智能天線是什么？它是如何煉成的？

在這篇文章中，小編將為大家?guī)碇悄?a href="/tags/天線" target="_blank">天線的相關(guān)報道。如果你對本文即將要講解的內(nèi)容存在一定興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、什么是智能天線?

智能天線是指使用多個天線組成天線陣列，通過智能算法計算出最佳的天線組合，使各天線發(fā)射的信號在信號接收端疊加增強，從而增加信號覆蓋距離，提高傳輸速率。智能天線可通過波束成型和天線陣列兩種技術(shù)實現(xiàn)，而將兩種技術(shù)相結(jié)合，則能夠發(fā)揮兩種技術(shù)的優(yōu)勢，從而達到更好的效果。

Wi-Fi(WiFi)標(biāo)準(zhǔn)已演進到了第6代的Wi-Fi 6(802.11ax)，Wi-Fi 6在理論速率接近10Gbit/s，但在實際使用中，往往無法給用戶帶來超高的速率。這是因為在無線通信中，用戶最終體驗到的速率不僅僅由Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)決定，還受無線環(huán)境中的各種干擾和障礙物的影響，[天線的隔離度如何提高]。

為了提升用戶最終的體驗速率，需要增加AP的覆蓋范圍來提高信號質(zhì)量，并減少信號間的干擾，而天線作為無線通信的核心組件，決定了發(fā)射信號的波束，影響著AP的覆蓋范圍。天線根據(jù)其在平面上的方向性，分為全向天線和定向天線。在實際的Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，定向天線主要用于高密和回傳場景，其他多數(shù)場景下AP都使用普通全向天線。

有3個較為突出的難點需要解決：

· 邊緣覆蓋： 普通全向天線的增益有限，對于近距離用戶可以提供較好的體驗，對于中遠距離接近覆蓋邊緣的用戶則無法提供服務(wù)或者只能提供較低速率的體驗。

· 跨障礙物覆蓋： 實際環(huán)境中不可能空無一物，往往存在諸如木板、玻璃、墻體等材質(zhì)的障礙物。當(dāng)天線和用戶中間存在障礙物遮擋時，無線信號穿過障礙物會有不同程度衰減，導(dǎo)致用戶體驗變差。

· 高密場景覆蓋： 在用戶分布密集的環(huán)境中，多用戶并發(fā)會導(dǎo)致空間內(nèi)的干擾大大增加，即使Wi-Fi 5和Wi-Fi 6相繼引入了MU-MIMO和OFDMA等多用戶技術(shù)，但對接近覆蓋邊緣的用戶體驗提升并不明顯。

二、智能天線是如何煉成的

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)用戶信號到達方向，旁瓣或零陷對準(zhǔn)干擾信號到達方向，達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)速率和電路實現(xiàn)的復(fù)雜程度，因此重要的是選擇較好算法實現(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，接收端自己估計發(fā)送的信號并以此為參考信號進行上述處理，但需注意的是應(yīng)確保判決信號與實際傳送的信號間有較小差錯。

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