智能天線原名自適應(yīng)天線陣列（AAA，Adaptive Antenna Array)。最初的智能天線技術(shù)主要用于雷達(dá)、抗干擾通信、定位及軍事通信方面等，完成空間濾波和定位功能。近年來，隨著移動通信的發(fā)展以及對移動通信電波傳播、組網(wǎng)技術(shù)、天線理論等方面的研究逐漸深入，智能天線開始用于具有復(fù)雜電波傳播環(huán)境下的移動通信。為此，移動通信研究者給應(yīng)用于移動通信的自適應(yīng)天線陣起了一個較吸引人的名字--智能天線（英文名為Smart Antenna或Intelligent Antenna）。

智能天線技術(shù)利用基帶數(shù)字信號處理技術(shù)產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束即最大增益點(diǎn)對準(zhǔn)用戶信號到達(dá)方向，旁瓣或零陷對準(zhǔn)干擾信號到達(dá)方向，從而給有用信號帶來最大增益，有效減少多徑效應(yīng)所帶來的影響，達(dá)到對干擾信號刪除和抑制的目的。使用自適應(yīng)陣列天線技術(shù)能帶來很多好處，如擴(kuò)大系統(tǒng)覆蓋區(qū)域，提高系統(tǒng)容量，提高數(shù)據(jù)傳輸速率，提高頻譜利用效率，降低基站發(fā)射功率，減少信號間干擾與電磁環(huán)境污染等。

智能天線系統(tǒng)在無線鏈路的發(fā)射端和/或接收端帶有多根天線，為了利用移動無線信道的空間特征，智能天線系統(tǒng)中的信號都進(jìn)行了自適應(yīng)處理。根據(jù)信號處理是位于通信鏈路的發(fā)射端還是接收端，智能天線技術(shù)被定義為多入單出（MISO，Multiple Input Single Output）、單入多出（SIMO，Single Input Multiple Output）和多入多出（MIMO，Multiple Input Multiple Output)。充分利用空間維數(shù)可以增加無線網(wǎng)絡(luò)的容量。

欲更多詳細(xì)了解多輸入多輸出（MIMO）天線的請進(jìn)入。

1、智能天線的分類

智能天線分為兩大類：多波束天線與自適應(yīng)天線陣列。多波束天線利用多個并行波束覆蓋整個用戶區(qū)，每個波束的指向是固定的，波束寬度也隨天線元數(shù)目而確定。當(dāng)用戶在小區(qū)中移動時，基站在不同的相應(yīng)波束中進(jìn)行選擇，使接收信號最強(qiáng)。因?yàn)橛脩粜盘柌⒉灰欢ㄔ诓ㄊ行?，?dāng)用戶位于波束邊緣及干擾信號位于波束中央時，接收效果最差，所以多波束天線不能實(shí)現(xiàn)信號最佳接收，一般只用作接收天線。但是與自適應(yīng)天線陣列相比，多波束天線具有結(jié)構(gòu)簡單、無須判定用戶信號到達(dá)方向的優(yōu)點(diǎn)。自適應(yīng)天線陣列一般采用4~16天線陣元結(jié)構(gòu)，陣元間距為半個波長。天線陣元分布方式有直線型、圓環(huán)型和平面型。自適應(yīng)天線陣列是智能天線的主要類型，可以完成用戶信號接收和發(fā)送。自適應(yīng)天線陣列系統(tǒng)采用數(shù)字信號處理技術(shù)識別用戶信號到達(dá)方向，并在此方向形成天線主波束。

2、智能天線的陣列結(jié)構(gòu)

智能天線一般采用4~16天線陣元結(jié)構(gòu)，陣列的方向圖和陣元間距可看成濾波器在時域上的離散信號的幅度響應(yīng)和取樣周期。在時域，根據(jù)Nyquist采樣定理，一個帶限信號有最高頻率，此信號由它的離散取樣唯一決定，取樣率等于或大于2倍最高頻率。如果取樣率小于2倍最高頻率，則會出現(xiàn)重疊混淆。在空域，取樣率對應(yīng)于規(guī)范化的陣元間距的逆，最高頻率對應(yīng)于1。根據(jù)Nyquist采樣定理，為避免空間混淆，陣列的陣元間距應(yīng)該小于或等于載波的半波長。然而，陣元間距也不能任意小，因?yàn)閮蓚€靠得太近的陣元會有互耦效應(yīng)。陣元間距應(yīng)該有足夠的距離以避免空間混淆并使互耦最小。在實(shí)際線陣中，陣元間距常保持在半波長。

智能天線系統(tǒng)中陣元分布方式有直線形、圓環(huán)形和平面形等多種方式。智能天線采用數(shù)字信號處理技術(shù)識別用戶信號到達(dá)方向，并在此方向形成天線主波束。智能天線根據(jù)用戶信號的不同空間傳播方向提供不同的空間信道，等同于有線傳輸?shù)木€纜，有效地克服了干擾對系統(tǒng)的影響。

雖然天線陣列是射頻前端的重要設(shè)備，但智能天線技術(shù)的核心部分還在于基帶處理部分?；鶐幚聿捎脮r域、空域或兩者相結(jié)合的自適應(yīng)算法，將自適應(yīng)陣列天線接收到的信號進(jìn)行加權(quán)合并，從而使信號與干擾噪聲比最大。采用了智能天線技術(shù)的智能基站天線波束具有指向性，可以對通話用戶進(jìn)行波束指向，對干擾用戶進(jìn)行零陷波束處理，并自適應(yīng)地調(diào)整波束方向來跟蹤通話用戶。

3、智能天線中的校正技術(shù)

智能天線陣元間的非時變誤差可以在投入使用之前予以校正，但時變誤差需要選用在線校正方法予以校正。時變誤差的在線校正方法分為有源校正和無源校正兩類。通信系統(tǒng)對在線校正方法提出了如下表3-1所示的4項(xiàng)基本要求。

表3-1：在線校正方法的基本要求

目前，已經(jīng)提出了不少滿足上表要求的校正方法。其中比較典型主要的3種：注入?yún)⒖夹盘栃Ｕ椒ǎㄓ性葱Ｕ椒ǎo線饋入信號校正方法（有源校正方法）和盲校正方法（無源校正方法）。

注入?yún)⒖夹盘栃Ｕ椒ㄖ饕邢卤?/span>3-2所示的不足。無線饋入信號校正方法的最大優(yōu)點(diǎn)在于在校正智能天線各射頻通道幅相誤差的同時，可以校正天饋帶來的幅相誤差。但由于陣列天線與檢測天線間的布局和信號耦合設(shè)計(jì)難度較大，導(dǎo)致這種方法不易實(shí)現(xiàn)。此外，這種方法也存在注入?yún)⒖夹盘栃Ｕ椒ǖ囊恍┎蛔恪?/span>

表3-2：注入?yún)⒖夹盘栃Ｕ椒ǖ娜毕?/span>

盲校正方法把智能天線在上行鏈路（或下行鏈路）接收到（或發(fā)射）的信號作為校正檢測信號，不需要另外產(chǎn)生，這就避免了使用功分器，因此不用校正功分器的非理想性，校正檢測信號也不會對用戶產(chǎn)生干擾，相對簡化了校正系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這是其最大優(yōu)點(diǎn)。此外，該方法對上行鏈路和下行鏈路都適用，并且NLMS算法的快收斂性使得該算法能夠跟蹤陣列各通道幅相誤差的變化。

綜合考慮，盲校正方法和注入?yún)⒖夹盘栃Ｕ椒ㄊ悄壳白钣星巴镜膬煞N在線校正方法，其基礎(chǔ)理論也在不斷深入的研究之中。

欲詳細(xì)了解智能天線中的校正技術(shù)的請進(jìn)入。

4、智能天線的技術(shù)優(yōu)勢

智能天線具有的技術(shù)優(yōu)勢表現(xiàn)在7個方面，詳細(xì)匯總在下表4中。

表4：智能天線具有的技術(shù)優(yōu)勢

欲更多詳細(xì)了解智能天線技術(shù)的請進(jìn)入。