未來移動(dòng)通信系統(tǒng)中的智能天線技術(shù)

　 　隨著全球通信業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，作為未來個(gè)人通信主要手段的無線移動(dòng)通信技術(shù)引起人們極大關(guān)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?cè)谔岣邿o線移動(dòng)通信系統(tǒng)性能時(shí)考慮的主要因素。智能天線利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向， 旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，達(dá)到充分高效利用移動(dòng)用戶信號(hào)并刪除或抑制干擾信號(hào)的目的。與其它日漸深入和成熟的干擾削除技術(shù)相比，智能天線技術(shù)在移 動(dòng)通信中的應(yīng)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(shù)的起源和發(fā)展
　　智能天線通常包括多波束智能天線和自適應(yīng)陣智能天線。智能天線最初廣泛應(yīng)用于
雷達(dá)、聲納及軍事通信領(lǐng)域，由于價(jià)格等因素一直未能普及到 其它通信領(lǐng)域。近年來，現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)發(fā)展迅速，數(shù)字信號(hào)處理芯片處理能力不斷提高，芯片價(jià)格已經(jīng)可以為現(xiàn)代通信系統(tǒng)所接受。同時(shí)，利用數(shù)字技術(shù)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(tǒng)的可靠性與靈活程度，智能天線技術(shù)因此開始在移動(dòng)通信中得到應(yīng)用。另一方面 移動(dòng)通信用戶數(shù)目增加迅速，人們對(duì)移動(dòng)通話質(zhì)量的要求也不斷提高，這要求蜂窩小區(qū)在大容量下仍有高的話音質(zhì)量。使用智能天線可以在不顯著增加系統(tǒng)復(fù)雜度情 況下滿足擴(kuò)充容量的需要。不同于常規(guī)的扇區(qū)天線和天線分集方法，通過在基站使用全向收發(fā)智能天線，可以為每個(gè)用戶提供一個(gè)窄的定向波束，使信號(hào)在有限的方 向區(qū)域發(fā)送和接收，充分利用了信號(hào)發(fā)射功率，降低了信號(hào)全向發(fā)射帶來的電磁污染與相互干擾。不同于傳統(tǒng)的時(shí)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(shí)隙、相同頻率或相同地址碼情況下，用戶仍可以根據(jù)信號(hào)不同的 空間傳播路徑而區(qū)分。智能天線相當(dāng)于空時(shí)濾波器，在多個(gè)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(hào)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(dòng)通信系統(tǒng)性能：(1)擴(kuò)大系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域；(2)提高系統(tǒng)容量；(3)提高頻譜利用效率；(4)降低基站發(fā)射功率，節(jié)省系統(tǒng)成本，減少信 號(hào)間干擾與電磁環(huán)境污染。

　　智能天線可以通過模擬電路方式實(shí)現(xiàn)：首先根據(jù)天線方向圖確定饋源的激勵(lì)系數(shù)，然后確定饋源的饋電網(wǎng)絡(luò)即波束 形成網(wǎng)絡(luò)。由于饋電布線呈矩陣狀，實(shí)現(xiàn)很復(fù)雜，隨著陣元數(shù)目增加，更增加電路復(fù)雜度。為此，未來移動(dòng)通信智能天線采用數(shù)字方法實(shí)現(xiàn)波束成形，即所謂數(shù)字波 束形成DBF(Digital Beam-forming)天線。使用軟件設(shè)計(jì)完成自適應(yīng)算法更新，可以在不改變系統(tǒng)硬件配置前提下，增加系統(tǒng)靈活性。