淺談智能天線在移動通信中的運用

葉耀昌

【摘要】 智能天線的在移動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，為了進一步明確智能天線的作用，文章對其特征、分類和具體的應(yīng)用過程進行了分析。

【關(guān)鍵詞】 智能天線 移動通信 應(yīng)用

移動通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，使用用戶不斷增多。此時保證移動通信的信號強度，降低干擾就是通信運營商的主要任務(wù)。智能天線采用先進的技術(shù)，體積降低，容量提高，對于網(wǎng)絡(luò)速率的提高具有積極意義。就目前看，智能天線在移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)到了高峰階段，應(yīng)對智能天線的性能進行進一步的開發(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，性價比更高。智能天線通常由三部分組成，其中天線陣列負責接收和發(fā)射信號，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)點的單元天線進行整合，保證信號的輸出。最后，智能天線的核心技術(shù)為自適應(yīng)技術(shù)，自適應(yīng)控制單元主要負責網(wǎng)絡(luò)效果的優(yōu)化，利用一定的算法獲得移動電磁場的變化，測試動通信基站磁場輻射的大小，根據(jù)需求對移動無線網(wǎng)的建設(shè)進行優(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)字信號處理算法決定了瞬時響應(yīng)速率，并能夠判斷電路的復(fù)雜程度，從而制定移動通信網(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)勢就是實現(xiàn)了空分多址，該功能可以針對網(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)。移動通信算法主要有LMS及其改進算法RLS、SMI和CMA法。

二、智能天線在移動通信中的運用

1、第二代移動通信系統(tǒng)。第二代移動通信系統(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干擾。自適應(yīng)智能體現(xiàn)就是這一時期的主要形式，應(yīng)用廣泛且效果明顯。

2、第三代移動通信系統(tǒng)。第三代移動通信系統(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)用于移動通信業(yè)的象征。TDSCDMA智能天線技術(shù)可以同時控制多用戶干擾。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)運行效率。采用智能天線，不再對臨區(qū)造成干擾，保證了更多用戶的利益。智能天線采用目前8個天線陣元， 并且每個天線陣元的增益為15dBi。其原理是使一組天線與接收機天線之間通過一定的方式進行重新排列。基站的信號輻射往往是呈主瓣狀發(fā)展，以實現(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。現(xiàn)代人強調(diào)環(huán)保，對于智能天線的使用應(yīng)根據(jù)現(xiàn)實需求而制定。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造成干擾。由于每個用戶在小區(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，對用戶實施及時監(jiān)督，合理化移動通信基站天線夾角。在TD-SCDMA 系統(tǒng)的無線子幀多為5ms，也就是可在第一時間對無線網(wǎng)絡(luò)的智能化進行研究 ，提高其性能。

3、基于時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，時分雙工智能技術(shù)是其技術(shù)核心。對我國移動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依然會在長時間內(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)：隨著我國移動通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，移動通信的安全和效率問題成為主要研究的課題。在保證基本運行的前提下，通過實驗的方式來獲得移動通信的運行效率。天線在整個系統(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智能天線加以研究，以節(jié)省資源。對運營商而言，應(yīng)抓住這一機遇，并認識到智能天線的重要性，認真分析未來需求，對智能天線的性能進行擴充，從而促進移動通信業(yè)的發(fā)展。

參 考 文 獻

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[2]魯志強，李佳.淺談智能天線在移動通信中的應(yīng)用[J].科技風，2014（7）.

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