5g天线厂家浅谈智能天线-海博论坛

    一 .专业5g海博论坛了解什么是智能天线

智能天线又称自适应天线阵列、可变天线阵列、多天线。智能天线指的是带有可以判定信号的空间信息(比如传播方向)和跟踪、定位信号源的智能算法，并且可以根据此信息，进行空域滤波的天线阵列。智能天线是一种安装在基站现场的双向天线，通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性，并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。智能天线采用空分复用(sdma)方式，利用信号在传播路径方向上的差别，将时延扩散、瑞利衰落、多径、信道干扰的影响降低，将同频率、同时隙信号区别开来，和其他复用技术相结合，最大限度地有效利用频谱资源。早期应用集中于雷达和声呐信号处理领域，20世纪70年代后被引入军事通信中。随着移动通信技术的发展，阵列处理技术被引入到移动通信领域，很快就形成了智能天线的研究领域。

在移动通信技术的发展中，以自适应阵列天线为代表的智能天线已成为最活跃的研究领域之一，应用领域包括声音处理、跟踪扫描雷达、射电天文学、射电望远镜和3g手机网络。智能天线由三部分组成:实现信号空间过采样的天线阵;对各阵元输出进行加权合并的波束成型网络;重新合并权值的控制部分。在移动通信应用中为便于分析、旁瓣控制和doa(到达方向)估计，天线阵多采用均匀线阵或均匀圆阵。控制部分(即算法部分)是智能天线的核心，其功能是依据信号环境，选择某种准则和算法计算权值。在移动通信环境条件下，复杂的地形、建筑物的结构都会对电波的传播产生影响，大量用户间的相互作用也会产生时延扩散、瑞利衰落、多径、信道干扰等，从而会使通信质量受到影响。采用智能天线可以有效地解决这些问题。智能天线采用空分多址技术，利用信号在传输方向上的差别，将同频率或同时隙、同码道的信号区分开来，最大限度地利用有限的信道资源。

智能天线的核心在数字信号处理部分，它根据一定的准则，使天线阵产生定向波束指向用户，并自动地调整权重系数以实现所需的空间滤波。智能天线需要解决的两个关键问题是辨识信号的方向和自适应赋形的实现。辨识信号到达方向，代表的算法有music(multiplesignalclassification)算法、esprit(estimationofsignalparametersviarotationalinvariancetechniques)算法、最大似然法等。自适应波束赋形的目的是通过自适应算法得到最佳加权系数。采用何种算法首先需要考虑自适应准则，主要有最大信噪比(snr)、最小均方误差(mmse，minimummeansquareerror)、最小方差、最大似然等。常用的自适应算法有dmi(directmatrixinverse，直接抽样协方差矩阵求逆)算法、lms(leastmeansquare，最小均方)算法、rls(recursiveleastsquares，递归最小二乘)算法、cma(constantmodulusalgorithm，恒模算法)等。

    二.智能天线的优点

智能天线可以明显改善无线通信系统的性能，提高系统的容量。具体体现在下列方面：

提高频谱利用率。海博论坛厂家采用智能天线技术代替普通天线，提高小区内频谱复用率，可以在不新建或尽量少建基站的基础上增加系统容量，降低运营商成本。迅速解决稠密市区容量瓶颈。未来的智能天线应能允许任一无线信道与任一波束配对，这样就可按需分配信道，保证呼叫阻塞严重的地区获得较多信道资源，等效于增加了此类地区的无线网络容量。抑制干扰信号。智能天线对来自各个方向的波束进行空间滤波。它通过对各天线元的激励进行调整，优化天线阵列方向图，将零点对准干扰方向，大大提高阵列的输出信干比，改善了系统质量，提高了系统可靠性。对于软容量的cdma系统，信干比的提高还意味着系统容量的提高。

抗衰落。高频无线通信的主要问题是信号的衰落，普通全向天线或定向天线都会因衰落使信号失真较大。如果采用智能天线控制接收方向，自适应地构成波束的方向性，可以使得延迟波方向的增益最小，降低信号衰落的影响。智能天线还可用于分集，减少衰落。实现移动台定位。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。由于目前蜂窝移动通信系统只能确定移动台所处的小区，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地推出，而发展新业务是目前移动运营商提升arpu值、加强自身竞争力的必然手段。

    三. 智能天线技术

智能天线通常包括多波束智能天线和自适应阵智能天线。智能天线最初广泛应用于雷达、声纳及军事通信领域，由于价格等因素一直未能普及到其它通信领域。

近年来，现代数字信号处理技术发展迅速，数字信号处理芯片处理能力不断提高，芯片价格已经可以为现代通信系统所接受。同时，利用数字技术在基带形成天线波束成为可能，以此代替模拟电路形成天线波束的方法，提高了天线系统的可靠性与灵活程度，智能天线技术因此开始在移动通信中得到应用。使用智能天线可以在不显著增加系统复杂度的情况下满足服务质量和扩充容量的需要。不同于常规的扇区天线和天线分集方法，通过在基站使用全向收发智能天线，可以为每个用户提供一个窄的定向波束，使信号在有限的方向区域发送和接收，充分利用了信号发射功率，降低了信号全向发射带来的电磁污染与相互干扰。不同于传统的时分多址(tdma)、频分多址(fdma)或码分多址(cdma)方式，智能天线引入了第四维多址方式---空分多址(sdma)方式。在相同时隙、相同频率或相同地址码的情况下，用户仍可以根据信号不同的空间传播路径而区分。

智能天线相当于空时滤波器，在多个指向不同用户的并行天线波束的控制下，可以显著降低用户信号彼此间的干扰。具体而言，5g天线将在以下方面提高了移动通信系统的性能:

⑴扩大系统的覆盖区域;

⑵增加系统容量;

⑶提高频谱利用效率;

⑷降低基站发射功率，节省系统成本，减少信号间干扰与电磁环境污染。