下载文档原格式
智能天线技术原理及其应用一、智能天线技术的原理智能天线原名自适应天线阵列(AAA,Adaptive Antenna Ar-ray)。
最初的智能天线技术主要用于雷达、声纳、抗干扰通信等，用来完成空间滤波和定位，后来被引入移动通信系统中。
智能天线通常包括波束转换智能天线(Switched Beam Antenna)和自适应阵列智能天线(Adaptive Array Antennal。
智能天线的原理是将无线电的信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向DOA(DirectionofArrlnal)，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。
同时，智能天线技术利用各个移动用户间信号空间特征的差异，通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰，使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。
在不增加系统复杂度的情况下，使用智能天线可满足服务质量和网络扩容的需要。
总之。
自适应阵列智能天线利用基带数字信号处理技术，通过先进的算法处理，对基站的接收和发射波束进行自适应的赋形，从而达到降低干扰、增加容量、扩大覆盖和提高无线数据传输速率的目的。
移动通信信道传输环境较恶劣。
实际环境中的干扰和多径衰落现象异常复杂。
多径衰落、时延扩展造成的符号间串扰ISI、FDMATDMA系统(如GSM)由于频率复用引入的同信道干扰、CDMA系统中的MAI等都使链路性能、系统容量下降。
使用自适应阵列天线技术能带来很多好处，如扩大系统覆盖区域、提高系统容量、提高数据传输速率、提高频谱利用效率、降低基站发射功率、节省系统成本、减少信号间干扰与电磁环境污染等。
自适应阵天线一般采用4-16天线阵元结构，在FDD中阵元间距1／2波长，若阵元间距过大，则接收信号彼此相关程度降低：太小则会在方向图形成不必要的栅瓣，故一般取半波长。
而在TDD 中，如美国Ar-rayComm公司在PHS系统中的自适应阵列天线的阵元间距为5个波长。
智能天线在5G移动通信系统中的应用随着科技的不断发展，5G移动通信系统已经开始逐渐普及，其在速度、延迟、连接密度、网络能力等方面都比4G有了质的飞跃。
而作为5G移动通信系统中的重要组成部分，智能天线的应用也将发挥着越来越重要的作用。
智能天线是5G移动通信系统中的关键技术之一，它通过自动化和智能化的方式，可以根据具体的通信环境和需求，动态调整自身的辐射特性和辐射图案，以适应不同的通信场景，提高网络容量和覆盖率，提高通信质量和数据传输速度。
智能天线还能够实现波束赋形技术，进一步提高了系统的性能和效率。
在5G移动通信系统中，智能天线的应用将主要体现在以下几个方面：1. 多输入多输出（MIMO）技术：智能天线可以实现更灵活的波束赋形，在信号传输时能够根据接收器位置和通信环境等因素，动态调整波束方向，从而最大化地利用信道资源，提高数据传输速率和通信质量。
2. 多用户多址（MU-MIMO）技术：通过智能天线，可以实现对多个用户同时进行数据传输，提高了系统的容量和效率，能够满足大规模用户同时连接的需求。
3. 蜂窝网络优化：智能天线可以根据实际的网络负载和用户分布情况，实现对蜂窝网络的动态优化调整，提高网络的覆盖范围和信号覆盖强度，降低信号干扰，达到更好的通信效果。
4. 移动通信小区化部署：通过智能天线的应用，可以实现对移动通信小区的精细化管理，可以根据用户密度、用户需求等因素，动态调整小区边缘的覆盖范围和功率，提高了小区的容量和覆盖效果。
5. 终端定位和跟踪：智能天线可以通过波束赋形技术，实现对终端设备的定位和跟踪，从而为网络优化和资源分配提供更精准的数据支持。
6. 窄波束天线技术应用：通过智能天线，可以实现更为精细化的波束赋形，将信号更准确地定向发送给特定终端，提高了通信系统的能效和频谱利用率。
智能天线在5G移动通信系统中的应用，将极大地推动通信系统的发展和优化。
它不仅可以提高通信系统的数据传输速度、通信质量和用户体验，还可以提高网络容量、覆盖范围和能效，从而更好地满足日益增长的移动通信需求。
智能天线在未来5G移动通信中的应用摘要：随着信息技术的发展，智能天线应用越来越广泛。
通信对于各种器件和部件的要求越来越苛刻，智能天线是目前适应通信技术发展的一项新兴事物，也是一种比较新颖的部件，在卫星通信、无线电网络接入、移动通信接入和军事通信接入的系统过程中，有着非常重要的应用作用。
智能天线之所以具有如此多的应用领域，就是因为它有很好的抗干扰能力，而且其设频率较高。
智能天线是一种崭新的概念，被公认为一种非常良性的发展趋势。
关键词：智能天线；未来5G；移动通信；应用引言随着科学技术的发展和进步，通信网络要求网络器件和部件的质量越来越高，连接性能越来越智能化，智能化的天线就是顺应这种形势发展出来的一种新事物，但是目前它已经被广泛的应用到卫星通信领域和移动通信领域，尤其是在无线接入时展现出了非常明显的优势。
智能天线的抗干扰性非常强，应用较高，而且它有一系列传统天线所不能替代的优点，起到对于电磁波的辐射和感应作用，将是未来5G移动通讯的一种应用发展趋势。
1智能天线的概念和特点1.1智能天线的含义智能天线是一种能够具有自适应能力的天线阵列，它是可变的天线，也是一种多元化的天线，它可以自动的判断信号，比如信号的传播方向自动获取等。
可以跟踪信号的走向，也可以智能化的采用算法来定位信号源，智能天线甚至可以过滤掉一些必要的天线信号，安装在基站现场可以作为双向天线使用。
智能天线的发展可分成3个阶段:第1阶段是应用于上行链路,通过使用智能天线增加基站的接收增益,从而使接收机的灵敏度和接收距离大大增加;第2阶段是将智能天线技术同时应用于下行链路,在智能天线应用于下行链路后,能够控制波束的发射方向,从而有助于频率的复用,提高系统的容量;最后一个阶段是完全的空分多址,此时在一个蜂窝系统中,可以将同一个物理信道分配给不同的用户,例如,在TDMA中,可以将同一小区内同一时隙同一载波同时分配给两个用户。
1.2智能天线的特点智能天线技术采用一种空分多址技术，这种技术最大的好处就是能够保证，在相同的时间间隙和频率的情况之下，用户仍然处于一种信号接通的状态，智能天线有一种波形过滤功能，因此如果其他信号在周围进行干扰，智能天线仍然能够，产生相同频率的波形，在这种波形的时间间隙和信号传播的幅度值波动的过程中，智能天线能够很好的抓住信号不失真的波形。
浅谈智能天线技术在移动通信中的应用摘要：对于移动通信设备而言，天线是关键核心部件之一，在移动通信设备的正常应用中发挥着重要作用。
传统天线在信号传输质量和信号传输速度上都难以满足通信要求，研发新一代适合移动通信设备的智能天线成为了必然选择。
当前，智能天线在移动通信中得到了应用和普及，对提高移动通信设备功能起到积极的促进作用。
从当前智能天的技术属于附加领域研究，其功能远远没有被完善，有更为广阔的开发空间。
关键词：智能天线技术；多波束智能天线；自适应智能天线１智能天线概述1.1智能天线的基本原理智能天线是一种能够根据所处的电磁环境来调节或选择自身参数，从而使通信系统保持最佳性能的天线技术。
智能天线技术是在阵列天线理论、微波和射频技术、自动控制理论、自适应天线技术、数字信号处理技术、软件无线电技术和集成电路技术等多个研究领域的基础上综合发展而成的一门新技术。
智能天线采用空分多址技术（ＳＤＭＡ），利用信号在传输方向上的差异，将同频率或同时隙、同码道的信号区分开来，最大限度地利用有限的信道资源。
1.2智能天线的分类根据智能天线工作原理的不同，智能天线可以分为：多波束智能天线和自适应智能天线。
（1）多波束智能天线多波束智能天线主要采用波束转换技术，因此，也称为波束转换天线。
它在对用户区进行分区（扇区）的基础上，使天线的每个波束固定指向不同的分区，使用多个并行波束就能覆盖整个用户区，从而形成了形状基本不变的天线方向图。
当用户在小区中移动时，根据测量各个波束的信号强度来跟踪移动用户，并能在移动用户移动时适当地转换波束，使接收信号最强，同时较好地抑制了干扰，提高了服务质量。
可以说，多波束天线是介于扇形定向天线与自适应智能天线之间的一种技术。
（2）自适应智能天线自适应智能天线原名叫自适应天线阵列，是一种安装在基站现场的双向（既可接收又可发送）天线。
它基于自适应天线原理，采用现代自适应空间数字处理技术，通过选择合适的自适应算法，利用天线阵的波束赋形技术动态地形成多个独立的高增益窄波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，同时旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，以增强有用信号、减少甚至抵消干扰信号，提高接收信号的载干比，同时增加系统的容量和频谱效率。
移动通信中的智能天线技术随着移动通信技术的快速发展，人们对通信服务质量的需求也越来越高。
其中，智能天线技术为提高通信服务质量提供了重要的支持。
本文将从智能天线技术的原理、应用和发展等方面进行详细的阐述。
一、智能天线技术的原理智能天线技术是利用天线阵列实现波束形成、波束跟踪和波束切换等功能的技术。
通过多个天线单元组成天线阵列，可以实现信号的精确收发和干扰的有效抑制，从而提高通信服务的质量和可靠性。
智能天线技术的核心在于波束形成。
所谓波束形成是指通过相控阵技术使天线阵列上的多个天线单元发出的信号形成一个有方向性的波束。
波束形成可以通过不同的算法来实现，如线性数组、斜列阵和圆阵等算法。
在智能天线系统中，形成的波束可以跟随移动终端进行动态跟踪，即波束跟踪。
当移动终端移动时，智能天线会对其信号进行跟踪，调整发射角度，保持与移动终端之间的连通。
二、智能天线技术的应用智能天线技术可以广泛应用于移动通信、卫星通信和雷达等领域。
其中，在移动通信领域中，智能天线技术可以有效提高通信服务质量、降低网络能耗和提高频谱效率，使用户可以在室内、隧道等信号复杂的环境下仍然能够享受高质量的通信服务。
智能天线技术在4G和5G网络中得到了广泛的应用。
例如，中国移动的5G智能天线系统中采用了大规模的MIMO(Multi-Input Multi-Output)天线技术，可以同时为多个用户提供服务，提高网络的容量和吞吐量。
三、智能天线技术的发展随着移动通信市场的快速发展，智能天线技术也在不断发展。
目前，针对不同应用场景，智能天线技术正在向多方面的发展方向进行优化。
在通信服务质量方面，智能天线技术正在向更高精度、更高可靠性和更大范围的发展。
未来，智能天线技术将会与更多的技术融合，如5G技术、毫米波技术和光通信技术等。
在智能天线系统集成方面，智能天线系统还需要解决高度集成化和低成本化的矛盾。
未来，智能天线技术将向着更高可用性、更稳定的方向进一步发展。
阐述智能天线在移动通信中的应用
发表时间：2018-01-07T10:07:31.843Z 来源：《基层建设》2017年第29期作者：杨灿
[导读] 摘要：对于移动通信设备而言，天线是关键核心部件之一，在移动通信设备的正常应用中发挥着重要作用。
江苏省邮电规划设计院有限责任公司江苏南京 210019
摘要：对于移动通信设备而言，天线是关键核心部件之一，在移动通信设备的正常应用中发挥着重要作用。
传统天线在信号传输质量和信号传输速度上都难以满足通信要求，研发新一代适合移动通信设备的智能天线成为了必然选择。
当前，智能天线在移动通信中得到了应用和普及，对提高移动通信设备功能起到积极的促进作用。
关键词：移动通信；智能天线；应用研究
1.智能天线技术的基本工作原理
智能天线是一种能够进行侧向和形成波束的天线阵列，其使用数字信号处理技术形成空间定向波束，能够让零陷或旁瓣对准干扰信号到达方向、天线主波束对准期望用户信号到达方向，以此完成利用无线移动信号、抑制干扰信号的功能。
2.智能天线的特点及作用分析
2.1能够有效抑制干扰信号
在移动通信中，干扰信号的产生原因较多，如果不能有效屏蔽并抑制干扰信号，将会影响移动通信的整体质量，使移动通信的信号受到严重影响。
智能天线的研发有效解决了这一问题，对干扰信号产生了有效抑制，不但提高了移动通信的信号传输质量，还满足移动通信的数据传输要求，达到了移动通信数据传输目标。
2.2抗衰落性较好
在移动通信中，高频信号衰落是难以解决的问题,智能天线通过控制信号接收方向，采用分级技术，抑制了高频信号的衰落，提高了高频信号的传输质量，满足了移动通信的发展需要，具有较好的抗衰落性。
2.3能够有效实行移动定位
相对于传统天线，智能天线的另外一个优势在于可以实现有效的移动定位，对移动通信设备的具体位置进行跟踪记录，保证信号传输的畅通。
目前这一功能依靠2个以上的信号传输基站即可实现。
智能天线提供的移动定位功能对提高移动通信的功能行具有重要的推动作用，为移动通信设备的发展提供了有力的支持。
3.智能天线在移动通信中的应用
3.1实现移动台定位
采用智能天线的基站可以获得接收信号的空间特征矩阵,由此获得信号的功率估值和到达方向（DOA）。
通过此方法,用两个基站就可将用户终端定位到一个较小区域。
由于目前蜂窝移动通信系统只能确定移动台所处的小区,因此移动台定位的实现可以使许多与位置有关的新业务得以方便地推出而发展新业务是目前移动运营商提升ARPU值、加强自身竞争力的必然手段。
3.2在无线本地环路系统中的应用
智能天线也广泛用于无线本地环路系统,在TDD模式的无线本地环路系统中,基站对收到的上行信号进行处理,获得该信号的空间特征矢量,进行下行波束赋形,达到最佳接收效果。
由于本系统采用TDD方式,可将上行波束赋形数据直接用于下行发射信号,实现对下行波束的赋形。
天线波束自适应赋形改善了接收灵敏度和基站发射功率,扩大了通信距离,并在一定程度上减少了多径传播的影响。
ArrayComm公司和中国邮电电信科学研究院信威公司研制出应用于无线本地环路（WLL）智能天线系统。
ArrayComm产品采用可变阵元配置,有12元和4元环形自适应阵列可供不同环境选用。
ArrayComm的WLL系统可以提供15公里的覆盖和上千用户的容量。
3.3在MIMO系统中的应用
智能天线在MIMO系统中也广泛应用,在链路两端提供多幅天线的方式就是MIMO方式。
MIMO系统中的空时处理技术主要包括波束成形（beamforming）、空时编码（space-timecoding）、空间复用（spacemultiplexing）等。
波束成形是智能天线中的关键技术,通过将主要能量对准期望用户以提高信噪比。
波束成形能有效地抑制共道干扰,其关键是波束成行权值的确定。
MIMO系统的发射方案主要分为两种类型：最大化数据率的发射方案（空间复用SDM）和最大化分集增益的发射方案（空时编码STC）。
最大化数据率发射方案主要通过在不同天线发射相互独立的信号实现空间复用。
空时编码的方案是指在发射端对数据流进行联合编码以减小由于信道衰落和噪声所导致的符号错误率,它通过在发射端的联合编码增加信号的冗余度,从而使信号在接收端获得分集增益,但空时编码方案不能提高数据率。
3.4智能天线在TD中的成功应用
智能天线技术在TD-SCDMA系统中的成功应用,成为第三代移动通信TDD模式的一大亮点。
但是,常规的智能天线因为没有利用多径传播,在高强度多径分量比较丰富的环境下抗衰落能力相当有限。
因此,在未来宽带无线移动通信系统中,进一步发展智能天线技术,充分利用多径传播,提高无线传输性能成为4G中的关键技术之一。
4G要求能够对多个网络互通建模,灵活处理不同环境中的混合无线接入技术的组合,必须实现对异构环境中多种接入技术进行智能化管理。
在4G系统中智能天线就是强大物理层必须具备的技术能力。
3.5智能天线技术在4G移动通信系统中具体应用
4G移动通信系统对通信质量和系统容量有着严格的要求，需要能够适用各种通信环境的信号处理技术，因此，智能天线能够在4G移动通信系统中大量使用，对于系统设计来说，必须认真的考虑在性能和复杂度之间的折衷优化，以在系统质量和投资之间找到一个平衡点。
（1）物理层的可重配置性。
为了使基站可以工作在多参数连续改变的环境中，需要在基站中采用可重新配置的自适应技术来调节结构，从而获得最好的性能。
智能天线在基站系统中的可重配置性可以看作是在各种不同环境中基站系统结构的智能切换。
（2）不同层之间的优化。
OSI（Open System Interconnection，开放系统互连）模型定义了高层之间的相互作用可以提高整个系统的性能。
我们在设计智能天线系统时，需要考虑物理层、链路层和网络层，也就是说需要综合考虑到各层之间相互关系，而不能片面的考虑其中的某一层。
（3）多用户分集。
在多用户通信中，机会机制是一种很重要的通信方式。
机会机制的原理是通过把有效信道分配给那些最有需要连
续传输的用户来复用。
机会机制的应用，可以使通信系统的吞吐量尽量达到最大。
对于反射空间信道来说，机会机制下波束成形会将信道指向具有最高SNR的用户，以保障这些用户的通信需求；另一方面，在充分散射情况下，机会机制会把信道分配给那些具有最高瞬时容量的用户。
机会机制会产生多用户分集，多用户分集可以是码分集、时间分集、频率分集或者空间分集的补充。
机会机制的缺点是会影响MAC协议的设计，MAC协议将放弃冲突检测机制而转向多用户机制，这将给移动通信网络带来一些不稳定性。
（4）实际的性能评估。
4G移动通信系统采用智能天线主要依赖以下两种研究结果：（a）智能天线和移动通信环境的特性，如传播特性、天线阵列配置、业务模式、干扰情况、信号带宽的有效性，从而保证系统的兼容性；（b）根据相关的关键参数，通过链路级和系统级仿真的优化折衷来评估智能天线的实际性能。
4.结语
智能天线技术在无线通信中所具有的优势是其他技术所无法取代的，其广泛应用能够大幅度提高无线通信质量、改善系统的抗干扰性、扩大系统容量，并实现同一地址的专用网频率共享。
在今后的智能天线技术研究上，要不断克服其应用中存在的问题及瓶颈，以不断拓展智能天线技术在无线通信中的应用范围。
参考文献
[1]向卫东,姚彦.智能天线及其在无线通信中的应用.无线通信技术,2013,(2).
[2]李世鹤.智能天线的原理和实现[J].电信建设,2015,(04).。
