智能天線在5G移動通信系統(tǒng)中的應用

高黎明

摘 要：隨著信息技術的不斷提高和社會的不斷進步，互聯(lián)網(wǎng)的覆蓋范圍也越來越廣，人們對于通信網(wǎng)絡要求和質(zhì)量水平越發(fā)的高，而智能天線是針對這種情況發(fā)展起來的新事物。現(xiàn)在，它已廣泛用于衛(wèi)星通信和移動通信領域，特別是在無線接入的情況下。智能天線的特性使其應用越發(fā)的廣泛，并且具有一系列常規(guī)天線無法替代的優(yōu)點，這將是未來5G移動通信的應用發(fā)展趨勢。本文將圍繞智能天線的工作原理以及優(yōu)勢所在展開，結合智能天線在移動通信中的應用，分析智能天線在未來5G移動通信的應用。

關鍵詞：智能天線；5G移動通信；工作原理；優(yōu)勢

引言

智能天線是近年來移動通信領域中的一個研究熱點，是解決頻率資源貧乏的有效途徑，同時還可以提高系統(tǒng)容量和通信質(zhì)量。智能天線利用數(shù)字信號處理技術，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向，旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，以達到充分高效利用移動用戶信號并消除或抑制千擾信號的目的。智能天線是一個具有良好應用前景且尚未得到充分開發(fā)的新技術，是第三代移動通信系統(tǒng)中不可或缺的關鍵技術之一。

一、智能天線的基本概述和優(yōu)點

智能天線技術成為目前移動通訊中非常具有吸引力的技術，在空分多址技術和信號與傳輸方向方面產(chǎn)生極大差別的同時，同頻率或者同時間間隙的信號被嚴格Ix分開，它可以最小的利用有限的信道資源，對于沒有方向性的天線進行比較，因此降低了發(fā)射功率的電平，提高了信噪比，克服信道傳輸衰落對于信號的影響

所謂的智能天線，它的本質(zhì)是利用多個天線的單元空間正交性，采用SDMA功能和技術來實現(xiàn)系統(tǒng)的容量，提升了頻率的利用率，從而使系統(tǒng)性能達到最佳的優(yōu)化性，在天線距陣產(chǎn)生定向波束的時候，能夠智能地指向客戶，自動的調(diào)整系數(shù)，實現(xiàn)對所在空間的濾波

智能天線的優(yōu)點是可以實現(xiàn)移動臺的定位，也就是說，可以獲取接收信號的空間特征知陣，對于兩個基站，可以將用戶終端定位到一個較小的Ix域之內(nèi)，尤其是針對傳統(tǒng)的蜂窩移動通訊系統(tǒng)，只能確定移動蜂窩通信系統(tǒng)智能確定所處移動小Ix的弊端非常具有優(yōu)越性

二、智能天線在移動通信中的作用

（一）抗衰落

在陸地移動通信中，電波傳播路徑由反射、折射及散射的多徑波組成，隨著移動臺移動及環(huán)境變化，信號瞬時值及延遲失真的變化非常迅速，且小規(guī)模，造成信號衰落。采用全向天線接收所有方向的信號，或采用定向天線接收某個固定方向的信號，都會因衰落使信號失真較大。如果采用智能天線控制接收方向，天線自適應地構成波束的方向性，使得延遲波方向的增益最小，減小信號衰落的影響。

（二）抗干擾

用高增益、窄波束智能天線陣代替現(xiàn)有的基站天線。與傳統(tǒng)天線相比，用12個30。波束天線陣列組成360。全覆蓋天線的同頻干擾要小得多。將智能天線用于CDMA基站，可減少移動臺對基站的干擾，改善系統(tǒng)性能。

抗干擾應用的實質(zhì)是空問域濾波。智能天線波束具有方向性，可區(qū)別小同入射角的無線電波，可調(diào)整控制天線陣單元的激勵“權值”，其調(diào)整方式與具有時域濾波特性的自適應均衡器類似，可以自適應電波傳播環(huán)境的變化，優(yōu)化天線陣列方向圖，將其“零點”自動對準干擾方向，大大提高陣列的輸出信噪比，提高系統(tǒng)可靠性。

（三）增加系統(tǒng)容量

為了滿足移動通信業(yè)務的巨大需求，應盡量擴大現(xiàn)有基站容量和覆蓋范圍。要盡量減少新建網(wǎng)絡所需的基站數(shù)量，必須通過各種方式提高頻譜利用效率。方法之一是采用智能天線技術，用多波束板狀天線代替普通天線。由于天線波束變窄，提高了天線增益及C/工指標，減少了移動通信系統(tǒng)的同頻干擾，降低了頻率復用系數(shù)，提高了頻譜利用效率。使用智能天線后，無須增加新的基站就可改善系統(tǒng)覆蓋質(zhì)量，擴大系統(tǒng)容量，增強現(xiàn)有移動通信網(wǎng)絡基礎設施的性能。智能天線允許任一無線信道與任一波束配對，這樣就可按需分配信道，保證呼叫阻塞嚴重的地區(qū)獲得較多信道資源，等效于增加了此類地區(qū)的無線網(wǎng)容量。采用智能天線是解決稠密市區(qū)容量難題既經(jīng)濟又高效的方案，可在少影響通話質(zhì)量的情況下，將基站配置成全向連接，大幅度提高基站容量。

（四）實現(xiàn)移動臺定位

目前蜂窩移動通信系統(tǒng)只能確定移動臺所處的小區(qū)，如果增加定位業(yè)務，則可隨時確定持機者所處位置，不但給用戶和網(wǎng)絡管理者提供方便，還可開發(fā)出更多的新業(yè)務。

三、智能天線在未來5G移動通信的應用

（一）智能天線在MIMO系統(tǒng)中的應用

智能天線在MIMO廣泛的應用在鏈路兩端，可以提供多副天線，形成一種典型的時空，處理技術，他可以達成波束成形，空時編碼空間復用，在智能天線的關鍵性技術中，能夠?qū)势谕蛻籼岣咝詢r比，抗干擾。尤其是可以最大化的提升數(shù)據(jù)率，因此空時編碼方案能夠成倍的提高分集增益。慢慢還將出現(xiàn)更加趨于信道之間正交的MassiveMIMO技術。耗費一定的時耗號資源，基于導頻的信道估計，就可以達到更好的連接效果

（二）智能天線在TD中的成功應用

智能天線技術在TD-SCDMA系統(tǒng)中的成功應用成為未來移動通信技術和模式的亮點，在常規(guī)的智能天線采取多徑傳播的情況之下，具有更強的抗衰落能力，在未來寬帶無線移動技術和通訊普及之后，智能天線可以搭乘強大的網(wǎng)絡和實現(xiàn)資源的互通有無

（三）智能天線的多天線技術

智能天線的多天線技術，經(jīng)歷了從無緣到有緣的階段，慢慢的由高階多輸入和多輸出到大規(guī)模陣列的輸出和發(fā)展。采用智能天線的發(fā)展技術，可以支持多用戶的波束智能賦型，減少用戶之間的干擾，加上毫米波和技術性的優(yōu)勢，可以進一步的改善無線信號的覆蓋性能，在針對大規(guī)模的無線信道測量和建模之后，可以提升其反饋機制和基礎性的研究問題，實現(xiàn)綠色節(jié)能和環(huán)保的總體，使覆蓋能力顯著提升

結語：

綜上所述，智能天線在移動通信中的廣泛應用得益于其的自身優(yōu)勢。智能天線被施加到5G網(wǎng)絡連接應用程序之后，可使用的通信技術變多和移動通信效率的增加，移動通信技術已經(jīng)被有效地應用，并且整個移動系統(tǒng)進行了一定的改進，避免了其在移動通信技術的應用的各種潛在問題。

參考文獻

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