等。近年來,隨著移動通信的發展及對移動通信電波傳播、組網技術、天線理論等方面的研究逐漸深入,智能天線開始用于具有復雜電波傳播環境的移動通信。此外,隨著移動用戶數迅速增長和人們對通話質量要求的不斷提高,要求移動通信網在大容量下仍具有較高的話音質量。經研究發現,在不增加系統復雜度的情況下,使用智能天線可滿足服務質量和網絡擴容的需要。
1 智能天線的基本原理
智能天線包括多波束天線陣列和自適應天線陣列,后者是智能天線的主要形式。智能天線技術主要基于自適應天線陣列原理,天線陣收到信號后,通過由處理器和權值調整算法組成的反饋控制系統,根據一定的算法分析該信號,判斷信號及干擾到達的方位角度,將計算分析所得的信號作為天線陣元的激勵信號,調整天線陣列單元的輻射方向圖、頻率響應及其它參數。利用天線陣列的波束合成和指向,產生多個獨立的波束,自適應地調整其方向圖,跟蹤信號變化,對干擾方向調零,減弱甚至抵消干擾,從而提高接收信號的載干比,改善無線網基站覆蓋質量,增加系統容量。
基站使用智能天線,可為用戶提供窄定向波束,在一定的方向區域內收發信號。這樣既充分利用信號發射功率,又可降低發射信號帶來的電磁干擾。智能天線引入空分多址(SDMA)方式,根據信號的空間傳播方向不同,區分用戶。
2 智能天線的實現
智能天線陣系統主要包括天線陣列、自適應處理器和波束形成網絡。天線陣列是收發射頻信號的輻射單元。自適應處理器把有一定規律的激勵信號轉換成與各波束相對應的幅度和相位,提供給各輻射單元,用來確定波束形成網絡各部分方向圖的增益。波束形成網絡利用天線陣元產生的方向圖,實現智能天線的各種應用。
自適應處理器產生的各支路幅度和相位調整系數,是波束形成網絡工作的重要依據。自適應處理器包括信號處理器和自適應算法器。信號處理器根據所需進行的信號處理,自適應算法器根據均方誤差、信噪比、輸出噪聲功率等性能量度,用適當的算法調整方向圖,形成網絡的加權系數,使智能天線陣系統性能達到最優化。
