智能天线技术——提高数字集群网的无线性能

，达到改变天线阵的方向图的目的。使它在干扰方向形成零陷，将干扰信号抵消，而在有用信号方向形成主波束，达到抑制干扰的目的。加权系数的自动调整就是波束的形成过程。智能天线波束成型大大降低了多用户干扰，同时也减少了小区间干扰。

应用自适应天线阵技术，一是要准确地估计波达方向（DOA），一是要找到一个真正快速收敛而性能优良的自适应算法。

2.1 波达方向（DOA）的估计

准确地估计波达方向（DOA）是自适应天线阵提高系统性能的前提。通过瞬时在空间上对有用信号的采样分析，确定有用信号及干扰噪声的空间位置，并能对有用信号的波达方向进行跟踪。

2.2 自适应算法

对于自适应天线阵智能天线的研究，核心是自适应算法。通过找到一个真正快速收敛而性能优良的自适应算法，在时域上得出各个天线的最优加权。

目前常用的智能天线算法主要有非盲算法和盲算法两大类型。

非盲算法：是指需借助参考信号（导频序列或导频信道）的算法，此时收端知道发送的是什么，进行算法处理时要么先确定信道响应再按一定准则（比如最优的迫零准则）确定各加权值，要么直接按一定的准则确定或逐渐调整劝值，以使智能天线输出与已知输入最大相关，常用的相关准则有MMSE（最小均方误差），LMS（最小均方），LS（最小二乘）等。非盲算法的特点：误差较小，收敛速度也较快，但需浪费一定的系统资源。

盲算法：指无需发端传送已知的导频信号，判决反馈算法(Decision Feedback)，是一类较特殊的盲算法，收端自己估计发送的信号并以此为参考信号进行上述处理，但需注意的是应确保判决信号与实际传送的信号间有较小差错。

盲算法特点：一般利用调制信号本身固有的、与具体承载的信息比特无关的一些特征，如恒模CM，子空间subspace，有限符号集，循环平衡等，并调整权值以使输出满足这种特性，常见的各种基于梯度的使用不同约束量的算法。

3.智能天线研究的动向

在智能天线的研究方面，我国早已将智能天线技术列入国家863 通信技术主题研究中的个人通信技术分项，许多专家及大学正在进行相关的研究。而且，在我国自主开发的的第三代移动通信系统TD-SCDMA系统中，智能天线技术、软件无线电技术和同步码分多址技术是该系统的核心技术。
对于智能天线的研究内容，大多集中在对智能天线的自适应算法的优化、对波达方向的估计，以及对智能天线阵元的几何排列的优化等方面，从本文的参考文献，也可看到目前国内外许多 大学及研究所也在智能天线领域进行了大量研究。

四、用智能天线提高数字集群系统的射频性能

针对目前我国数字集群通信系统在信号覆盖方面存在的问题，用自适应天线阵智能天线技术代替目前常用的全向天线，系统的射频方面的性能将有所提高。利用智能天线，借助有用信号和干扰信号在入射角度上的差异，选择恰当的合并权值，形成正确的天线接收模式，即把天线的主瓣对准有用信号，而将低增益副瓣或是零陷对准主要的干扰信号，从而有效地抑制干扰，更大比例地降低频率复用因子，而且能够在多个方面大大改善通信系统的性能。

简而言之，通过把智能天线技术引入到目前我国的数字集群系统中，可以有效地提高基站接收机的灵敏度，提高基站发射机的等效发射功率，降低系统的干扰，进而增加了数字集群系统的容量，改进了小区的覆盖，降低了无线基站的成本。所以，智能天线的采用将显著降低运营成本、提高系统的经济效益。

1．智能天线解决方案

目前，通常采用的自适应天线阵智能天线结构有两种：线阵和圆阵。线阵天线即把多个天线阵元等距离地摆在一条直线上，而圆阵天线则是等距离地分布在圆周上。

例如，可以采用类似TD-SCDMA系统的自适应天线阵智能天线。如下图，由8个完全相同的天线阵元均匀地分布在一个半径为R的圆上，组成一个环形天线。相邻阵元间距D为半波长。

智能天线的"智能"作用是由天线阵及与其相连接的数字信号处理部分共同实现的。自适应天线阵智能天线的系统框图如下图。

该智能天线的仰角方向辐射图形与每个天线元相同。在方位角的方向图由基带处理器控制，可同时产生多个波束，按照通信用户的分布，在360°的范围内任意赋形。为了消除干扰，波束赋形时还可以在有干扰的地方设置零点。

2．性能分析

通过理论推导，该零点处的天线辐射电平要比最大辐射方向低约40dB。当使用的智能天线当N＝8时，比无方向性的单振