未來移動通信系統中的智能天線技術

　 　隨著全球通信業務的迅速發展，作為未來個人通信主要手段的無線移動通信技術引起人們極大關注。如何消除同信道干擾(CCI)、多址干擾(MAI)與多徑 衰落的影響成為人們在提高無線移動通信系統性能時考慮的主要因素。智能天線利用數字信號處理技術，產生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向， 旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，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。與其它日漸深入和成熟的干擾削除技術相比，智能天線技術在移 動通信中的應用研究更顯得方興未艾并顯示出巨大潛力。
1　智能天線技術的起源和發展
　　智能天線通常包括多波束智能天線和自適應陣智能天線。智能天線最初廣泛應用于
雷達、聲納及軍事通信領域，由于價格等因素一直未能普及到 其它通信領域。近年來，現代數字信號處理技術發展迅速，數字信號處理芯片處理能力不斷提高，芯片價格已經可以為現代通信系統所接受。同時，利用數字技術在 基帶形成天線波束成為可能，以此代替模擬電路形成天線波束方法，提高了天線系統的可靠性與靈活程度，智能天線技術因此開始在移動通信中得到應用。另一方面 移動通信用戶數目增加迅速，人們對移動通話質量的要求也不斷提高，這要求蜂窩小區在大容量下仍有高的話音質量。使用智能天線可以在不顯著增加系統復雜度情 況下滿足擴充容量的需要。不同于常規的扇區天線和天線分集方法，通過在基站使用全向收發智能天線，可以為每個用戶提供一個窄的定向波束，使信號在有限的方 向區域發送和接收，充分利用了信號發射功率，降低了信號全向發射帶來的電磁污染與相互干擾。不同于傳統的時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)或碼 分多址(CDMA)方式，智能天線引入了第四維多址方式：空分多址(SDMA)方式。在相同時隙、相同頻率或相同地址碼情況下，用戶仍可以根據信號不同的 空間傳播路徑而區分。智能天線相當于空時濾波器，在多個指向不同用戶的并行天線波束控制下，可以顯著降低用戶信號彼此間干擾。具體而言，智能天線將在以下 方面提高未來移動通信系統性能：(1)擴大系統的覆蓋區域；(2)提高系統容量；(3)提高頻譜利用效率；(4)降低基站發射功率，節省系統成本，減少信 號間干擾與電磁環境污染。

　　智能天線可以通過模擬電路方式實現：首先根據天線方向圖確定饋源的激勵系數，然后確定饋源的饋電網絡即波束 形成網絡。由于饋電布線呈矩陣狀，實現很復雜，隨著陣元數目增加，更增加電路復雜度。為此，未來移動通信智能天線采用數字方法實現波束成形，即所謂數字波 束形成DBF(Digital Beam-forming)天線。使用軟件設計完成自適應算法更新，可以在不改變系統硬件配置前提下，增加系統靈活性。