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智能天线发射新天地

导读: 在移动通信系统中,无线信号的发射和接收都是依靠天线来完成的。天线是移动通信基站无线信号的出入口,是基站设备的重要组成部分。智能天线是天线技术的发展方向。

  在移动通信系统中,无线信号的发射和接收都是依靠天线来完成的。天线是移动通信基站无线信号的出入口,是基站设备的重要组成部分。

  智能天线是天线技术的发展方向。

  智能天线的概念来源于军事上雷达和声纳系统中所采用的阵列天线,最初的研究对象是雷达天线阵,目的是提高雷达的性能和电子对抗的能力。近年来,随着微计算机和数字信号处理技术的发展,智能天线技术已经成为移动通信中最具有吸引力的技术之一,尤其是在TD-SCDMA系统中获得了广泛应用,并且随着TD-SCDMA技术的不断成熟,逐步被大家认识和熟悉。

  动态跟踪用户

  智能天线的工作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,利用波的干涉原理产生强方向性的辐射方向图,通过自适应算法,控制天线波束的方向和形状,将高增益的窄波束对准服务用户方向,零陷对准干扰方向,实现波束赋形,达到定向发射和接收的目的。

  由于智能天线可以自适应的动态跟踪用户,并且能够提供比普通天线更高的增益,因此,智能天线的引入为系统带来了诸多优势。

  智能天线能够对来自各个方向的波束进行空间滤波。它通过将高增益的窄波束对准服务用户方向,零陷对准干扰方向,大大提高阵列的输出信干比,降低了系统内的干扰,同时提高了系统的抗干扰能力。此外,智能天线还可以有效对抗多径,改善通信质量,提高系统可靠性。

  在CDMA系统中使用智能天线,将所有扩频码所提供的资源充分利用。同时智能天线的引入使系统资源在原来的频率、时隙、码道上又增加了空间角度,智能天线通过空分技术复用信道,增加了系统容量。

  由于智能天线赋形增益的提高,使得基站和手机发射功率不变的情况下,可以容忍更大的路径损耗,获得更远的覆盖距离,从而提供小区扩展能力。距离的扩展可以减小无线系统初期建网费用。

  频谱利用率的问题是发展移动通信根本性的问题。智能天线通过空分多址,将基站天线的收发限定在一定的方向角范围内,其实质是分配移动通信系统工作的空间区域,使空间资源之间的交叠最小,干扰最小,合理利用无线资源。此外,使用智能天线减少了移动通信系统的同频干扰,降低了频率复用系数,进而提高了频谱利用效率。

  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。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,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的推出,而发展新业务是目前移动运营商提升ARPU(每用户平均收入)、加强自身竞争力的必然手段。

  此外,在使用普通天线的无线基站中,发射信号采用的是高功率放大器,而使用了智能天线,波束赋型的增益可以减小对功放的要求,大大降低了基站的发射功率,同时也减少了电磁环境污染。

  历经环境考验

  从理论上讲智能天线的应用可以很大程度改善系统性能,然而在很多方面还存在着不足,面临着挑战。

  从技术角度讲,智能天线技术源于最早应用于雷达、军事对抗等领域的自适应天线技术,主要针对点式信号或者干扰源。其显著的特征是,信号一般都是具有较强的方向性和主径,或者说信号源一般都有显著的方向角,因此采用自适应天线技术可以较好地检测出信号源,同时形成天线波束零陷对准干扰源,从而消除干扰。

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