智能天线介绍
智能天线技术原理及其应用
智能天线技术原理及其应用一、智能天线技术的原理智能天线原名自适应天线阵列(AAA,Adaptive Antenna Ar-ray)。
最初的智能天线技术主要用于雷达、声纳、抗干扰通信等，用来完成空间滤波和定位，后来被引入移动通信系统中。
智能天线通常包括波束转换智能天线(Switched Beam Antenna)和自适应阵列智能天线(Adaptive Array Antennal。
智能天线的原理是将无线电的信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向DOA(DirectionofArrlnal)，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。
同时，智能天线技术利用各个移动用户间信号空间特征的差异，通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰，使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。
在不增加系统复杂度的情况下，使用智能天线可满足服务质量和网络扩容的需要。
总之。
自适应阵列智能天线利用基带数字信号处理技术，通过先进的算法处理，对基站的接收和发射波束进行自适应的赋形，从而达到降低干扰、增加容量、扩大覆盖和提高无线数据传输速率的目的。
移动通信信道传输环境较恶劣。
实际环境中的干扰和多径衰落现象异常复杂。
多径衰落、时延扩展造成的符号间串扰ISI、FDMATDMA系统(如GSM)由于频率复用引入的同信道干扰、CDMA系统中的MAI等都使链路性能、系统容量下降。
使用自适应阵列天线技术能带来很多好处，如扩大系统覆盖区域、提高系统容量、提高数据传输速率、提高频谱利用效率、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等。
自适应阵天线一般采用4-16天线阵元结构，在FDD中阵元间距1／2波长，若阵元间距过大，则接收信号彼此相关程度降低：太小则会在方向图形成不必要的栅瓣，故一般取半波长。
而在TDD 中，如美国Ar-rayComm公司在PHS系统中的自适应阵列天线的阵元间距为5个波长。
智能天线与MIMO的区别
解释1.智能天线通常也称作自适应天线阵列，可以形成特定的天线波束，实现定向发送和接收，主要用于完成空间滤波和定位。
从本质上看，它利用了天线阵列中各单元之间的位置关系，即利用了信号的相位关系克服多址干扰及多径干扰，这是它与传统分集技术的本质区别。
MIMO系统是指在发射端和接收端同时使用多个天线的通信系统，其有效地利用随机衰落和可能存在的多径传播来成倍地提高业务传输速率。
其核心技术是空时信号处理，即利用在空间中分布的多个时间域和空间域结合进行信号处理。
因此，可以被看作是智能天线的扩展。
智能天线可以理解为对天线应用与今后演进的LTE（MIMO的双天线），这样今后中国移动发展LTE时，现有的智能天线仍然可以使用解释2.TD-SCDMA系统采用智能天线技术，这种技术也是采用了多阵元天线，但与MIMO 不同的是通过不同的发射天线来发送相同的数据，形成指向某些用户的赋形波束，从而有效提高天线增益，降低用户间的干扰。
因此智能天线技术也可以算一种天线分集技术，但没有实现空间复用，不是MIMO技术。
MIMO技术中，信息源杂散化之后，以多余前向纠错（FEC，ForwardErrorCorrectionredundancy）的方式作编码。
这些编码过的位会被分别交叉放置到不同的天线发射链中，也就是连续的编码位被随机送到不同的OFDM调制器，每个调制器再将编码位往后送到发射处理链及天线。
因此，不同的发射天线上发送的是不同的数据，接收端通过特定的技术将这些不同天线发送的数据拼装起来，还原成原始信息。
解释3.（1）相同信息，不同的空间发射途径传统的多天线被用来增加分集度从而克服信道衰落，具有相同信息的信号通过不同的路径被发送出去，在接收机端可以获得数据符号多个独立衰落的复制品，从而获得更高的接收可靠性。
智能天线技术也是通过不同的发射天线来发送相同的数据，形成指向某些用户的赋形波束，从而有效的提高天线增益，降低用户间的干扰。
广义上来说，智能天线技术算一种天线分集技术。
3G智能天线原理和应用
3G智能天线原理和应用1. 智能天线原理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。
基站智能天线是一种有多个天线单元组成的阵列天线，通过调节各单元信号的加权幅度和相位，改变阵列的方向图，从而抑制干扰，提高信噪比，它可以自动测出用户方向，将波束指向用户，实现波束跟用户走。
图1 智能天线方框图智能天线是天线阵列，图7-2表示方框图，图中可以看出，由N个天线单元组成，每个天线单元有对应加权器，共有M组加权器，可以形成M个方向的波束，M表示用户数，其可以大于天线单元数，天线阵的尺寸和天线元的数目决定最大增益和最小波束宽度，意味在天线阵的尺寸和天线增益，及天线侧瓣性能两者之间要取得平衡。
智能天线通过调节从每一个天线收到的信号的相位与幅度，结合使得形成所需要的波束，此过程称为波束形成。
可以形成各种波束--扫描波束、多波束、成型波束、及有受控零位的波束。
根据方向图分成两种类：自适应方向图智能天线和固定形状方向图智能天线。
智能天线关键技术是识别信号到达方向以及数字成型的实现，识别信号到达方向AOA（ANGLE OF ARRIV AL）的算法有：MUSIC算法、ESPRIT算法、最大似然算法等。
数字成型实现就是选取最佳加权系数，获得最佳波束。
自适应算法首先确定准则，常用有最大似然、最大信噪比SINR、最小均方误差MMSE、最小方差，具体产品选择其中一种，图7-3表示形成波束智能天线框图。
图2 波束成型智能天线原理示意图2. 智能天线在3G中应用智能天线在2G网络中的成功应用，表明智能天线对于抑制干扰有明显改善作用，3G标准指出智能天线应用要求，改善网络容量与性能，技术上考虑“聚集波束”、“自适应波束形成”以及“波束切换”。
“聚集波束”用在特定地理区域，增加覆盖面或容量。
第6章 TD-SCDMA智能天线技术
图6-2 不同几何形状的天线阵列
2.平面波传播
空时信号可以表示为),,,(t z y x s ，
这其中x ，y 和z 分别代表三维空间坐标系的三个变代表时间。
根据电磁场领域的麦克思维方程，自由空间中信号源的电场E r
满足下式：
012222
=∂∂⋅−∇t
E c E r r （6.1.1）
是光速。
对上式求解得到
图6-7 TD-SCDMA 系统下行信号传输模型
北京邮电大学无线信号处理与网络实验室(WSPN) 作者：彭木根 （pmg@）
版权所有，翻印必究
图6-10 孔径扩展示意图
)()(t s t r = )exp()()(x d jk t s t x r
−= )exp()()(y d jk t s t y r
−=
图6-11 EVESPA估计结果（4个线阵，6个信号)
个阵元组成，其中4个阵元组成均匀线阵。
有三组相干信号（， [800, 1000]和[1200, 1400], 对应的幅度分别为[1, 0.7-0.4i] [ 0.4+0.5i, -0.6+0.4i]。
噪声为高斯噪声，信噪比SNR＝15。
10。
智能天线及其在无线通信中的应用
智能天线及其在无线通信中的应用
智能天线是一种新型的天线系统，它具有智能化、可控性和自适应性等特点，可以应用于各种无线通信领域。
本文将介绍智能天线的原理、特点和在无线通信中的应用。
智能天线的原理
智能天线的原理是利用电磁波散射、反射等物理现象，通过控制天线发射和接收的信号相位和幅度，达到控制天线方向和波束形状的目的。
智能天线系统主要包括天线单元、射频前端控制单元、数字信号处理单元以及控制系统。
智能天线的特点
1. 可控性强：智能天线可以通过控制电路、软件等实现信号的精确定向、聚焦和扩散，从而实现不同方向和波束形状的信号发射和接收。
2. 自适应性好：智能天线可以根据环境变化和通信需求动态调整波束方向和形状，提高信号传输质量和覆盖范围。
3. 多功能性：智能天线可以实现多种通信功能，比如多天线、宽带、多频段等，具有较大的灵活性。
4. 集成化：智能天线可以集成在手机、车载通信系统、无人机等设备中，减小系统体积和功耗，提高通信效率。
智能天线在无线通信中的应用
1. 4G/5G通信：智能天线可以实现空间分集、波束赋形和交叉极化等多个天线技术，提高系统容量和数据传输速率。
2. 雷达系统：智能天线可以实现多波束、多角度扫描和目标跟踪等功能，提高雷达探测精度和抗干扰能力。
3. 无人机通信：智能天线可以通过不同方向和波束形状的信号发射和接收，实现无人机的定位、导航和控制。
4. 智能交通系统：智能天线可以实现车辆间通信和车辆与基础设施通信，提高路况监测、导航和安全管理等功能。
综上所述，智能天线系统具有可控性强、自适应性好、多功能性和集成化等特点，可以应用于各种无线通信领域，具有广阔的应用前景。
21 -智能天线权值
智能天线权值第一部分智能天线广播波束权值相关知识第一章引言1.1 智能天线的基本功能智能天线是N列取向相同的天线按照一定方式排列和激励，利用波的干涉原理形成预定波束的阵列结构天线。
智能天线可以通过阵元信号的加权幅度和相位来改变阵列的方向图形，即自适应或以预制方式控制波束宽度、指向和零点位置，使波束指向期望的方向，实现对移动用户的波束跟踪，并自动地抑制干扰方向的副瓣电平。
1.2 智能天线与GSM天线的区别1.2.1 结构组成区别智能天线由两个或以上天线阵列组成，而GSM系统天线只由一个天线阵列构成。
8列单极化智能天线GSM单极化天线8通道双极化智能天线GSM双极化天线1.2.2 功能区别智能天线可以通过改变对各天线阵列的激励（即权值）形成预定波束。
而GSM天线只有一个阵列，其波束在设计时已确定，出厂后不可改变。
在进行小区覆盖宽度调整时，GSM天线只能更换，TD-SCDMA智能天线可以通过软件改变预定波束的宽度(特指广播波束)，灵活的调整覆盖范围。
第二章智能天线的分类2.1 全向天线在360°任意方位上均可进行波束扫描的智能天线阵列。
2.2 定向单极化天线特指采用单极化辐射单元，组成定向阵列，可以在特定方向内进行波束扫描的天线阵列。
2.3 定向双极化天线特指采用双极化辐射单元，组成定向阵列，可以在特定方向内进行波束扫描的天线阵列。
第三章相关基本概念3.1 单元波束、广播波束、业务波束单元波束定义为：智能天线单一阵列的接收或者发射的水平面辐射方向图。
即，智能天线阵列中任意馈电端口在其它所有端口都接负载时发射或接收到的辐射方向图。
广播波束定义为：对智能天线阵列施加特定的幅度和相位激励所形成的全向覆盖或扇区覆盖的辐射方向图。
业务波束定义为：对智能天线阵列施加特定的幅度和相位激励所形成的在工作角域内具有任意波束指向扫描以及具有高增益窄波束的方向图。
3.2 波束宽度波束宽度指波束的主瓣中功率电平下降一半（3dB）的角度范围。
面向5G的智能天线设计
面向5G的智能天线设计随着5G的到来, 智能天线设计变得非常重要。
智能天线是根据环境和需求自动调整方向的天线, 它可以通过优化信号传输, 提高通信质量。
这些天线可以在不同环境下支持高数据速率, 并克服了传统天线的一些不足。
1. 什么是智能天线？智能天线是一种具备自适应功能的天线。
它可以根据不同条件、不同情况实现自动调节和自适应选择。
传统天线通常只适用于一个特定的频率, 但是, 智能天线能够同时适用于多个频率, 这是因为它能够自动调整其方向和极化，从而在多个信号源之间切换。
此外, 智能天线采用多种信号处理技术,可以提高天线的灵活性和抗干扰能力, 并且可以适应不同的环境和场景。
2. 智能天线的优点智能天线具有许多优点。
它们可以提高通信的可靠性和速度, 增大信号覆盖范围, 并提高连接稳定性。
另外, 智能天线也可以提高信号的质量, 并有助于减缓建筑物、障碍物和人的干扰。
即使在复杂的极端天气条件下, 智能天线也可以快速自适应, 提高信号的稳定性, 提高通信质量。
还有一个优点是, 智能天线能够根据不同的场景和使用情况, 调整方向和角度, 以满足不同需求。
3. 智能天线设计的难点尽管智能天线有很多优点, 但是它们的设计并不容易。
一个重要的问题是如何确定天线的方向和极化。
在设计智能天线时, 我们必须考虑天线的尺寸、形状、材料和工作频率等多个关键参数。
此外, 在确定天线的方向和极化时, 我们还要考虑周围的环境和条件。
4. 如何克服设计难点设计智能天线需要采用多种技术手段, 包括多天线技术、反馈控制技术、自适应波束成形技术等。
其中, 反馈控制技术可以通过不断收集和评估信号反馈信息, 实现天线的自适应调整。
自适应波束成形技术则可以根据不同的使用场景, 调整天线的方向和角度, 以达到最佳通信效果。
此外, 还可以通过多台智能天线的连接, 实现信号的优化和协同处理, 从而实现更好的信号传输效果。
5. 结论随着5G技术的不断发展和普及，智能天线开始成为通信行业中的热点技术。
第九章 智能天线与软件无线电技术
第九章智能天线与软件无线电技术9.1 智能天线技术9.1.1 智能天线基本概念与发展过程智能天线（Smart Antenna）可定义为：天线阵+智能算法。
其中，智能算法的作用是根据不同的无线电传播环境，调整天线波束，以达到提取期望信号、抑制干扰和滤除噪声的目的。
智能天线的本质是一种自适应空分多址技术（SDMA），智能天线+软件无线电（Software radio）技术是未来无线通信的发展方向。
智能天线的发展过程如下：（1）智能天线的概念最早源于雷达和声纳系统中采用的阵列天线。
（2）阵列天线根据波束形成方式的不同，又可分为模拟波束成形和数字波束成型两种。
模拟波束成形一般可用于中频、射频直接成形，实现难度大、精度低，而数字波束成形一般在中频以下，实现方便、精度高。
现阶段移动通信中的智能天线就属于这一类。
数字波束成形的发展方向是在射频实现。
（3）智能天线技术中，将中频和射频看作是一个线性系统的信道，为了实现在基带数字信号处理与最终的射频调整的一致性和等效性，要求中频和射频系统有较高的线性度。
（4）自1959年Van Atta提出自适应天线阵列的概念以来，到目前已经历了45年发展历程，可分为5个阶段：a.1964年IEEE Tran.AP的特刊为标志，研究工作主要集中在自适应波束的控制上。
例如，自适应相控制阵列天线和自适应波束操纵天线等。
b.1976年IEEE Tran.AP的特刊为标志，研究工作主要集中在自适应零陷控制上。
例如，自适应滤波、自适应调零、自适应旁瓣对消和自适应杂波控制等。
c.1986年IEEE Tran.AP的特刊为标志，研究工作主要集中在空间谱估计上。
例如，最大似然谱估计、最大熵谱估计和空间正交谱估计等。
d.1997年Godara对智能天线在移动通信中的应用进行了综述。
e.2002年Reed出版了专著，首次从无线电工程的角度全面介绍了软件无线电设计方法学，提出了图9.1所示的软件无线电模型，明确了智能天线在未来无线通信发展中的作用。
TD-SCDMA智能天线系统介绍及其测试
TD-SCDMA智能天线系统介绍及其测试本文简要介绍了智能天线的原理、智能天线阵的物理特性和波束赋形、智能天线算法的实现。
最后对TD-SCDMA智能天线的现场测试进行了分析，指出了测试时应注意的事项。
1、智能天线的原理智能天线通常被定义为一种安装于移动无线接入系统基站侧的天线阵列，通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元，获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。
其原理是将无线电信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向（direcTIon of arrival，DOA），旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到高效利用移动用户信号并消除或抑制干扰信号的目的。
同时，智能天线技术利用各个移动用户间信号空间特征的差异，通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰，使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。
在TD-SCDMA系统中智能天线基本思想是：天线以多个高增益窄波束动态地跟踪多个期望用户，接收模式下，来自窄波束之外的信号被抑制，发射模式下，能使期望用户接收的信号功率最大，同时使窄波束照射范围以外的非期望用户受到的干扰最小。
智能天线是利用用户空间位置的不同来区分用户，在相同时隙、相同频率或相同地址码的情况下。
仍然可以根据信号不同的空间传播路径来区分。
TD-SCDMA由于上下行无线链路使用同一载频，无线传播特性近似相同，能够很好地支持智能天线技术，智能天线的使用增加了TD-SCDMA无线接口的容量。
TD-SCDMA智能天线主要实现2种波束：广播波束和业务波束。
广播波束是在广播时隙形成，实现对整个小区的广播，所以要求波束宽度很宽，尽量做到小区无缝隙覆盖。
业务波束是在建立具体的通话链路后形成，也就是形成跟踪波束，它会针对每一个用户形成一个很窄的波束，这些波束会紧紧地跟踪用户。
由于波束很窄，能量比较集中。
在相同功率情况下，智能天线能将有用信号强度增加，同时减小对其他方向用户的干扰，由于智能天线能很好地集中信号，所以发射机可以适当地减小发射功率。
浅谈智能天线技术及应用
领 域中的应用。
【 关键词】 智能天线 ； 波束 ； 应用
随着移动用 户数量 的快 速增加 ．尤其 在我 国人 口密度较大 的城 市 ． 动业务运 营公 司和资源 管理部 门将 面临频率资源短缺 的巨大挑 移 战 ， 率资源将 成为制约移 动通信 发展的主要障碍 。 频 面对这 样的挑 战 ， 智能天线技术应运而生 ． 智能天线采用数字信号处理技术形成定 向波 束． 能够根据所处 的电磁 环境 、 智能地调节 自身参数 ， 从而 抑制干扰 、 提高天线增益 、 扩展通信容量。
科 技信 息
０ Ｉ Ｔ论坛０ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ ＯＧ Ｏ ＭＡ Ｉ Ｎ Ｎ
２１ ０ １年
第２ ３期
浅谈智能天线技术及应用
黄春 霞 （ 内江职 业 技术 学 院 四川 内江
【 摘
６ １０ ） ４ ０ １
要】 随着通信技 术的发展 ， 智能天线技 术近年 来备 受关注。本 文介 绍了智能 天线 的基本概念及原理 、 关键技术、 优点 以及在移动通信
１ 智 能 天 线原 理 及 关 键 技 术
智能天线原名 自适应天线 阵列 （Ａ ，ｄｐ ｖ Ａ ｔ ｎ ｒ ｙ， Ａ ＡＡ ａｔ ｅ ｎ ｎ ａＡ ｒ ）它 ｉ ｅ ａ 由天线阵 、 波束形成网络 、 波未形成算法三部分组成。 智能天线是一种 具 有测 向和波束形成 能力 的天线阵列 ． 利用 数字信号处 理技术 ． 生 产 空间定 向波束 ． 天线主波 束对准期望 用户信号到达 方向 ． 使 旁瓣或 零 陷对准干扰信号 到达方 向． 从而达到充 分利用移动用 户信号 ． 并删 除 或抑制干扰信号的 目的 智能天线技术有两个主要分支 智能天线通常包括波束 转换智 能 天线 （ ｉ ｂｄ Ｂ ａ ｎｅｎ １ 自 应 阵列智 能天 线 （ｄｐｉ ｒ ｙ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｉ Ａ ｔ ａ和 适 ｗｃ ｎ ｎ Ａ ａｔ ｅ ｒ ｖＡ ａ Ａ ｔ ｎ１ ｎ ｎ ａ 或简称 波束转换天线 和 自 ｅ ． 适应天线 阵。 波束转换天线包括有限数 目的 、 固定的 、 预定义 的方 向图 ， 阵 通过 列天线技术在 同一信道 中利用多个波束 同时给多个用 户发送不 同的 信号 ． 它从几个预定 义的 、 固定 波束 中选择 其一 ， 检测信 号强度 ， 当移 动台越过扇区时 ． 从一个波束切换到另一个波束 。在特定 的方 向上提 高灵敏度 ． 从而提高通信容量和质量。 自适应天线 阵是一个 由天线阵 和实 时 自适应信号 接收处理器所 组成的一个闭环反馈控制系统 ． 它用反馈控制方法 自动调准天线 阵的
3G之智能天线-PPT精选文档23页
零辐射方向对准干扰信号到达方向，从而
节省了发射机的功率，减少了信号干扰与 电磁环境污染。
03.12.2019
15
智能算法分类
智能算法分为两大类：一类是时域中进行 处理来获得天线最优加权，这些算法起源 于自适应数字滤波器，像最小均方算法、 递归最小均方误差算法等；另一类是在空 间域对频谱进行分析来获得DOA的估计， 它是通过使用空间取样，空间谱估计算法 来得到天线的最优加权值，如果处理速度 足够快，可以跟踪信道的时变，所以空间 谱估计算法在快衰落信道上优于时域算法。
美国Metawave公司，ArrayComm公司对智 能天线进行了大量研究；
03.12.2019
20
智能天线的研究方向
论证智能天线对通信系统的功效：
对通信系统容量的提高； 抗多径干扰的性能；
提出优化方案和快速算法；
03.12.2019
21
平面型三种形式。
日本
ATR光电通信研究所研制了基于波束空间处理方式的多波束智能 天线。天线阵元布局为间距半波长的16阵元平面方阵，射频工作
频率是1.545GHz。
中国
ArrayComm公司和中国邮电电信科学研究院信威公司研制出应用 于无线本地环路(WLL)智能天线系统。
03.12.2019 中国的TD-SCDMA是3G中比较明确使用智能天线的方案
03.12.2019
5
自适应阵列系统
03.12.2019
6
自适应阵列系统原理
融入自适应数字处理技术的智能天线是利 用数字信号处理的算法去测量不同波束的 信号强度，因而能动态地改变波束使天线 的传输功率集中。应用空间处理技术可以 增强信号能力，使多个用户共同使用一个 信道。
移动通信中智能天线的原理及应用
移动通信中智能天线的原理及应用【摘要】智能天线作为移动通信中的重要组成部分，承担着关键的作用。
本文首先介绍了智能天线的定义和在移动通信中的重要性，随后详细探讨了智能天线的工作原理和技术特点。
接着分析了智能天线在5G通信和物联网中的应用场景，以及智能天线未来的发展趋势。
结论指出，智能天线将助力移动通信技术的进步，成为未来通信网络重要组成部分，带来更多创新和便利性。
通过本文的阐述，读者可深入了解智能天线的重要性和未来发展趋势，为移动通信技术的进步和应用提供参考借鉴。
【关键词】智能天线、移动通信、工作原理、技术特点、5G通信、物联网、未来发展、进步、通信网络、创新、便利性1. 引言1.1 移动通信中智能天线的重要性移动通信在现代社会中扮演着至关重要的角色，随着通信技术的不断发展和普及，人们对通信速度和质量的需求也越来越高。
而智能天线作为移动通信领域中的重要组成部分，其在提升通信性能和用户体验方面起着至关重要的作用。
智能天线可以优化无线信号的传输和覆盖范围，提高通信网络的覆盖面和信号强度。
通过智能调节天线的方向、角度和功率，可以有效地减少信号干扰和传输延迟，提升通信系统的稳定性和可靠性。
智能天线可以实现多天线分集技术，提高通信系统的容量和吞吐量。
通过多天线分集技术，可以同时传输多个信号流，提高通信系统的频谱效率和数据传输速度，满足用户对高速数据传输的需求。
智能天线在移动通信中扮演着至关重要的角色，其优化信号覆盖范围、提升通信系统容量和数据速度的能力，将进一步推动通信技术的发展和创新，为用户提供更快速、更可靠的通信服务。
1.2 智能天线的定义智能天线，顾名思义，是一种具有智能化功能的天线设备。
它不仅仅具备传统天线的辐射接收功能，还在一定程度上具有自适应、自学习、自优化的能力。
通过内置的智能算法和传感器，智能天线能够实时感知周围电磁环境的变化，调整自身的辐射参数，以提高通信质量和效率。
智能天线的主要特点包括多功能、可变形、自适应性强、高效率和节能等。
智能天线
智能天线科技名词定义中文名称：智能天线英文名称：smart antenna定义：采用天线阵列，根据信号的空间特性，能够自适应调整加权值，以调整其方向圆图，形成多个自适应波束，达到抑制干扰、提取信号目的的天线。
所属学科：通信科技（一级学科）；移动通信（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布智能天线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。
智能天线的原理是将无线电的信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向DOA(Direction of Arrinal)，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。
目录类型智能天线可以分为两种类型：交换波束天线和适应阵列。
交换波束交换波束使用许多窄波束天线，每个指向一个微有不同的方向，以此覆盖整个120度扇区。
当扇区内的移动用户移动时，系统内的智能天线从一个天线变换到另一个天线。
适应阵列适应阵列使用一个阵列天线和成熟的数字信号处理来从一个位置到下一个位置转换天线束。
发展历程９０年代以来，阵列处理技术引入移动通信领域，很快形成了一个新的研智能天线原理图究热点－智能天线（ＳｍａｒｔＡｎｔｅｎｎａｓ）?智能天线应用广泛，它在提高系统通信质量、缓解无线通信日益发展与频谱资源不足的矛盾、以及降低系统整体造价和改善系统管理等方面，都具有独特的优点。
最初的智能天线技术主要用于雷达、声纳、军事抗干扰通信，用来完成空间滤波和定位等。
近年来，随着移动通信的发展及对移动通信电波传播、组网技术、天线理论等方面的研究逐渐深入，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，利用数字技术在基带形成天线波束成为可能，提高了天线系统的可靠性与灵活程度。
智能天线技术因此用于具有复杂电波传播环境的移动通信。
智能天线.ppt
2020/9/25
12
波束空间处理方式
❖ 包含两级处理过程，第一级对各阵元信号进行固定 加权求和，形成多个指向不同方向的波束；
❖ 第二级对第一级的波束输出进行自适应加权调整后 合成得到阵列输出，此方案不是对全部阵元是从整 天计算最优的加权系数作自适应处理，而是仅对其 中的部分阵元作自适应处理，因此，属于部分自适 应阵列处理；
2020/9/25
7
智能天线和自适应天线的不同
❖ 智能天线以自适应天线为基础的新一代天线系统， 其目标是通过抑制干扰和对抗衰落来增加系统容 量，进而提高频谱利用率，不仅涉及智能接收， 还包括智能发射；
❖ 智能天线与自适应天线有着本质的区别，后者只 能对功率方向图进行调整，而前者还可以独立的 对信道方向图进行调整。智能天线的最大魅力在 于，它可以利用信号方向的不同，将不同信号分 开，从而对传统信道空分复用，增加系统容量。
在多用户情况下，K：系统中的用户数；M：天线阵元个数； 则在频率选择性衰落情况下，接收到的第k个用户的信号矢量为：
（其中Lk表示第k个用户的多径数，k,l 表示第k个用户第l 径的复信道增益）
Lk
xk t k,la k,l sk t k,l l 1
则在平坦衰落情况下，接收到的第k个用户的信号矢量为：
Aexp j t x st源自st stx1 x2
Aexp Aexp
j t j t
x1 x2
s
t
exp exp
j x1 j x2
s t xM
Aexp j t xM
exp j xM
s t a
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18
智能天线的信号模型
❖ 在相同时隙，相同频率或相同地址码的情 况下，仍然可以根据信号不同的传播路径 来区分；
未来通信中的智能天线设计
未来通信中的智能天线设计在当今数字化飞速发展的时代，通信技术的革新犹如一场永不停歇的赛跑。
其中，智能天线设计正逐渐成为提升通信质量和效率的关键因素。
智能天线，简单来说，就是一种能够根据通信环境和用户需求自动调整波束方向和形状的天线系统。
它就像是通信领域中的“智能导航员”，能够精准地将信号发送到目标方向，并有效地减少干扰和噪声。
过去，传统的天线设计往往采用固定的波束模式，无法灵活适应复杂多变的通信场景。
比如在高楼林立的城市中，信号容易受到建筑物的阻挡和反射，导致通信质量下降。
而智能天线则可以通过实时监测和分析信号环境，动态地调整波束，确保信号的稳定传输。
那么，智能天线是如何实现这种智能调控的呢？这主要依赖于一系列先进的技术和算法。
首先是波束形成技术，它能够通过控制天线阵元的相位和幅度，合成特定方向的波束。
比如说，当手机用户位于某个特定方向时，智能天线可以将波束集中指向该用户，从而提高信号强度和质量。
其次，自适应算法在智能天线中也起着至关重要的作用。
这些算法能够根据接收到的信号特征，实时计算出最优的波束参数。
常见的自适应算法包括最小均方误差算法、递归最小二乘算法等。
通过不断地优化和调整，智能天线能够在各种复杂的环境中保持良好的通信性能。
在未来通信中，智能天线设计面临着诸多挑战。
一方面，随着 5G乃至 6G 技术的发展，通信频段不断扩展，对智能天线在高频段的性能提出了更高的要求。
高频信号的传播特性更加复杂，波束的控制难度也更大。
另一方面，未来通信场景将更加多样化和复杂化，如物联网、车联网等新兴应用场景的出现，使得智能天线需要同时服务于大量的终端设备，并且要保证不同设备之间的通信互不干扰。
这就要求智能天线具备更强的多用户处理能力和更高的频谱效率。
为了应对这些挑战，研究人员正在不断探索新的智能天线设计方案。
例如，采用新材料和新工艺来制造天线，以提高天线的性能和集成度。
同时，结合人工智能和机器学习技术，让智能天线能够更加智能地学习和适应不同的通信环境。
“智能天线”介绍
智能天线译文（未校对）P945-95216.1介绍回顾过去的十年，无线技术发展速度是难以置信的，因此发明新的技术和在降低成本下改善服务是必须的。
这种情况增加了大量的通话时间和大量的用户。
对于这种现象实际中常采用解决方案是利用空间处理技术。
高通的创始人安德鲁维特比明确阐述了“空间处理技术被最有前途的，如果不是在最新领域，在多址接入系统发展领域。
空间处理技术的中心思想是自适应天线和智能天线系统。
尽管自适应天线发明还要追溯到二次世界大战—巴特利特波束形成器。
自适应天线是仅有的低功率数字信号处理，及信号处理技术的创新软件。
智能天线系统引起了世界广泛兴趣。
确实，关于智能天线目前出现了很多观点与教程，且大量的研究关于自适应和到达方向（DOA）运算用于智能天线系统.伴随着用户的快速增加和对无线通信服务要求快速提高.这就要求信号的覆盖面越来越宽,和传输速率越来越快.智能天线系统提供了这些问题的解决方案.这篇文章讲述了智能天线系统的介绍和大体的观点。
首先,让读者更容易理解,将智能天线系统比作为人类的音频系统,其次,通过介绍蜂窝射频系统以及变革来阐述智能天线的用途.这些观点遵守天线阵理论,到达时间和自适应数字处理算法,互扰,移动自组织网络,天线设计,天线设计关于网络容量的影响。
通信频道误比特率(BER)。
这篇文章的重要部分从[17]-[22].更多延伸讨论和细节在[17]每一节和其它的地方都有。
16.2 智能天线类比当很多工程系统的功能被联想到人类身体系统[3]的时候，这些功能就可以很容易被理解。
因此，若想了解智能天线系统如何工作，让我们首先想象二个人在黑暗的房间里交流，如图16.1（a）。
当说话者移动的时候，听者有能力判断出他的位置。
这是因为说话者的语音在不同的时间内到达了听者的耳朵（音频的传感器）。
人类信号的处理器是大脑。
大脑通过耳朵来接受音频来判断说话者的位置。
大脑通过二个耳朵增强信号强度来判断声音的方向。
另外，如果其他说话者加入交流，大脑可以一次分辨出这是不需要的干扰且专注有用的声音。
智能天线使用手册
1、引言1.1、智能天线的基本功能〕智能天线定义N 列取向相同的天线按照一定方式排列和激励，利用波的干涉原理形成预定波束的阵列结构天线。
〕智能天线基本功能智能天线可以通过改变各天线阵列的激励，其中激励包含幅值和相位，利用波的干涉原理形成预定波束。
同时，TD-SCDMA智能天线接入到TD-SCDMA基站后，通过基站的实时自适应信号处理算法，能够自动地产生多个窄波束方向图，实现对移动用户的波束跟踪，并自动地抑制干扰方向的副瓣电平。
从而降低了系统的干扰，提高了系统容量，达到空分多址的目的。
1.2、智能天线与GSM天线的区别〕结构组成区别智能天线由两个或以上天线阵列组成，而GSM系统天线只由一个天线阵列构成。
如图3、4所示：8列单极化智能天线GSM单极化天线图38通道双极化智能天线GSM双极化天线图41.2.2〕功能区别智能天线可以通过改变各天线阵列的激励，利用波的干涉原理形成预定波束。
而GSM天线只有一个阵列，其波束在设计时已确定，出厂后不可改变。
2、智能天线的分类2.1、全向天线在360°任意方位上均可进行波束扫描的智能天线阵列。
2.2、定向单极化天线特指采用单极化辐射单元，组成定向阵列，可以在特定方向内进行波束扫描的天线阵列。
2.3、定向双极化天线特指采用双极化辐射单元，组成定向阵列，可以在特定方向内进行波束扫描的天线阵列。
2.4、未来发展前瞻总结一期试验网的经验，业内对智能天线提出了“四化〞的要求，即双极化、宽带化、小型化和电调化。
根据目前智能天线行业发展状况，双极化与小型化已经基本实现，并大量应用于二期建网中；宽带化与电调化也在紧锣密鼓的进行中，并且是未来发展的一个重要趋势，除此之外，rru一体化智能天线也是未来发展的一项重要技术。
详细分析如下：20##初，我国十城市TD-SCDMA试验网络开始建设，当时，智能天线产品只有单极化板状定向智能天线阵和环状全向智能天线阵两种可供选择。
虽然基本上能够满足TD-SCDMA网络实现动态空间滤波对智能天线的电气性能要求，但随着网络建设的深入，在工程实施方面遇到了诸多亟待解决的挑战：1〕天线横截面积大，导致风载荷增加、安全等级下降；2〕天线体积大，公众时有抵触情节，选址难度增加；3〕网络优化需要闭站，且天线下倾角调节难度大；4〕智能天线与城市景观不融洽、不和谐。
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智能天线介绍
技术室：李盼星
摘要：智能天线是天线技术发展的一个方向，了解智能天线的基本构造和原理，对以后的工作有重要的意义。
关键词：智能天线、波束、阵元、端口
第一章：引言
1.1 智能天线的基本功能
智能天线是N列取向相同的天线按照一定方式排列和激励，利用波的干涉原理形成预定波束的阵列结构天线。
智能天线可以通过镇原信号的加权幅度和香味来改变阵列的方向图形，即自适应或以预制方式控制波束宽度，指向和零点位置，使波束指向期望的方向，实现对移动用户的波束跟踪，并自动地一直干扰方向的副瓣电平。
1.2智能天线与GSM天线的区别
1.2.1结构组成区别
智能天线由两个以上天线阵列组成，而GSM系统天线只由一个天线阵列构成
1.2.2功能区别
智能天线可以通过改变对各天线阵列的激励（即权值）形成预定波束。
而GSM天线只有一个阵列，起波束在设计师已确定，出厂后不可改变。
在进行小区覆盖宽度调整是，GSM天线只能更换，TD-SCDMA智能天线可以通过软件改变预定波束的宽度（特指广播波束），灵活的调整覆盖范围。
第二章智能天线的分类
2.1 全向天线
在360°任意方位上均可进行波束扫描的智能天线阵列。
2.2定向单极化天线
特指采用单极化辐射单元，组成定向阵列，可以在特定方向内进行波束扫面的天线阵列。
2.3定向双极化天线
特指采用双极化辐射单元，组成定向阵列，可以在特定方向内进行波束扫描的天线阵列。
第三章：相关基本概念
3.1单元波束、广播波束、业务波束
单元波束定义为：智能天线单一阵列的接收或者发射的水平面辐射方向图。
即智能天线阵列中任意馈电端口在其他所有端口都接负载是发射或接收到的辐射方向图。
广播波束定义为：对智能天线阵列施加的幅度和相位激励所形成的全向覆盖或扇区覆盖的辐射方向图。
业务波束定义为：对智能天线阵列市价特定的幅度和相位激励所形成的在工作角域内具有任意波束指向扫描以及具有高增益窄束的方向图。
3.2波束宽度
波束宽度值波束的主瓣中功率电平下降一半（3DB）的角度范围，如下图所示：横坐标是角度值，纵坐标-3db处的虚线与波束图相交叉的两个点之间的角度约为65°。
3.3波束权值
a)什么是权值，什么是TD广播波束权值：
权值是天线各端口所施加的特定激励信号的量化表示方法，天线端口施加特定激励的目的是为了得到具有特定覆盖效果的方向图。
权值可以表示为幅度/相位方式，幅度一般用归一化的电压值U或电流值I表示（也可以用归一化公路车表示，注意，功率表示与电压电流表示方式的关系为平方、开方），相位用角度表示。
在将权值导入某些厂家的OMC前可能需要将其转化为其他格式。
TD广播权值是为得到满足特定小区广播信道覆盖方向图而对各天线端口施加的激励信号。
一般所提到的权值均值“TD广播波束权值”。
B）不同厂家天线广播波束权值不同：
各厂家的单元列方向图因天线内部具体实现结构的不同而存在差异，而广播波束是在权值作用下个单元列方向图的矢量叠加，各厂家单元方向图不同，导致各厂家权值可能存在差异。
一般来说权值不能通用，但是也存在将A厂家的权值赋在B厂家的天线上仍可以勉强工作的情况。
C）不同类型天线广播波束权值不同，特别是单极化双极化完全不同：
单极化天线权值一般呈对称分布，即，端口1与端口8相同或近似、端口2与端口7相同或
近似、端口3与端口6相同或近似，端口4和端口5相同或近似。
典型的单极化权值如下（仅为示意，不做实际应用）：
双极化天线8个端口如果分成前后2组，每组4个，则前4个端口与后4个端口的权值完全相同（非轴对称）。
典型的双极化权值如下（仅为示意，不做实际应用）
由此可见，一旦将双极化天线的权值用在单极化上或者反之，会对覆盖带来极不利的影响。
d)给同一面天线不同的广播波束权值激励，可以得到不同宽度的广播波束：
这是智能天线的应用优势，可以不改变硬件，完全使用软件方法实现波束的动态调整。
e）对于同一面天线同一个广播波束宽度可能存在若干组不同的管波波束权值：
这些权值都能够实现对特定宽度（如65度）的广播波束惊醒赋型（具体形状可能略有不同），这些组权值可能都是正确的，但是只有一组是最优的。
一般认为绝对最优的权值是不能得到的。
虽然理论上存在相对最有权值，但有其存在的前提。
第一、针对具体的单元方向图；
第二、第二、确定最有的判断标准，如3dB内起伏小、3dB宽度稳定、60度下降稳定或EIRP 损耗小等等。
第三、第三测试所用功分板和测试方法足够准确。
对于第一点，即便考虑同一批次的产品，每个天线的单元方向图都可能存在差异，因此不存在某一权值对于所有天线军事最优的。
对于第二点，由于图形是一条曲线而不是简单的几个数字，目前业界缺乏对图形好坏的同一判断标准，仅片面的考察个别指标值判断权值最有是没有意义的，即便暂时获得，也不能断定未来没有更好的出现。
对于第三点，从理论计算和方针得到的权值必须要经过实际测试验证才能确认，现在比较通用的做法是：按照理论计算得到的交友全职生产特定幅度相位的功分板，将功分板得到最终
权值。
而目前由于制造工艺的限制，功分板的精度还未达到十分理想的程度，而功分板与天线间存在馈线及接头，导致在测试过程中每逢短裤的幅相准确度有差异。
因此从测试角度讲，只能得到相对准确的权值而无法得到绝对准确的权值，更无法谈及最优权值。
第四章、智能天线应用场景
一般智能天线有4阵元、6阵元、8阵元三种型号的。
一、市区
在市区常用到有6阵元天线，6阵元天线+优化算法性能比8阵元单极化的性能要好。
还有4+4双极化天线，性能和8阵元相当。
面积和重量都比八阵元的小。
二、郊区和农村
因为天线平台空间相对充裕，郊区和农村可以采用8阵元单极化的天线。
三、特殊场景
在室内分布或者小型覆盖的特殊场景下可以采用4阵元的天线。
第五章、MIMO技术和智能天线
MIMO技术是利用多根发射天线和多根接收天线进行无线传输的技术，它的关键是通过空间分集将传统通信系统中存在的多径影响因素变成对通信性能有利的增强型因素，从而提高信道的容量和信道的可靠性。
智能天线是利用多根发送天线发送相同的数据流，提高链路的可靠性。
Mimo技术是在不同的天线上发送不同的数据，提高整体的信道容量。
据说，双极化天线是MIMO技术和智能天线的最佳结合。
双极化天线可以获得2个独立衰落通道，满足MIMO多流传输的要求，而且双极化天线可以提供波束赋型增益和分集增益，提高信道可靠性。