智能天线技术_百度文库概要

智能天线技术及其应用摘要：在移动通信领域，形成了一个新的研究热点—智能天线（ＳｍａｒｔＡｎｔｅｎｎａｓ），本文论述了智能天线的两个主要类型和基本特性，分析了智能天线的算法，介绍了智能天线研究动向和未来移动通信系统智能天线应用前景。

智能天线技术及其应用９０年代以来，阵列处理技术引入移动通信领域，很快形成了一个新的研究热点－智能天线（ＳｍａｒｔＡｎｔｅｎｎａｓ）?智能天线应用广泛，它在提高系统通信质量、缓解无线通信日益发展与频谱资源不足的矛盾、以及降低系统整体造价和改善系统管理等方面，都具有独特的优点。

最初的智能天线技术主要用于雷达、声纳、军事抗干扰通信，用来完成空间滤波和定位等。

近年来，随着移动通信的发展及对移动通信电波传播、组网技术、天线理论等方面的研究逐渐深入，现代数字信号处理技术发展迅速，数字信号处理芯片处理能力不断提高，利用数字技术在基带形成天线波束成为可能，提高了天线系统的可靠性与灵活程度。

智能天线技术因此用于具有复杂电波传播环境的移动通信。

此外，随着移动通信用户数迅速增长和人们对通话质量要求的不断提高，要求移动通信网在大容量下仍具有较高的话音质量。

经研究发现，智能天线可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（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆａｒｒｉｎａｌ），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，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。

实际上它使通信资源不再局限于时间域（ＴＤＭＡ）、频率域（ＦＤＭＡ）或码域（ＣＤＭＡ）而拓展到了空间域，属于空分多址（ＳＤＭＡ）体制。

一、智能天线技术智能天线技术有两个主要分支。

波束转换技术(ｓｗｉｔｃｈｅｄｂｅａｍｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）和自适应空间数字处理技术（ａｄａｐｔｉｖｅｓｐａｔｉａｌｄｉｇｉｔａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ），或简称波束转换天线和自适应天线阵。

第九章智能天线与软件无线电技术9.1 智能天线技术9.1.1 智能天线基本概念与发展过程智能天线（Smart Antenna）可定义为：天线阵+智能算法。

其中，智能算法的作用是根据不同的无线电传播环境，调整天线波束，以达到提取期望信号、抑制干扰和滤除噪声的目的。

智能天线的本质是一种自适应空分多址技术（SDMA），智能天线+软件无线电（Software radio）技术是未来无线通信的发展方向。

智能天线的发展过程如下：（1）智能天线的概念最早源于雷达和声纳系统中采用的阵列天线。

（2）阵列天线根据波束形成方式的不同，又可分为模拟波束成形和数字波束成型两种。

模拟波束成形一般可用于中频、射频直接成形，实现难度大、精度低，而数字波束成形一般在中频以下，实现方便、精度高。

现阶段移动通信中的智能天线就属于这一类。

数字波束成形的发展方向是在射频实现。

（3）智能天线技术中，将中频和射频看作是一个线性系统的信道，为了实现在基带数字信号处理与最终的射频调整的一致性和等效性，要求中频和射频系统有较高的线性度。

（4）自1959年Van Atta提出自适应天线阵列的概念以来，到目前已经历了45年发展历程，可分为5个阶段：a.1964年IEEE Tran.AP的特刊为标志，研究工作主要集中在自适应波束的控制上。

例如，自适应相控制阵列天线和自适应波束操纵天线等。

b.1976年IEEE Tran.AP的特刊为标志，研究工作主要集中在自适应零陷控制上。

例如，自适应滤波、自适应调零、自适应旁瓣对消和自适应杂波控制等。

c.1986年IEEE Tran.AP的特刊为标志，研究工作主要集中在空间谱估计上。

例如，最大似然谱估计、最大熵谱估计和空间正交谱估计等。

d.1997年Godara对智能天线在移动通信中的应用进行了综述。

e.2002年Reed出版了专著，首次从无线电工程的角度全面介绍了软件无线电设计方法学，提出了图9.1所示的软件无线电模型，明确了智能天线在未来无线通信发展中的作用。

智能天线技术的工作原理、特征和技术优势分析智能天线（SmartAntenna或IntelligentAntenna）最初应用于雷达、声纳及军用通信领域。

近年来，现代数字信号处理技术发展迅速，DSP芯片处理能力的不断提高和芯片价格的不断下降，使得泛应用。

由于智能天线能显著提高系统的性能和容量，并增加了天线系统的灵活性，未来几乎所有先进的移动通信系统都将采用该技术。

智能天线提高系统性能的原理智能天线分为两大类：多波束天线与自适应天线阵列。

多波束天线利用多个并行波束覆盖整个用户区，每个波束的指向是固定的，波束宽度也随天线元数目而确定。

当用户在小区中移动时，基站在不同的相应波束中进行选择，使接收信号最强。

因为用户信号并不一定在波束中心，当用户位于波束边缘及干扰信号位于波束中央时，接收效果最差，所以多波束天线不能实现信号最佳接收，一般只用作接收天线。

但是与自适应天线阵列相比，多波束天线具有结构简单、无须判定用户信号到达方向的优点。

自适应天线阵列一般采用4～16天线阵元结构，阵元间距为半个波长。

天线阵元分布方式有直线型、圆环型和平面型。

自适应天线阵列是智能天线的主要类型，可以完成用户信号接收和发送。

自适应天线阵列系统采用数字信号处理技术识别用户信号到达方向，并在此方向形成天线主波束。

现在，简要地介绍一下智能天线如何克服无线通信中的时延扩展和多径衰落来提高系统的性能和容量。

设天线阵列的不同天线元对信号施以不同的权值，然后相加，产生一个输出信号。

如果定义“天线增益”为在一定输出信噪比的情况下所需要输入信号功率的降低，“分集增益”为在有衰落的情况下给定误码率所需要输入信噪比的降低，那么一般来说，M元的天线阵列可以提供M倍的天线增益加上一个分集增益，具体提高的值决定于天线阵元间的相关性。

首先我们考虑多波束天线。

多波束天线是在一个扇区内放置多个天线来覆盖整个扇区，每个天线只覆盖一部分角度范围。

扇区天线的另外一个优点就是在下行的波束方向可以利用上行的波束方向，这样在下行方向也可以获得M倍的天线增益。

未来通信中的智能天线技术应用在当今科技飞速发展的时代，通信技术的进步无疑是推动社会前进的重要力量。

其中，智能天线技术作为一项具有创新性和变革性的技术，正逐渐在未来通信领域中展现出其巨大的应用潜力。

智能天线技术，简单来说，就是一种能够根据通信环境和用户需求自适应调整天线特性的技术。

它通过对信号的接收和发送进行智能化控制，有效地提高了通信系统的性能和效率。

过去，传统的天线在信号传输中存在着诸多局限性。

例如，信号覆盖范围有限、干扰抑制能力较弱以及频谱资源利用率不高等问题。

而智能天线技术的出现，为解决这些问题提供了全新的思路和方法。

在未来的移动通信中，智能天线技术将发挥至关重要的作用。

随着智能手机和移动互联网的普及，人们对于通信速度和质量的要求越来越高。

智能天线可以通过波束成形技术，将信号能量集中指向特定的用户方向，从而增强信号强度，提高数据传输速率。

这意味着在人口密集的区域，如城市中心、大型商场等，用户依然能够享受到高速稳定的网络连接。

在卫星通信领域，智能天线技术同样具有广阔的应用前景。

卫星通信往往面临着长距离传输带来的信号衰减和干扰问题。

智能天线可以通过自适应调整波束方向和形状，有效地提高信号接收灵敏度，降低误码率。

这对于保障卫星通信的可靠性和稳定性具有重要意义。

智能天线技术在无线局域网（WLAN）中也能大显身手。

在复杂的室内环境中，信号传播容易受到墙壁、障碍物等的影响。

智能天线能够根据环境变化动态调整信号发射和接收参数，优化网络覆盖，提升用户的上网体验。

此外，智能天线技术在智能交通系统中也有着不可或缺的地位。

车联网的发展需要稳定、高效的通信支持。

智能天线可以确保车辆之间以及车辆与基础设施之间的通信畅通无阻，为实现自动驾驶、交通流量优化等提供关键的技术保障。

然而，智能天线技术的广泛应用也面临着一些挑战。

首先是技术实现的复杂性。

要实现智能天线的自适应调整和优化，需要先进的算法和硬件支持，这对研发和生产成本提出了较高的要求。

智能天线中的LMS算法的应用摘要关键字：智能天线摘要&关键字（english）一：引言智能天线是通信领域的新技术，不同于传统的时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)或码分多址(CDMA)方式，智能天线引入了空间维的多址方式：空分多址(SDMA)方式，即在相同时隙、相同频率或相同地址码情况下，仍可以根据信号不同的空间传播路径来进行区分不同的用户。

智能天线相当于一个空时滤波器，在多个指向不同用户的并行阵列波束的控制下，可以显著降低用户信号之间的干扰，从而提升系统容量，同时还带来了更多的好处，因此备受关注。

2.1.1 智能天线的基本概念⑴定义智能天线利用数字信号处理(DSP)技术，在空间产生指向性波束，使阵列主瓣对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，从而可以高效地利用移动用户信号的空域信息最大化接收期望信号并删除或抑制干扰信号的目的。

与其它逐渐深入和成熟的干扰对消技术相比，智能天线技术在移动通信中的应用研究更显得方兴未艾并显示出巨大潜力.智能天线通常包括波束切换智能天线和自适应阵智能天线。

在早期，阵列天线技术广泛应用于雷达、声纳及军事通信等领域，但是由于价格的原因一直未能普及到通信领域。

近年来，随着现代数字信号处理技术的迅速发展，数字信号处理芯片处理能力不断提高，同时芯片价格也不断下降，己经可以被民用通信领域所接受。

另外，由于数字信号处理技术使得在基带进行阵列波束形成成为可能，并以此代替模拟电路波束形成的方法，从而提高了阵列天线系统的可靠性与灵活程度，智能天线技术也因此开始在移动通信中得以应用。

另一方面，移动通信用户数目迅猛地增加，人们对业务质量的要求也不断提高，这要求蜂窝小区在密集的业务量下仍保持高的话音质量。

使用智能天线可以在不显著增加系统复杂度情况下满足扩充容量的需要。

不同于常规的扇区天线和天线分集方法，通过在基站使用全向收发智能天线，可以为每个用户提供一个窄的指向性波束，使信号在有限的空间区域内发送和接收，从而可以充分利用信号发射功率，降低了信号全向发射带来的电磁污染与相互干扰。

智能天线科技名词定义中文名称：智能天线英文名称：smart antenna定义：采用天线阵列，根据信号的空间特性，能够自适应调整加权值，以调整其方向圆图，形成多个自适应波束，达到抑制干扰、提取信号目的的天线。

所属学科：通信科技（一级学科）；移动通信（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布智能天线智能天线是一种安装在基站现场的双向天线，通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性，并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。

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(Direction of Arrinal)，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。

目录类型智能天线可以分为两种类型：交换波束天线和适应阵列。

交换波束交换波束使用许多窄波束天线，每个指向一个微有不同的方向，以此覆盖整个120度扇区。

当扇区内的移动用户移动时，系统内的智能天线从一个天线变换到另一个天线。

适应阵列适应阵列使用一个阵列天线和成熟的数字信号处理来从一个位置到下一个位置转换天线束。

发展历程９０年代以来，阵列处理技术引入移动通信领域，很快形成了一个新的研智能天线原理图究热点－智能天线（ＳｍａｒｔＡｎｔｅｎｎａｓ）?智能天线应用广泛，它在提高系统通信质量、缓解无线通信日益发展与频谱资源不足的矛盾、以及降低系统整体造价和改善系统管理等方面，都具有独特的优点。

最初的智能天线技术主要用于雷达、声纳、军事抗干扰通信，用来完成空间滤波和定位等。

近年来，随着移动通信的发展及对移动通信电波传播、组网技术、天线理论等方面的研究逐渐深入，现代数字信号处理技术发展迅速，数字信号处理芯片处理能力不断提高，利用数字技术在基带形成天线波束成为可能，提高了天线系统的可靠性与灵活程度。

智能天线技术因此用于具有复杂电波传播环境的移动通信。

智能天线算法综述智能天线是一种安装在基站现场的双向天线，通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性，并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。

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(Direction of Arrinal，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。

智能天线可以分为两种类型：交换波束天线和适应阵列。

交换波束使用许多窄波束天线，每个指向一个微有不同的方向，以此覆盖整个120度扇区。

当扇区内的移动用户移动时，系统内的智能天线从一个天线变换到另一个天线。

适应阵列使用一个阵列天线和成熟的数字信号处理来从一个位置到下一个位置转换天线束。

TD-SCDMA 系统工作于TDD 方式，其上、下行信道使用同一载频，可以认为同一用户的上下行信道是完全对称的，从而有利于智能天线技术的使用。

智能天线原理智能天线技术的原理是使一组天线和对应的收发信机按照一定的方式排列和激励，利用波的干涉原理可以产生强方向性的辐射方向图。

如果使用数字信号处理方法在基带进行处理，使得辐射方向图的主瓣自适应地指向用户来波方向，就能达到提高信号的载干比，降低发射功率，提高系统覆盖范围的目的。

⑴智能天线的阵元通常是按直线等距、圆周或平面等距排列。

每个阵元为全向天线。

⑵当移动台距天线足够远，实际信号入射角的均值和方差满足一定条件时，可以近似地认为信号来自一个方向。

智能天线子系统主要包括以下组成部分：①智能天线阵；②射频前端模块（包括线性功率放大器、低噪放和监测控制电路）;③射频带通滤波器；④电缆系统（射频电缆、控制电缆以及射频防雷模块、低频防雷电路）。

参见下图，设以M 元直线等距天线阵列为例：（第m 个阵元）则空域上入射波距离相差为：∆d = m ⋅ ∆x ⋅ cosθ时域上入射波相位相差为：(2π/λ ⋅ ∆d 。

TD智能天线综述智能天线是通信领域的一项重要技术创新，它利用先进的信号处理和调节功能，有效提升了通信系统的性能和覆盖范围。

而TD智能天线则是在TD-SCDMA网络中采用的一种创新型天线技术。

本文将对TD 智能天线的相关特点、应用前景等进行综述。

一、TD智能天线的技术原理TD-SCDMA是中国自主研发的第三代移动通信技术，而TD智能天线则是在TD-SCDMA网络中实现更好通信性能的关键技术。

它通过优化信号处理、自适应调节以及智能选择天线传输方式等手段，实现了信号的增强和优化，从而提高了通信系统的覆盖范围和容量。

在TD智能天线中，利用多个天线单元构成天线阵列，通过对每个天线单元的控制和优化，可以实现对信号的定向传输和接收。

这样一方面可以有效抑制多径干扰，提高信号的质量和稳定性；另一方面可以增强信号的传输距离和覆盖范围，提高网络的容量和效率。

二、TD智能天线的特点1. 天线效果明显：TD智能天线在信号增强和优化方面具有明显的效果。

它能够对信号进行精确的控制和调节，提高信号的传输质量和稳定性，从而提升通信系统的性能和覆盖范围。

2. 自适应优化：TD智能天线具备自适应优化能力，能够根据不同的通信环境和需求自动进行天线模式的切换和调整。

它可以识别并适应各种信噪比、干扰等因素，实现最佳的通信效果。

3. 网络容量提升：由于TD智能天线能够提高信号的传输质量和稳定性，使得网络的容量得到有效提升。

不仅可以支持更多的用户同时通信，还能够提供更高的数据传输速率和更低的通信延迟。

4. 节省资源成本：由于TD智能天线能够提高网络的容量和效率，因此可以节省网络建设和维护成本。

通过对信号的优化和增强，可以减少设备数量和功率消耗，提高资源利用率和经济效益。

三、TD智能天线的应用前景TD智能天线作为一项创新的通信技术，在未来的应用前景十分广阔。

随着5G时代的到来，对通信系统容量和覆盖范围的要求将进一步增加，而TD智能天线正是满足这一需求的重要技术手段。