智能天線的實(shí)現(xiàn)原理及特點(diǎn)

智能天線技術(shù)前身是一種波束成形(Beamforming)技術(shù)。波束成形技術(shù)是發(fā)送方在獲取一定的當(dāng)前時刻當(dāng)前位置發(fā)送方和接收方之間的信道信息，調(diào)整信號發(fā)送的參數(shù)，使得射頻能量向接收方所處位置集中，從而使得接收方接收到的信號質(zhì)量較好，最終能保持較高的吞吐量。該技術(shù)又分為芯片方式(On-Chip) 和硬件智能天線方式 (On-Antenna)的兩種。

智能天線的原理是將無線電的信號導(dǎo)向具體的方向，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對準(zhǔn)用戶信號到達(dá)方向，旁瓣或零陷對準(zhǔn)干擾信號到達(dá)方向，達(dá)到充分高效利用移動用戶信號并刪除或抑制干擾信號的目的。同時，智能天線技術(shù)利用各個移動用戶間信號空間特征的差異，通過陣列天線技術(shù)在同一信道上接收和發(fā)射多個移動用戶信號而不發(fā)生相互干擾，使無線電頻譜的利用和信號的傳輸更為有效。在不增加系統(tǒng)復(fù)雜度的情況下，使用智能天線可滿足服務(wù)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容的需要。

智能天線系統(tǒng)的核心是智能算法，智能算法決定瞬時響應(yīng)速率和電路實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度，因此重要的是選擇較好算法實(shí)現(xiàn)波束的智能控制。通過算法自動調(diào)整加權(quán)值得到所需空間和頻率濾波器的作用。已提出很多著名算法，概括地講有非盲算法和盲算法兩大類。非盲算法是指需借助參考信號(導(dǎo)頻序列或?qū)ьl信道)的算法，此時，接收端知道發(fā)送的是什么，進(jìn)行算法處理時要么先確定信道響應(yīng)再按一定準(zhǔn)則(比如最優(yōu)的迫零準(zhǔn)則zero forcing)確定各加權(quán)值，要么直接按一定的準(zhǔn)則確定或逐漸調(diào)整權(quán)值，以使智能天線輸出與已知輸入最大相關(guān)，常用的相關(guān)準(zhǔn)則有SE(最小均方誤差)、LS(最小均方)和LS(最小二乘)等。盲算法則無需發(fā)端傳送已知的導(dǎo)頻信號，判決反饋算法(Decision Feedback)是一種較特殊的算法，接收端自己估計(jì)發(fā)送的信號并以此為參考信號進(jìn)行上述處理，但需注意的是應(yīng)確保判決信號與實(shí)際傳送的信號間有較小差錯。

系統(tǒng)特點(diǎn)

智能天線是一種多天線技術(shù)，它采用天線陣列形成可控的波束，指向并隨時跟蹤用戶。它具有增加通信容量和速率、減少電磁干擾、減少手機(jī)和基站發(fā)射功率，并具有定位功能的優(yōu)點(diǎn)。智能天線是移動通信領(lǐng)域中的一個研究熱點(diǎn)，是解決頻率資源匱乏的有效途徑，同時還可以提高系統(tǒng)容量和通信質(zhì)量。智能天線是一個具有良好應(yīng)用前景且尚未得到充分開發(fā)的新技術(shù)，是第三代移動通信系統(tǒng)中不可缺的關(guān)鍵技術(shù)之一。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，通過智能天線技術(shù)，WiFi網(wǎng)絡(luò)將獲得以下優(yōu)勢：1.收發(fā)信號強(qiáng)度全面提升，并且當(dāng)AP或STA的位置、角度、方向改變時，仍能保持最佳覆蓋效果;2.衰落和多徑效應(yīng)的優(yōu)化改善，提升終端用戶在非視距環(huán)境下的信號獲取能力，看不見也能傳;優(yōu)化噪聲影響，抵抗局部干擾源，保證終端用戶最小工作帶寬，降低斷線幾率;3.降低因遮擋或距離增加引起的信號質(zhì)量下降幅度，保證STA有一定的帶寬工作，使得性能不會大幅衰落;4.同步的上下行鏈路增益，提升單AP和整網(wǎng)容量，再擠也不怕。