1、概述

　　智能天線（Smart Antenna）技術是在微波技術、自動控制理論、自適應天線技術、數(shù)字信號處理DSP（Digital Signal Processing）技術和軟件無線電技術等多學科基礎上綜合發(fā)展而成的一門新技術。智能天線是具有一定程度智能性的自適應天線陣列。智能天線早期應用于軍事領域，自3G時代開始走向民用通信，在今天的TD-LTE試驗網(wǎng)和商用網(wǎng)中，智能天線技術得到了飛速發(fā)展。智能天線技術利用信號傳輸?shù)目臻g相干性，通過調整天線陣列陣元發(fā)送信號的權值，產(chǎn)生空間預定波束，將無線信號導向具體方向，使主瓣波束自適應地跟蹤用戶主信號到達的方向，旁瓣或零陷對準干擾信號到達的方向，達到充分和高效利用移動用戶信號，刪除或抑制干擾信號的雙重目的。智能天線可實現(xiàn)信號的空域濾波和定位，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的干擾。智能天線通常應用在基站側，可在下行鏈路對發(fā)射信號進行預加權實現(xiàn)選擇性發(fā)送，也可在上行鏈路對接收的混疊信號進行不同加權合并得到對應的波形。智能天線因其具有增加系統(tǒng)容量、提高通信質量和擴大小區(qū)覆蓋等優(yōu)點，已廣泛應用于TDSCDMA和TD-LTE網(wǎng)絡。可以肯定的是，情景化、小型化、電調化、寬帶化和集成化相結合的智能天線，將在TD-LTE及后期演進系統(tǒng)中發(fā)揮不可替代的作用。

　　2、智能天線簡介

　　由于無線移動通信信道傳輸環(huán)境具有復雜性和不確定性，主要受多徑衰落、時延擴展等不利因素影響，存在符號間串擾、同信道間干擾和多址干擾等惡化通信環(huán)境的情況，直接降低了鏈路性能和系統(tǒng)容量，而智能天線是解決這些問題的重要手段之一。

　　2.1、智能天線的信號模型

　　圖1為智能天線接收部分簡圖，由陣元、加權和合并三部分組成。用戶發(fā)射信號經(jīng)過多徑信道衰減和延遲后，到達天線陣列各陣元的是所有發(fā)射信號及各自延遲副本的疊加。假設系統(tǒng)中有K個用戶，陣列有M個陣元，為了簡單，采用均勻線陣模型，則在某時刻第k個用戶的信號到達陣列的接收信號矢量可表示為：

　　（1）其中，βk，l為第l條徑的衰落幅值，τk，l為第l條徑的延遲時間，sk（t）為第k個用戶的發(fā)射信號。α（θk，l）是陣列響應矢量，而對應第k個用戶在經(jīng)過信道第l條徑時到達的角為θk，l，并可表示為：

　　（2）其中，f為信號頻率，且滿足fc-B/2≤f ≤fc+B/2，fc為載波頻率，B為信號帶寬；τ是由于信號有限傳播速度造成的在相鄰天線陣元上的時延，它與信號的到達角、陣元間隔和信號傳播速度有關，可以表示為τ=（dsinθk，l）/c，d為陣元間隔，通常取λc/2，λc為載波波長，c為信號的傳播速度。由于接收天線接收的是所有用戶信號的疊加，所以（1）式可表達為：

　　（3）其中，η（t）為接收端的加性白噪聲矢量。因陣列具有方向性，據(jù)圖1所示，通過對每個陣元加權wk，根據(jù)一定準則和信號檢測要求，由陣列信號處理模塊計算后，可得陣列加權合并矢量的波束賦形輸出為：

　　（4）式（4）是智能天線形成波束信號的基本模型，也是智能天線的技術基礎。

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