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摘要：移动通信网络的快速发展，使用用户不断增多。此时保证移动通信的信号强度，降低干扰就是通信运营商的主要任务。智能天线采用先进的技术，体积降低，容量提高，对于网络速率的提高具有积极意义。就目前看，智能天线在移动通信系统中的应用已经到了高峰阶段，应对智能天线的性能进行进一步的开发。
关键词：移动通信；智能天线；应用
1 引言
众所周知，骚站、锋火报警和飞销传书等方式作为远古时代传递信息的标志，由于它们的一系列缺点包括原始、时效性差、且信息的可靠性很低等，早己被时代所淘汰。随着科技革新以及各项技术的飞速发展，种类繁多的通信方式层出不穷。这其中包括无线电、固定电话、移动电话、可视电话等，送些新兴科技为人们提供了更加便捷有效的传递信息的方式。不得不承认，通信技术的飞速发展极大的影响了人们的生活方式，提高了人们的办事效率，使得人们不再因为距离的困扰而缺少沟通和联系，同时，人类所处的社会面貌也随之发生了极大的改变。因此，在民用通信系统中，移动通信作为当今信息化社会的主要技术手段而显得尤其重要。
作为移动通信系统的不可或缺的一部分，天线主要起到福射电磁波和接收电磁波的作用。因此，天线指标的好与坏，直接制约着整个通信系统的性能的优劣。设计高性能指标的天线应用到系统中，不但可减缓系统其它指标的设计要求，更有可能对系统的性能起到整体提升的作用。这样就使得在天线的设计中，需要根据各种各样的工作场景和环境来选择适宜的天线形式。
本文将对移动通信中智能天线的应用进行研究与分析，以供参考。
2 智能天线基本工作原理分析
智能天线主要工作模式分为波束形成系统和自适应波束形成系统两种实现形式。其工作原理如图1所示。
切换波束形成系统通过利用多个预定义的并行波束实现整个区域用户的全覆盖，各并行波束所指向的方向和宽度都是预先设定且相对固定的。当进行移动通信时，如通信的信号在信号覆盖范围内进行移动为确保取得良好的通信质量，切换波束阵列系统会通过计算选择最优信号接收方式，通过在在预定义的并行波束中选择能够使接收信号电平最强的波束。通过所选用并行波束同时实现以移动通信信号的传输，从而获取良好的通信质量。采用此系统来进行通信的优点在于通过预定义的固定波束来实现各波束之间的最优切换，这一模式的采用实现的成本较低且技术易于实现，能够与现有基站进行较为方便的连接，不足之处则是无法对移动通信信号进行自适应跟踪。自适应波束形成系统主要由前端天线阵列和中央信号处理器所组成，两者之间形成一个闭环形式的反馈系统。反馈控制模块通过依靠某种判决准则（代价函数）动态地调整天线阵列的权值来调整天线的方向图，从而确保用户在通信时能够将方向图的最大增益方向对准期望用户，从而确保最佳通信质量。简单来说就是在智能天线通信的过程中会包含有多种成分，既包含有期望振元所接收到的电磁信号也包含有其他因振元位置差异而存在的相角超前或是滞后及相位差，为实现信号的良好通信在经过计算后对相应振元的相角和相位进行一系列的调整，而反馈单元主要实现的是通过输出与期望信号的误差来实现对于控制加权参数的调节，以此来将智能天线的输出信号调整为最佳接收模式。
3 智能天线LMS算法
根据上述两种通信模式的不同可以将智能天线的通信算法分为传统自适应算法与基于波源方向（DOA）和空间特征检测的控制算法两大类，其中传统自适应控制算法主要是通过对阵列输出和信号特征（如信干比SIR、信号包络、信号强度、与参考信号的误差等）进行相应的检测，并通过算法来对其中某些不达标的信号特征进行相应的调节。为实现对于信号的调节可以通过采用最小均方算法（（LMS），递归最小平方算法（（RLS）和恒模算法（CMA）等的调整方案。一般来说，通过先期测量来对本地参考信号进行一定的设定来实现对于阵列权矢量的调整从而将阵列输出与参考信号的误差均方值降至最低。LMS方案如下列所示：设
4 智能天线的特点及作用分析
4.1 能够有效抑制干扰信号
在移动通信中，干扰信号的产生原因较多，如果不能有效屏蔽并抑制干扰信号，将会影响移动通信的整体质量，使移动通信的信号受到严重影响。智能天线的研发有效解决了这一问题，对干扰信号产生了有效抑制，不但提高了移动通信的信号传输质量，还满足移动通信的数据传输要求，达到了移动通信数据传输目标。
4.2 抗衰落性较好
在移动通信中，高频信号衰落是难以解决的问题，信号衰落之后不但会影响通信质量，也会影响移动通信设备的通话效果。而智能天线有效解决了这一问题，智能天线通过控制信号接收方向，采用分级技术，抑制了高频信号的衰落，提高了高频信号的传输质量，满足了移动通信的发展需要，具有较好的抗衰落性。
4.3 能够有效实行移动定位
相对于传统天线，智能天线的另外一个优势在于可以实现有效的移动定位，对移动通信设备的具体位置进行跟踪记录，保证信号传输的畅通。目前这一功能依靠2个以上的信号传输基站即可实现。智能天线提供的移动定位功能对提高移动通信的功能行具有重要的推动作用，为移动通信设备的发展提供了有力的支持。
5 智能天线在移动通信中的运用
5.1 第二代移动通信系统
第二代移动通信系统又称为2G网或GSM网络,是我国较早期的移动通信网络模式，2G中的智能天线具有部分应用，主要功能为匹配原网络的覆盖情况,并控制上下行链路的干扰。2G中的智能天线具有当前智能天线大部分功能，主要使用四天线阵来提高频谱转化效率。在CDMA系统的智能天线则可以完成选择性的空间传输，降低基站的发射功率，降低电磁误扰和信号干扰。自适应智能体现就是这一时期的主要形式，应用广泛且效果明显。
5.2 第三代移动通信系统
第三代移动通信系统即3G网或者TD-CDMA网络模式，我国根据需求采用TD-SCDMA模式，是智能天线正式应用于移动通信业的象征。TD-SCDMA智能天线技术可以同时控制多用户干扰。并且由于下行链路和上行链路的无线路径具有平行性，因此可以提高网络运行效率。采用智能天线，不再对临区造成干扰，保证了更多用户的利益。智能天线采用目前
8个天线阵元,并且每个天线阵元的增益为15dBi。其原理是使一组天线与接收机天线之间通过一定的方式进行重新排列。基站的信号辐射往往是呈主瓣状发展，以实现提升载干比,降低发射功率为目的传统天线无法重复使用，降低了频谱利用率。现代人强调环保，对于智能天线的使用应根据现
实需求而制定。小区之间存在互相干扰是正常的，基站的位置重叠，基站
的天线夹角过小都会造成干扰。由于每个用户在小区内的位置都是不同的。防止干扰的方法是设置多向性天线，并通过DSP来控制用户方向，对用户实施及时监督，合理化移动通信基站天线夹角。在TD-SCDMA系统的无线子帧多为5ms,也就是可在第一时间对无线网络的智能化进行研究，提高其性能。
5.3 基于时分双工的智能天线优化
同频干扰就是在同一频率下完成信息的发送与接收，时分双工智能技术是其技术核心。对我国移动3G和4G业务而言，智能天线的应用和优化都是必要的。在向4G转化过程中，3G依然会在长时间内发挥作用。智能天线的作用明显，智能天线改善了无线通信网络中的不足，分析智能天线移动通信技术是必要的。一些WCDMA与CDMA2000的基站产品已经开始支持智能天线了。
6 结语
本文介绍了智能天线基本工作原理及其LMS算法，并分析了智能天线在移动通信中的运用，以供参考。
参考文献
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[4]焦晓光.移动通信中智能天线的应用[J].科技与企业,2012,(12):136.
论文作者:何培兴
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/11
标签：天线论文; td-scdma论文; 智能论文; 移动通信论文; 信号论文; 波束论文; 干扰论文; 《基层建设》2017年第12期论文;