【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 １．波束轉(zhuǎn)換天線(xiàn) 波束轉(zhuǎn)換天線(xiàn)具有有限數(shù)目的、固定的、預(yù)定義的方向圖，通過(guò)陣列天線(xiàn)技術(shù)在同一信道中利用多個(gè)波束同時(shí)給多個(gè)用戶(hù)發(fā)送不同的信號(hào)，它從幾個(gè)預(yù)定義的、固定波束中選擇其一，檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)越過(guò)扇區(qū)時(shí)，從一個(gè)波束切換到另一個(gè)波束。在特定的方向上提高靈敏度，從而提高通信容量和質(zhì)量。 為保證波束轉(zhuǎn)換天線(xiàn)共享同一信道的各移動(dòng)用戶(hù)只接收到發(fā)給自己的信號(hào)而不發(fā)生串話(huà)，要求基站天線(xiàn)陣產(chǎn)生多個(gè)波束來(lái)分別照射不同用戶(hù)，特別地，在每個(gè)波束中發(fā)送的信息不同而且要互不干擾。 每個(gè)波束的方向是固定的，并且其寬度隨著天線(xiàn)陣元數(shù)而變化。對(duì)于移動(dòng)用戶(hù)，基站選擇不同的對(duì)應(yīng)波束，使接收的信號(hào)強(qiáng)度最大。但用戶(hù)信號(hào)未必在固定波束中心，當(dāng)使用者是在波束邊緣，干擾信號(hào)在波束的中央，接收效果最差。因此，與自適應(yīng)天線(xiàn)陣比較，波束轉(zhuǎn)換天線(xiàn)不能實(shí)現(xiàn)最佳的信號(hào)接收。由于扇形失真，波束轉(zhuǎn)換天線(xiàn)增益在方位角上不均勻分布。但波束轉(zhuǎn)換天線(xiàn)有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和不需要判斷用戶(hù)信號(hào)方向（ ＤＯＡ） 的優(yōu)勢(shì)。主要用于模擬通信系統(tǒng)。 ２．自適應(yīng)天線(xiàn)陣 融入自適應(yīng)數(shù)字處理技術(shù)的智能天線(xiàn)是利用數(shù)字信號(hào)處理的算法去測(cè)量不同波束的信號(hào)強(qiáng)度，因而能動(dòng)態(tài)地改變波束使天線(xiàn)的傳輸功率集中。應(yīng)用空間處理技術(shù)（ｓｐａｔｉａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）可以增強(qiáng)信號(hào)能力，使多個(gè)用戶(hù)共同使用一個(gè)信道。自適應(yīng)天線(xiàn)陣結(jié)構(gòu)框圖如圖１所示。 Ｔ０是相鄰的抽頭之間的延遲，Ｗｎ．ｍ是ｎ天線(xiàn)第ｍ個(gè)抽頭因子。每個(gè)天線(xiàn)后接一個(gè)延時(shí)抽頭加權(quán)網(wǎng)，可自適應(yīng)的調(diào)整加權(quán)系數(shù)。這樣一來(lái)同時(shí)具有時(shí)域和空域處理能力。 自適應(yīng)天線(xiàn)陣是一個(gè)由天線(xiàn)陣和實(shí)時(shí)自適應(yīng)信號(hào)接收處理器所組成的一個(gè)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，它用反饋控制方法自動(dòng)調(diào)準(zhǔn)天線(xiàn)陣的方向圖，使它在干擾方向形成零陷，將干擾信號(hào)抵消，而且可以使有用信號(hào)得到加強(qiáng)，從而達(dá)到抗干擾的目的。 由自適應(yīng)天線(xiàn)陣接收到的信號(hào)被加權(quán)和合并，取得最佳的信噪比系數(shù)。采用Ｍ個(gè)陣元自適應(yīng)天線(xiàn)，理論上，自適應(yīng)天線(xiàn)陣的價(jià)值是能產(chǎn)生（ Ｍ－１）倍天線(xiàn)放大，可帶來(lái)１０ｌｇＭ的ＳＮＲ改善，消除扇形失真的影響，并且它的（Ｍ－１）倍分集增益相關(guān)性是足夠低的。對(duì)相同的通信質(zhì)量要求，移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率可減小１０ｌｇＭ。這不但表明可以延長(zhǎng)移動(dòng)臺(tái)電池壽命或可采用體積更小的電池，也意味著基站可以和信號(hào)微弱的用戶(hù)建立正常的通信鏈路。對(duì)基站發(fā)射而言，總功率被分配到Ｍ個(gè)陣元，又由于采用ＤＢＦ?Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ－Ｆｏｒｍｉｎｇ可以使所需總功率下降，因此，每個(gè)陣元通道的發(fā)射功率大大降低，進(jìn)而可使用低功率器件。 采用自適應(yīng)抽頭時(shí)延線(xiàn)天線(xiàn)陣對(duì)信號(hào)接收、均衡和測(cè)試很有幫助。對(duì)每一接收天線(xiàn)加上若干抽頭延時(shí)線(xiàn)，然后送入智能處理器，則可以對(duì)多徑信號(hào)進(jìn)行最佳接收，減少多徑干擾的影響，從而使基站的接收信號(hào)的信噪比得到很大程度的提高，降低了系統(tǒng)的誤碼率。 通常采用４－１６ 天線(xiàn)陣元結(jié)構(gòu)，相鄰陣元間距一般取為接收信號(hào)中心頻率波長(zhǎng)的 １／２ 。陣元間距過(guò)大，降低接收信號(hào)相關(guān)度；陣元間距過(guò)小，將在方向圖引起不必要的波瓣，因此陣元半波長(zhǎng)間距通常是優(yōu)選的。天線(xiàn)陣元配置方式包含直線(xiàn)的型，環(huán)型和平面的型，自適應(yīng)天線(xiàn)是智能天線(xiàn)的主要的型式 。自適應(yīng)天線(xiàn)完成用戶(hù)信號(hào)接收和發(fā)送可認(rèn)為是全向天線(xiàn)。它采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)識(shí)別用戶(hù)信號(hào)的 ＤＯＡ ，或者是主波束方向。根據(jù)不同空間用戶(hù)信號(hào)傳播方向，提供不同空間通道，有效克服對(duì)系統(tǒng)干擾。自適應(yīng)天線(xiàn)主要用于數(shù)字通信系統(tǒng)。 自適應(yīng)列陣智能天線(xiàn)(a)和束轉(zhuǎn)換智能天線(xiàn)的比較(b) 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)智能天線(xiàn)潛在的性能效益表現(xiàn)在多方面，例如，抗多徑衰落、減小時(shí)延擴(kuò)展、支持高數(shù)據(jù)速率、抑制干擾、減少遠(yuǎn)近效應(yīng)、減小中斷概率、改善ＢＥＲ?Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ性能、增加系統(tǒng)容量、提高頻譜效率、支持靈活有效的越區(qū)切換、擴(kuò)大小區(qū)覆蓋范圍、靈活的小區(qū)管理、延長(zhǎng)移動(dòng)臺(tái)電池壽命、以及維護(hù)和運(yùn)營(yíng)成本較低，等等。 １．改善系統(tǒng)性能采用智能天線(xiàn)技術(shù)可提高第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量及服務(wù)質(zhì)量，Ｗ－ＣＤＭＡ系統(tǒng)就采用自適應(yīng)天線(xiàn)陣列技術(shù)，增加系統(tǒng)容量。我國(guó)ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)是應(yīng)用智能天線(xiàn)技術(shù)的典型范例。ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)采用ＴＤＤ方式，使上下射頻信道完全對(duì)稱(chēng)，可同時(shí)解決諸如天線(xiàn)上下行波束賦形、抗多徑干擾和抗多址干擾等問(wèn)題。該系統(tǒng)具有精確定位功能，可實(shí)現(xiàn)接力切換，減少信道資源浪費(fèi)； 歐洲在ＤＥＣＴ基站中進(jìn)行智能天線(xiàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)，采用和評(píng)估了多種自適應(yīng)算法，并驗(yàn)證了智能天線(xiàn)的功能。日本在ＰＨＳ系統(tǒng)中的測(cè)試表明，采用智能天線(xiàn)可減少基站數(shù)量。由于ＰＨＳ等系統(tǒng)的通信距離有限，需要建立很多基站，若采用智能天線(xiàn)技術(shù)，則可降低成本； 無(wú)線(xiàn)本地環(huán)路系統(tǒng)的基站對(duì)收到的上行信號(hào)進(jìn)行處理，獲得該信號(hào)的空間特征矢量，進(jìn)行上行波束賦形，達(dá)到最佳接收效果。天線(xiàn)波束賦形等效于提高天線(xiàn)增益，改善了接收靈敏度和基站發(fā)射功率，擴(kuò)大了通信距離，并在一定程度上減少了多徑傳播的影響； ＦＤＭＡ系統(tǒng)采用智能天線(xiàn)技術(shù)，與通常的三扇區(qū)基站相比，Ｃ／Ｉ值平均提高約８ｄＢ，大大改善了基站覆蓋效果；頻率復(fù)用系數(shù)由７改善為４，增加了系統(tǒng)容量。在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時(shí)，采用智能天線(xiàn)技術(shù)可降低無(wú)線(xiàn)掉話(huà)率和切換失敗率 ＴＤＭＡ系統(tǒng)采用智能天線(xiàn)技術(shù)?可提高Ｃ／Ｉ指標(biāo)。據(jù)研究，用４個(gè) ３０176。天線(xiàn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的１２０?天線(xiàn)，Ｃ／Ｉ可提高６ｄＢ，提高了服務(wù)質(zhì)量。在滿(mǎn)足ＧＳＭ系統(tǒng)Ｃ／Ｉ比最小的前提下，提高頻率復(fù)用系數(shù)，增加了系統(tǒng)容量； ＣＤＭＡ系統(tǒng)系統(tǒng)采用智能天線(xiàn)技術(shù)，可進(jìn)行話(huà)務(wù)均衡，將高話(huà)務(wù)扇區(qū)的部分話(huà)務(wù)量轉(zhuǎn)移到容量資源未充分利用的扇區(qū)；通過(guò)智能天線(xiàn)靈活的輻射模式和定向性，可進(jìn)行軟／硬切換控制；智能天線(xiàn)的空間域?yàn)V波可改善遠(yuǎn)近效應(yīng)，簡(jiǎn)化功率控制，降低系統(tǒng)成本，也可減少多址干擾，提高系統(tǒng)性能。 ２．提高頻譜利用效率 容量和頻譜利用率的問(wèn)題是發(fā)展移動(dòng)通信根本性的問(wèn)題。智能天線(xiàn)通過(guò)空分多址，將基站天線(xiàn)的收發(fā)限定在一定的方向角范圍內(nèi)，其實(shí)質(zhì)是分配移動(dòng)通信系統(tǒng)工作的空間區(qū)域，使空間資源之間的交疊最小，干擾最