1、概述

　　智能天線（Smart Antenna）技術(shù)是在微波技術(shù)、自動控制理論、自適應天線技術(shù)、數(shù)字信號處理DSP（Digital Signal Processing）技術(shù)和軟件無線電技術(shù)等多學科基礎(chǔ)上綜合發(fā)展而成的一門新技術(shù)。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(lǐng)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(shù)得到了飛速發(fā)展。智能天線技術(shù)利用信號傳輸?shù)目臻g相干性，通過調(diào)整天線陣列陣元發(fā)送信號的權(quán)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(cè)，可在下行鏈路對發(fā)射信號進行預加權(quán)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(quán)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(zhì)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(luò)?？梢钥隙ǖ氖牵榫盎?、小型化、電調(diào)化、寬帶化和集成化相結(jié)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(quán)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(shè)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：

　?。?）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：

　?。?）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(guān)，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：

　?。?）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(quán)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(quán)合并矢量的波束賦形輸出為：

　?。?）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(shù)基礎(chǔ)。

?