智能天線運用于當代移動通信

朱穎嵐

1.蘇州大學電子信息學院，江蘇蘇州 215006

2.蘇州建設交通高等職業技術學校，江蘇蘇州 215104

通信技術的發展極大地影響著人類社會的進步，高效、便捷、精準的通信技術對于加快社會運行效率以及便利人們的生活意義重大，而現代社會對移動通信技術的要求也越來越高，一方面通信盲區要不斷縮減，同時通信質量以及通信涵蓋范圍都須有大幅上升。近年來，隨著網絡、通信等領域的突破式發展，移動通信領域的技術瓶頸不斷被打破，越來越多的新型通信技術開始規模化地應用到移動通信之中，在這方面，智能天線便是突出的一類。

眾所周知，天線是移動通信技術的基礎性元件，作為電磁波傳播的載體和接收端，天線可以在移動通信中承擔電磁波輻射和接受電磁波感應的作用，從而實現移動通信的信號傳遞。因此，雖然構成簡單，天線卻是是目前移動通信必須采用的元件。

智能天線是在傳統天線的基礎之上逐步研發的，它是由一個天線陣列和一組波束形成的網絡組成的，雖然基本原理類似，但是和傳統天線有著很大的差別。結構較為復雜，尤其是在抗干擾能力、頻率使用優化組合性等方面表現良好，因而在移動通信中逐漸受到重視并開始規模化推廣使用。

1 多種接入模式，擴大網絡使用范圍和利用率

智能天線提供包括模擬接入和數字接入在內的多種接入方式，這些方式和目前在移動通信領域逐步更新換代的CDMA、3G網絡等有著良好的嵌入性（表1）。由于目前的CDMA和3G網絡普遍采用基于移動通信網絡的多址接入技術，而網絡地址是隨機分配的，所以接收端的信號并不完全同步，同時由于各種網絡的使用頻率存在“串頻”現象，所以導致用戶偶爾會受到干擾。而智能天線可以在多種接入模式中優化選擇，同時與幾乎現有和正在研發的所有移動通信模式配對，于是安裝智能天線額移動通信終端，可以實現自動選網、自動優化頻率，大大提高了通信質量，即使在地下室等傳統的信號屏蔽區，也可以通過智能組網使用相應的接入模式和頻率，極大地擴充了移動通信的使用范圍。

表1 智能天線與移動通信適用配對表

2 發射耗能降低，多址分配加強

正如前文所言，多址分配是目前移動通信的發展趨勢，而智能天線在這方面便有著極大的優勢。智能天線可以發射多路信號，且波束極窄，可以跟隨用戶移動，在這樣的情況之下，無線信號的干擾比得到明顯提高，發射耗能得到降低，這既可以降低輻射，也可以是移動通信終端使用時間變得更長。智能天線的多路信號和極窄波束還可以提供空分多址（SDMA），這一多址技術還可以與目前其他的多址技術銜接使用，于是在智能天線的作用下，移動通信的信號除了傳統的頻率、通信網絡識別之外，還可通過地址嗎識別，這樣便大大提高了通信的精準性，串頻、串線等現象將大幅下降。

3 優化移動通信網絡流量

未來的移動通信必將朝著動態化、影像化的途徑發展，而這些通信模式將產生大量的數據流量，目前這已成為嚴重限制3G技術、可視電話等技術推廣和進一步發展的瓶頸。在這方面，因為智能天線的頻譜利用率遠遠高于傳統通信，有望成為擺脫頻譜資源限制，解決這一技術難題的方向，智能天線通過增加系統SDMA（空分多址）的能力，“能夠有效地緩解3G系統中容量與網內干擾之間的矛盾，很大程度地提高系統對空中無線頻譜資源的利用能力”。[1]

4 推動移動通信的智能化

由于智能天線在通信范圍內范圍為“跟蹤性的極窄波束輻射”,頻譜資源可以多次重復使用，,且具備跟蹤性和良好的定位性，這些可以使得我們的通信變得智能化，一方面可以實現通信的自動換頻和自動定位，更可以實現對物體的操作，2008年的ITU國際電信聯盟高新通信技術峰會便預測，物與物之間通過智能天線主動進行數據交流不再遙不可及，今后大量的信息將在無生命的物間流動，從而形成一個更大更復雜的物聯網。

物聯網的關鍵技術是無線射頻標簽（RFID），作為一種微型智能天線，ID信息存儲在微電子芯片內，對標簽信息的讀取是通過非接觸式的無線射頻信號，而非電流傳輸或是可見光的照射。沒有生命的物體被貼上或者嵌入這樣的RFID標簽，就成為能夠被RFID射頻識別器識別的信息節點，而利用覆蓋全球的互聯網連接的大量閱讀器和無數移動的標簽就組成了物聯網。通過這樣的物聯網，我們可以實現自動、實時地對各種物體進行識別、定位、追蹤和配送。

RFID閱讀器和射頻標簽之間的數據傳遞是通過無線通信進行的，通信距離一般從幾毫米到幾十米，這種通信在國際上被稱為近場通信（NFC），NFC區別于傳統的電信通信，采用非接觸式通信，不產生電信費用。作為一個全新的通信領域，目前我們的RFID技術還并不十分成熟，但是基于其強大的功能，未來發展空間巨大。

智能天線是一個復雜且龐大的體系，相信隨著我們研究的深入，其必將在包括移動通信領域在內的諸多領域發揮巨大作用，并推動移動通信技術的變革。

[1]李小強，胡健棟.未來移動通信中的智能天線技術[J].移動通信，2009(1).

[2]林敏，龔錚權.智能天線及其在移動通信中的應用[J].電信快報，2008(2).

[3]向衛東，姚彥.智能天線及其在無線通信中的應用[J].微波與衛星通信，2007(2).

[4]Toby Haynes.先進的DSP結構對無線基站大有裨益[J].環球通信，2007(1).