智能天线在移动通信中的应用分析

殷燕南

摘 要：智能天线技术作为移动通信系统的关键技术，能够对系统进行性能优化，因此，在移动通信领域，智能天线一直是研究的热点。首先阐述了智能天线的工作原理和优势，接着从第二代、第三代和第四代移动通信技术入手，分析了智能天线在移动通信中的应用。

关键词：智能天线；移动通信；干扰信号；频谱利用率

中图分类号：TN929.53；TN821+.91 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.05.023

在信息化进程不断推进的今天，移动通信的发展十分迅速，用户数量急剧增长。但是，随着用户数量的增长，目前通信系统出现了诸多急需解决的问题，比如频谱资源匮乏，而要有效解决这些问题，就要科学、合理地应用智能天线。

1 智能天线的工作原理和优势

1.1 智能天线的工作原理

智能天线实际为智能天线系统，由多条天线按照一定的规则组成多个天线阵列。智能天线由天线阵列、波束形成单元和自适应控制单元三部分构成。最常见的天线阵列主要为直线形和圆形，具有发射相应辐射信号的功能；在智能天线系统中，波束形成单元主要用于接收独立单元的天线空间回应信号，并对这些信号进行加权处理；整个智能天线系统的核心结构是自适应控制单元，其主要功能是通过一定的算法和规则调整天线系统，以适应外部电磁环境的变化，并应用数字信号处理技术对各个阵列信号的加权幅度和相位进行处理，保证能够持续产生空间定向波束。

1.2 智能天线的优势

智能天线的优势具体如下：①可以有效控制干扰信号。在通信系统运行的过程中，经常会出现信号干扰问题。如果不能有效解决这一问题，将会对移动通信信号造成较大的影响，进而对整个移动通信系统造成不良影响。而应用智能天线则可以通过抑制干扰信号解决信号干扰问题，从而改善移动通信信号的传输质量，更好地满足通信过程中对数据传输的需求，以达到准确传输移动数据的目的。②抗衰落性很强。在移动通信中，高频信号衰落问题很难解决。该问题的出现不仅会影响通信质量，还会影响通信设备的通话效果。通过应用智能天线控制信号接收方向，并结合逐步分级技术，可以改善高频信号的传输质量，从而有效解决信号的衰落问题。③可以有效实现移动定位。智能天线依靠2个以上的信号传输基站对移动通信设备进行有效定位，跟踪并记录移动设备的准确位置，保障信号传输的畅通性。智能天线的移动定位功能为移动设备的发展提供了有利条件。④可以扩大系统容量。智能天线系统的空分多址技术能够依据空间方向的不同对信道进行分割，使不同的信道可以在同一时间使用同一种频率而不产生干扰信号，从而扩大了系统的容量。⑤可以有效降低系统的建设成本。智能天线的应用使区域覆盖范围进一步扩大，同时，基站的数量减少，从而降低了建设成本，提升了企业的经济效益。

2 在移动通信中的应用

智能天线的应用有效提升了移动通信效率、改善了通信质量，进一步推动了移动通信的发展。

2.1 在第二代移动通信系统中的应用

对于第二代移动通信系统，在目前的频宽下，无论采用哪一种方式，都只能以最多12 dB的载干比进行频率规划。如果要对不足的载干比进行增益，就需要通过动态频率控制、调频和不连续发射等方式补偿。在GSM（全球移动通信系统）的快速发展时期，GPRS（通用分组无线服务技术）的应用对提高系统载干比和改善信号质量具有重要作用。正因为如此，智能天线被很多电信设备生产商和电信运营商运用于GPRS中。在GPRS中应用智能天线，不仅能够覆盖本来的网络，还能够通过切换智能天线的上下行波束，达到抑制信号干扰的目的。此外，对智能天线中的天线阵列进行改进，可以极大地提高频谱的利用率——达到传统网络的4倍以上。可见，智能天线的应用能够有效控制对网络内部射频的污染，大大改善网络的传输质量，扩大网络无线的容量。

2.2 在第三代移动通信系统中的应用

在移动通信快速发展的过程中，3G网络业务要具备一定的优势，就必须要有较高的频谱利用率。要提高频谱利用率，就必须采用新的频谱技术，而应用智能天线能够提高第三代移动通信系统的服务质量，并扩大其容量。

在智能天线系统中采用SDMA，可以有效缓解3G网络中容量与高频干扰之间的矛盾，从而为无线频谱利用率的提高奠定基础。当单一天线阵列单元增益满足15 dBi时，智能天线只运用8个天线阵列单元就可以实现对频率的密集复用，在降低信号发射机发射功率的同时提高信号的载干比，从而为提高3G网络的传输质量奠定良好的基础。

2.3 在第四代移动通信系统中的应用

在移动通信环境中有多个散射体和发射体，无线通信链路的传播途径也有很多，这样的传播对通信的有效性和可靠性造成了极大的影响。对于该问题，可以运用接收端信号分离法并借助接收信号的空间特性来解决。

运用多输入-多输出技术时，通信链的两端使用了多条天线，当发射端将信源输出的串行码流分成多路并行子码流，并通过不同的发射天线阵元同频、同时发出时，接收方则通过多条接收天线上信号之间的不相关性实现信号的分离，同时重复利用原始子码流的频带资源，在实现信息高速、准确传输的同时，提高频谱资源的使用率和链路的可靠性。应用多输入-多输出技术可从整体上对多径无线信道的发射和接收进行优化，从而扩大通信容量、提升频谱利用率。如果功率和带宽相同，系统的容量则可以通过增加天线数量来扩大。因此，应用多输入-多输出技术能够在保持带宽与天线发射功率不变的情况下，成倍提升频谱的利用率，扩大无线通信系统的容量。

此同时，智能天线技术在第五代移动通信技术的研究中将被当作关键性技术。因此，我们要对智能天线的工作原理和优势有一个明确的认识，并就智能天线的应用进行积极探索，以推动智能天线与信息技术的融合，最大限度地发挥智能天线的优势。

参考文献

[1]滕碧红.智能天线技术在移动通信中的应用[J].通信电源技术，2012（2）：61-62.

[2]庞汉勋.智能天线在移动通信网络中的应用[J].信息与电脑（理论版），2011（9）：135-136.

[3]潘红娜，蔡振兴.智能天线在移动通信中的应用[J].无线互联科技，2013（2）：50.

〔编辑：刘晓芳〕