智能天线运用于当代移动通信

朱颖岚

1.苏州大学电子信息学院，江苏苏州 215006

2.苏州建设交通高等职业技术学校，江苏苏州 215104

通信技术的发展极大地影响着人类社会的进步，高效、便捷、精准的通信技术对于加快社会运行效率以及便利人们的生活意义重大，而现代社会对移动通信技术的要求也越来越高，一方面通信盲区要不断缩减，同时通信质量以及通信涵盖范围都须有大幅上升。近年来，随着网络、通信等领域的突破式发展，移动通信领域的技术瓶颈不断被打破，越来越多的新型通信技术开始规模化地应用到移动通信之中，在这方面，智能天线便是突出的一类。

众所周知，天线是移动通信技术的基础性元件，作为电磁波传播的载体和接收端，天线可以在移动通信中承担电磁波辐射和接受电磁波感应的作用，从而实现移动通信的信号传递。因此，虽然构成简单，天线却是是目前移动通信必须采用的元件。

智能天线是在传统天线的基础之上逐步研发的，它是由一个天线阵列和一组波束形成的网络组成的，虽然基本原理类似，但是和传统天线有着很大的差别。结构较为复杂，尤其是在抗干扰能力、频率使用优化组合性等方面表现良好，因而在移动通信中逐渐受到重视并开始规模化推广使用。

1 多种接入模式，扩大网络使用范围和利用率

智能天线提供包括模拟接入和数字接入在内的多种接入方式，这些方式和目前在移动通信领域逐步更新换代的CDMA、3G网络等有着良好的嵌入性（表1）。由于目前的CDMA和3G网络普遍采用基于移动通信网络的多址接入技术，而网络地址是随机分配的，所以接收端的信号并不完全同步，同时由于各种网络的使用频率存在“串频”现象，所以导致用户偶尔会受到干扰。而智能天线可以在多种接入模式中优化选择，同时与几乎现有和正在研发的所有移动通信模式配对，于是安装智能天线额移动通信终端，可以实现自动选网、自动优化频率，大大提高了通信质量，即使在地下室等传统的信号屏蔽区，也可以通过智能组网使用相应的接入模式和频率，极大地扩充了移动通信的使用范围。

表1 智能天线与移动通信适用配对表

2 发射耗能降低，多址分配加强

正如前文所言，多址分配是目前移动通信的发展趋势，而智能天线在这方面便有着极大的优势。智能天线可以发射多路信号，且波束极窄，可以跟随用户移动，在这样的情况之下，无线信号的干扰比得到明显提高，发射耗能得到降低，这既可以降低辐射，也可以是移动通信终端使用时间变得更长。智能天线的多路信号和极窄波束还可以提供空分多址（SDMA），这一多址技术还可以与目前其他的多址技术衔接使用，于是在智能天线的作用下，移动通信的信号除了传统的频率、通信网络识别之外，还可通过地址吗识别，这样便大大提高了通信的精准性，串频、串线等现象将大幅下降。

3 优化移动通信网络流量

未来的移动通信必将朝着动态化、影像化的途径发展，而这些通信模式将产生大量的数据流量，目前这已成为严重限制3G技术、可视电话等技术推广和进一步发展的瓶颈。在这方面，因为智能天线的频谱利用率远远高于传统通信，有望成为摆脱频谱资源限制，解决这一技术难题的方向，智能天线通过增加系统SDMA（空分多址）的能力，“能够有效地缓解3G系统中容量与网内干扰之间的矛盾，很大程度地提高系统对空中无线频谱资源的利用能力”。[1]

4 推动移动通信的智能化

由于智能天线在通信范围内范围为“跟踪性的极窄波束辐射”,频谱资源可以多次重复使用，,且具备跟踪性和良好的定位性，这些可以使得我们的通信变得智能化，一方面可以实现通信的自动换频和自动定位，更可以实现对物体的操作，2008年的ITU国际电信联盟高新通信技术峰会便预测，物与物之间通过智能天线主动进行数据交流不再遥不可及，今后大量的信息将在无生命的物间流动，从而形成一个更大更复杂的物联网。

物联网的关键技术是无线射频标签（RFID），作为一种微型智能天线，ID信息存储在微电子芯片内，对标签信息的读取是通过非接触式的无线射频信号，而非电流传输或是可见光的照射。没有生命的物体被贴上或者嵌入这样的RFID标签，就成为能够被RFID射频识别器识别的信息节点，而利用覆盖全球的互联网连接的大量阅读器和无数移动的标签就组成了物联网。通过这样的物联网，我们可以实现自动、实时地对各种物体进行识别、定位、追踪和配送。

RFID阅读器和射频标签之间的数据传递是通过无线通信进行的，通信距离一般从几毫米到几十米，这种通信在国际上被称为近场通信（NFC），NFC区别于传统的电信通信，采用非接触式通信，不产生电信费用。作为一个全新的通信领域，目前我们的RFID技术还并不十分成熟，但是基于其强大的功能，未来发展空间巨大。

智能天线是一个复杂且庞大的体系，相信随着我们研究的深入，其必将在包括移动通信领域在内的诸多领域发挥巨大作用，并推动移动通信技术的变革。

[1]李小强，胡健栋.未来移动通信中的智能天线技术[J].移动通信，2009(1).

[2]林敏，龚铮权.智能天线及其在移动通信中的应用[J].电信快报，2008(2).

[3]向卫东，姚彦.智能天线及其在无线通信中的应用[J].微波与卫星通信，2007(2).

[4]Toby Haynes.先进的DSP结构对无线基站大有裨益[J].环球通信，2007(1).