如何使用智能天线技术改善频谱的使用效率

　　随着无线通信业的高速发展及无线通信用户的飞速增长，市场对无线通信技术的不断改进和更新提出了更高的要求。而如何提高无线频谱的使用效率则是近些年来各种新技术所面临解决的核心问题。尤其是当我国全面进入WTO后，移动通信产业随着同世界全面接轨，将面临新的挑战。目前，频率资源的投入已成为全球各运营商资金投入成本的重要组成部分。可以预言，在我国，频率资源不再无偿使用的日子已为期不远了。因此，如何采取新技术提高有限频率资源的使用效率已成为人们日益关注的课题。全球第一部移动手机的研发者，被誉为“世界手机之父”的马丁·库珀先生曾经说过“我们并不缺乏频率，我们缺乏的是频率的使用效率。”近些年来，随着微电子技术的高速发展，智能天线技术作为有效解决这一问题的新技术已成功应用于移动通信系统，并通过对无线数字信号的高速时空处理，极大的改善了无线信号的传输，成倍地提高了系统的容量和覆盖范围，从而极大的改善了频谱的使用效率。

　　一、智能天线的原理

　　智能天线最初广泛应用于雷达、声纳及军事通信领域，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 Antenna）。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。目前，自适应阵列智能天线已经成为智能天线发展的主流。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（Inter-Symbol Interference）、 FDMA TDMA系统（如GSM）由于频率复用引入的同信道干扰（CCI，Co-Channel Interference）、CDMA系统中的MAI（Multiple Access Interference）等都使链路性能、系统容量下降。自适应阵列天线技术是近30年中最先进的无线技术之一，它利用基带数字信号处理技术，产生空间定向波束，使天线主波束即最大增益点对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，从而给有用信号带来最大增益，有效的减少多径效应所带来的影响，同时达到对干扰信号删除和抑制的目的（如图1所示）。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。