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(普通問題)
通過智能天線如何降低多址干擾,提高CDMA系統(tǒng)容量
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系統(tǒng)容量
容量
CDMA
干擾
天線
多址干擾
cdma系統(tǒng)
系統(tǒng)
智能天線
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問題答案
( 4 )
通俗易懂的來說，智能天線自動調節(jié)物理參數，方位角，下傾角等，它實際上相當于自己在調節(jié)，將信號分離出多信號區(qū)域，使網絡信號更純，相互干擾更小，實際上也就提高了系統(tǒng)容量。
回答者：
xiaobo_action
回答時間：2009-05-13 14:42
13
18
答：智能天線也叫自適應天線，由多個天線單元組成，每一個天線后接一個復數加權器，最后用相加器進行合并輸出。這種結構的智能天線只能完成空域處理。同時具有空域、時域處理能力的智能天線在結構上相對較復雜，每個天線后接的是一個延時抽頭加權網絡(結構上與時域有限沖擊響應均衡器相同)。自適應或智能的主要含義是指這些加權系數可以根據一定的自適應算法進行自適應更新調整。
智能天線的基本原理是：天線以多個高增益窄波束動態(tài)地跟蹤多個期望用戶，在接收模式下，來自窄波束之外的信號被抑制，在發(fā)射模式下，能使期望用戶接收的信號功率最大，同時使窄波束照射范圍以外的非期望用戶受到的干擾最小。智能天線是利用用戶空間位置的不同來區(qū)分不同用戶的。不同于傳統(tǒng)的頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)或碼分多址(CDMA)，智能天線引入第4種多址方式：空分多址(SDMA)，即在相同時隙、相同頻率或相同地址碼的情況下，仍然可以根據信號不同的中間傳播路徑而區(qū)分。SDMA是一種信道增容方式，與其他多址方式完全兼容，從而可實現組合的多址方式，例如空分？碼分多址(SD-CDMA)。智能天線與傳統(tǒng)天線概念有本質的區(qū)別，其理論支撐是信號統(tǒng)計檢測與估計理論、信號處理及最優(yōu)控制理論，其技術基礎是自適應天線和高分辨陣列信號處理。
一、技術分類
智能天線技術有兩個主要分支。波束轉換技術(ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｂｅａｍ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）和自適應空間數字處理技術（ａｄａｐｔｉｖｅ ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ），或簡稱波束轉換天線和自適應天線陣。天線以多個高增益的動態(tài)窄波束分別跟蹤多個期望信號，來自窄波束以外的信號被抑制。但智能天線的波束跟蹤并不意味著一定要將高增益的窄波束指向期望用戶的物理方向，事實上，在隨機多徑信道上，移動用戶的物理方向是難以確定的，特別是在發(fā)射臺至接收機的直射路徑上存在阻擋物時，用戶的物理方向并不一定是理想的波束方向。智能天線波束跟蹤的真正含義是在最佳路徑方向形成高增益窄波束并跟蹤最佳路徑的變化，充分利用信號的有效的發(fā)送功率以減小電磁干擾。
１．波束轉換天線
波束轉換天線具有有限數目的、固定的、預定義的方向圖，通過陣列天線技術在同一信道中利用多個波束同時給多個用戶發(fā)送不同的信號，它從幾個預定義的、固定波束中選擇其一，檢測信號強度，當移動臺越過扇區(qū)時，從一個波束切換到另一個波束。在特定的方向上提高靈敏度，從而提高通信容量和質量。
為保證波束轉換天線共享同一信道的各移動用戶只接收到發(fā)給自己的信號而不發(fā)生串話，要求基站天線陣產生多個波束來分別照射不同用戶，特別地，在每個波束中發(fā)送的信息不同而且要互不干擾。
每個波束的方向是固定的，并且其寬度隨著天線陣元數而變化。對于移動用戶，基站選擇不同的對應波束，使接收的信號強度最大。但用戶信號未必在固定波束中心，當使用者是在波束邊緣，干擾信號在波束的中央，接收效果最差。因此，與自適應天線陣比較，波束轉換天線不能實現最佳的信號接收。由于扇形失真，波束轉換天線增益在方位角上不均勻分布。但波束轉換天線有結構簡單和不需要判斷用戶信號方向（ ＤＯＡ） 的優(yōu)勢。主要用于模擬通信系統(tǒng)。
２．自適應天線陣
融入自適應數字處理技術的智能天線是利用數字信號處理的算法去測量不同波束的信號強度，因而能動態(tài)地改變波束使天線的傳輸功率集中。應用空間處理技術（ｓｐａｔｉａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）可以增強信號能力，使多個用戶共同使用一個信道。
自適應天線陣是一個由天線陣和實時自適應信號接收處理器所組成的一個閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，它用反饋控制方法自動調準天線陣的方向圖，使它在干擾方向形成零陷，將干擾信號抵消，而且可以使有用信號得到加強，從而達到抗干擾的目的。
由自適應天線陣接收到的信號被加權和合并，取得最佳的信噪比系數。采用Ｍ個陣元自適應天線，理論上，自適應天線陣的價值是能產生（ Ｍ－１）倍天線放大，可帶來１０ｌｇＭ的ＳＮＲ改善，消除扇形失真的影響，并且它的（Ｍ－１）倍分集增益相關性是足夠低的。對相同的通信質量要求，移動臺的發(fā)射功率可減�。保埃欤纾�。這不但表明可以延長移動臺電池壽命或可采用體積更小的電池，也意味著基站可以和信號微弱的用戶建立正常的通信鏈路。對基站發(fā)射而言，總功率被分配到Ｍ個陣元，又由于采用ＤＢＦ （Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ－Ｆｏｒｍｉｎｇ）可以使所需總功率下降，因此，每個陣元通道的發(fā)射功率大大降低，進而可使用低功率器件。
采用自適應抽頭時延線天線陣對信號接收、均衡和測試很有幫助。對每一接收天線加上若干抽頭延時線，然后送入智能處理器，則可以對多徑信號進行最佳接收，減少多徑干擾的影響，從而使基站的接收信號的信噪比得到很大程度的提高，降低了系統(tǒng)的誤碼率。
通常采用４－１６ 天線陣元結構，相鄰陣元間距一般取為接收信號中心頻率波長的 １／２ 。陣元間距過大，降低接收信號相關度；陣元間距過小，將在方向圖引起不必要的波瓣，因此陣元半波長間距通常是優(yōu)選的。天線陣元配置方式包含直線的型，環(huán)型和平面的型，自適應天線是智能天線的主要的型式 。自適應天線完成用戶信號接收和發(fā)送可認為是全向天線。它采用數字信號處理技術識別用戶信號的 ＤＯＡ ，或者是主波束方向。根據不同空間用戶信號傳播方向，提供不同空間通道，有效克服對系統(tǒng)干擾。自適應天線主要用于數字通信系統(tǒng)。
二、智能天線對系統(tǒng)的改善和主要用途
智能天線潛在的性能效益表現在多方面，例如，抗多徑衰落、減小時延擴展、支持高數據速率、抑制干擾、減少遠近效應、減小中斷概率、改善ＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）性能、增加系統(tǒng)容量、提高頻譜效率、支持靈活有效的越區(qū)切換、擴大小區(qū)覆蓋范圍、靈活的小區(qū)管理、延長移動臺電池壽命、以及維護和運營成本較低，等等。
１．改善系統(tǒng)性能
采用智能天線技術可提高第三代移動通信系統(tǒng)的容量及服務質量，Ｗ－ＣＤＭＡ系統(tǒng)就采用自適應天線陣列技術，增加系統(tǒng)容量。我國ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)是應用智能天線技術的典型范例。ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)采用ＴＤＤ方式，使上下射頻信道完全對稱，可同時解決諸如天線上下行波束賦形、抗多徑干擾和抗多址干擾等問題。該系統(tǒng)具有精確定位功能，可實現接力切換，減少信道資源浪費；歐洲在ＤＥＣＴ基站中進行智能天線實驗時，采用和評估了多種自適應算法，并驗證了智能天線的功能。日本在ＰＨＳ系統(tǒng)中的測試表明，采用智能天線可減少基站數量。由于ＰＨＳ等系統(tǒng)的通信距離有限，需要建立很多基站，若采用智能天線技術，則可降低成本；無線本地環(huán)路系統(tǒng)的基站對收到的上行信號進行處理，獲得該信號的空間特征矢量，進行上行波束賦形，達到最佳接收效果。天線波束賦形等效于提高天線增益，改善了接收靈敏度和基站發(fā)射功率，擴大了通信距離，并在一定程度上減少了多徑傳播的影響；ＦＤＭＡ系統(tǒng)采用智能天線技術，與通常的三扇區(qū)基站相比，Ｃ／Ｉ值平均提高約８ｄＢ，大大改善了基站覆蓋效果；頻率復用系數由７改善為４，增加了系統(tǒng)容量。在網絡優(yōu)化時，采用智能天線技術可降低無線掉話率和切換失敗率。ＴＤＭＡ系統(tǒng)采用智能天線技術，可提高Ｃ／Ｉ指標。據研究，用４個 ３０°天線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的１２０°天線，Ｃ／Ｉ可提高６ｄＢ，提高了服務質量。在滿足ＧＳＭ系統(tǒng)Ｃ／Ｉ比最小的前提下，提高頻率復用系數，增加了系統(tǒng)容量；ＣＤＭＡ系統(tǒng)系統(tǒng)采用智能天線技術，可進行話務均衡，將高話務扇區(qū)的部分話務量轉移到容量資源未充分利用的扇區(qū)；通過智能天線靈活的輻射模式和定向性，可進行軟／硬切換控制；智能天線的空間域濾波可改善遠近效應，簡化功率控制，降低系統(tǒng)成本，也可減少多址干擾，提高系統(tǒng)性能。
２．提高頻譜利用效率
容量和頻譜利用率的問題是發(fā)展移動通信根本性的問題。智能天線通過空分多址，將基站天線的收發(fā)限定在一定的方向角范圍內，其實質是分配移動通信系統(tǒng)工作的空間區(qū)域，使空間資源之間的交疊最小，干擾最小，合理利用無線資源。
對于給定的頻譜帶寬，系統(tǒng)容量愈大，頻譜利用率愈高。因此，增加系統(tǒng)容量與提高頻譜效率一致。為了滿足移動通信業(yè)務的巨大需求，應盡量擴大現有基站容量和覆蓋范圍。要盡量減少新建網絡所需的基站數量，必須通過各種方式提高頻譜利用效率。方法之一是采用智能天線技術，用自適應天線代替普通天線。由于天線波束變窄，提高了天線增益及Ｃ／Ｉ指標，減少了移動通信系統(tǒng)的同頻干擾，降低了頻率復用系數，提高了頻譜利用效率。使用智能天線后，無須增加新的基站就可改善系統(tǒng)覆蓋質量，擴大系統(tǒng)容量，增強現有移動通信網絡基礎設施的性能。
未來的智能天線應能允許任一無線信道與任一波束配對，這樣就可按需分配信道，保證呼叫阻塞嚴重的地區(qū)獲得較多信道資源，等效于增加了此類地區(qū)的無線網容量。采用智能天線是解決稠密市區(qū)容量難題既經濟又高效的方案，可在不影響通話質量的情況下，將基站配置成全向連接，大幅度提高基站容量。
三、對系統(tǒng)性能的改善及需解決的問題
１．智能天線對系統(tǒng)性能的改善
智能天線可以明顯改善無線通信系統(tǒng)的性能，提高系統(tǒng)的容量。具體體現在下列方面：
1)提高頻譜利用率。采用智能天線代替普通天線，提高小區(qū)內頻譜復用率，可以在不新建或盡量少建基站的基礎上增加系統(tǒng)容量，降低運營商成本。
2)迅速解決稠密市區(qū)容量瓶頸。智能天線應能允許任一無線信道與任一波束配對，這樣就可按需分配信道，保證呼叫阻塞嚴重的地區(qū)獲得較多信道資源，等效于增加了此類地區(qū)的無線網絡容量。
3)抑制干擾信號。智能天線對來自各個方向的波束進行空間濾波。它通過對各天線元的激勵進行調整，優(yōu)化天線陣列方向圖，將零點對準干擾方向，大大提高陣列的輸出信干比，改善了系統(tǒng)質量，提高了系統(tǒng)可靠性。對于軟容量的CDMA系統(tǒng)，信干比的提高還意味著系統(tǒng)容量的提高。
4)抗衰落。高頻無線通信的主要問題是信號的衰落，普通全向天線或定向天線都會因衰落使信號失真較大。如果采用智能天線控制接收方向，自適應地構成波束的方向性，可以使得延遲波方向的增益最小，降低信號衰落的影響。智能天線還可用于分集，減少衰落。
5)實現移動臺定位。采用智能天線的基站可以獲得接收信號的空間特征矩陣，由此獲得信號的功率估值和到達方向。通過此方法，用2個基站就可將用戶終端定位到一個較小區(qū)域。由于目前蜂窩移動通信系統(tǒng)只能確定移動臺所處的小區(qū)，因此移動臺定位的實現可以使許多與位置有關的新業(yè)務得以方便地推出，而發(fā)展新業(yè)務是目前移動運營商提升ARPU(averagerevenueperuser)值、加強自身競爭力的必然手段。
２．在實際應用中需要解決的問題
智能天線技術對無線通信，特別是CDMA系統(tǒng)的性能提高和成本下降都有巨大的好處。但是，在將智能天線用于CDMA系統(tǒng)時，必須考慮所帶來的問題，并在標準和產品設計上解決這些問題。
1)全向波束和賦形波束
上述智能天線的功能主要是由自適應的發(fā)射和接收波束賦形來實現的，而且接收和發(fā)射波束賦形是依據基站天線幾何結構、系統(tǒng)的要求和所接收到的用戶信號。在移動通信系統(tǒng)中，智能天線對每個用戶的上行信號均采用賦形波束，提高系統(tǒng)性能是非常直接的；但在用戶沒有發(fā)射、僅處于接收狀態(tài)下，又是在基站的覆蓋區(qū)域內移動時(空閑狀態(tài))，基站不可能知道該用戶所處的方位，只能使用全向波束進行發(fā)射(如系統(tǒng)中的pilot、同步、廣播、尋呼等物理信道)。一個全向覆蓋的基站，其不同碼道的發(fā)射波束是不同的，即基站必須能提供全向和定向的賦形波束。這樣一來，對全向信道來說，將要求高得多的發(fā)射功率，這是系統(tǒng)設計時所必須考慮的。
2)智能天線的校準
在使用智能天線時，必須具有對智能天線進行實時自動校準的技術。在TDD系統(tǒng)中使用智能天線時是根據電磁場理論中的互易原理，直接利用上行波束賦形系數來進行下行波束賦形。但對實際無線基站，每一條通路的無線收發(fā)信機不可能是完全相同的，而且，其性能將隨時期、工作電平和環(huán)境條件等因素變化。如果不進行實時自動校準，則下行波束賦形將受嚴重影響。這樣，不僅得不到智能天線的優(yōu)勢，甚至完全不能通信。
3)智能天線和其他抗干擾技術的結合
目前，在智能天線算法的復雜性和實時實現的可能性之間必須進行折中。這樣，實用的智能天線算法還不能解決時延超過一個碼片寬度的多徑干擾，也無法克服高速移動多普勒效應造成的信道惡化。在多徑嚴重的高速移動環(huán)境下，必須將智能天線和其他抗干擾的數字信號處理技術結合使用，才可能達到最佳的效果。這些數字信號處理技術包括聯合檢測(jointdetection)、干擾抵消及Rake接收等。目前，智能天線和聯合檢測或干擾抵消的結合已有實用的算法，而和Rake接收機的結合算法還在研究中。
4)設備復雜性的考慮
顯然，智能天線的性能將隨著天線陣元數目的增加而增加。但是增加天線陣元的數量，又將增加系統(tǒng)的復雜性。此復雜性主要是基帶數字信號處理的量將成幾何級數遞增。現在，CDMA系統(tǒng)在向寬帶方向發(fā)展，碼片速率已經很高，基帶處理的復雜性已對微電子技術提出了越來越高的要求，這就限制了天線元的數量不可能太多。按目前的水平，天線元的數量在6到16之間。
智能天線的基本原理是：天線以多個高增益窄波束動態(tài)地跟蹤多個期望用戶，在接收模式下，來自窄波束之外的信號被抑制，在發(fā)射模式下，能使期望用戶接收的信號功率最大，同時使窄波束照射范圍以外的非期望用戶受到的干擾最小。智能天線是利用用戶空間位置的不同來區(qū)分不同用戶的。不同于傳統(tǒng)的頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)或碼分多址(CDMA)，智能天線引入第4種多址方式：空分多址(SDMA)，即在相同時隙、相同頻率或相同地址碼的情況下，仍然可以根據信號不同的中間傳播路徑而區(qū)分。SDMA是一種信道增容方式，與其他多址方式完全兼容，從而可實現組合的多址方式，例如空分？碼分多址(SD-CDMA)。智能天線與傳統(tǒng)天線概念有本質的區(qū)別，其理論支撐是信號統(tǒng)計檢測與估計理論、信號處理及最優(yōu)控制理論，其技術基礎是自適應天線和高分辨陣列信號處理。
一、技術分類
智能天線技術有兩個主要分支。波束轉換技術(ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｂｅａｍ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）和自適應空間數字處理技術（ａｄａｐｔｉｖｅ ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ），或簡稱波束轉換天線和自適應天線陣。天線以多個高增益的動態(tài)窄波束分別跟蹤多個期望信號，來自窄波束以外的信號被抑制。但智能天線的波束跟蹤并不意味著一定要將高增益的窄波束指向期望用戶的物理方向，事實上，在隨機多徑信道上，移動用戶的物理方向是難以確定的，特別是在發(fā)射臺至接收機的直射路徑上存在阻擋物時，用戶的物理方向并不一定是理想的波束方向。智能天線波束跟蹤的真正含義是在最佳路徑方向形成高增益窄波束并跟蹤最佳路徑的變化，充分利用信號的有效的發(fā)送功率以減小電磁干擾。
１．波束轉換天線
波束轉換天線具有有限數目的、固定的、預定義的方向圖，通過陣列天線技術在同一信道中利用多個波束同時給多個用戶發(fā)送不同的信號，它從幾個預定義的、固定波束中選擇其一，檢測信號強度，當移動臺越過扇區(qū)時，從一個波束切換到另一個波束。在特定的方向上提高靈敏度，從而提高通信容量和質量。
為保證波束轉換天線共享同一信道的各移動用戶只接收到發(fā)給自己的信號而不發(fā)生串話，要求基站天線陣產生多個波束來分別照射不同用戶，特別地，在每個波束中發(fā)送的信息不同而且要互不干擾。
每個波束的方向是固定的，并且其寬度隨著天線陣元數而變化。對于移動用戶，基站選擇不同的對應波束，使接收的信號強度最大。但用戶信號未必在固定波束中心，當使用者是在波束邊緣，干擾信號在波束的中央，接收效果最差。因此，與自適應天線陣比較，波束轉換天線不能實現最佳的信號接收。由于扇形失真，波束轉換天線增益在方位角上不均勻分布。但波束轉換天線有結構簡單和不需要判斷用戶信號方向（ ＤＯＡ） 的優(yōu)勢。主要用于模擬通信系統(tǒng)。
２．自適應天線陣
融入自適應數字處理技術的智能天線是利用數字信號處理的算法去測量不同波束的信號強度，因而能動態(tài)地改變波束使天線的傳輸功率集中。應用空間處理技術（ｓｐａｔｉａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）可以增強信號能力，使多個用戶共同使用一個信道。
自適應天線陣是一個由天線陣和實時自適應信號接收處理器所組成的一個閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，它用反饋控制方法自動調準天線陣的方向圖，使它在干擾方向形成零陷，將干擾信號抵消，而且可以使有用信號得到加強，從而達到抗干擾的目的。
由自適應天線陣接收到的信號被加權和合并，取得最佳的信噪比系數。采用Ｍ個陣元自適應天線，理論上，自適應天線陣的價值是能產生（ Ｍ－１）倍天線放大，可帶來１０ｌｇＭ的ＳＮＲ改善，消除扇形失真的影響，并且它的（Ｍ－１）倍分集增益相關性是足夠低的。對相同的通信質量要求，移動臺的發(fā)射功率可減�。保埃欤纾�。這不但表明可以延長移動臺電池壽命或可采用體積更小的電池，也意味著基站可以和信號微弱的用戶建立正常的通信鏈路。對基站發(fā)射而言，總功率被分配到Ｍ個陣元，又由于采用ＤＢＦ （Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ－Ｆｏｒｍｉｎｇ）可以使所需總功率下降，因此，每個陣元通道的發(fā)射功率大大降低，進而可使用低功率器件。
采用自適應抽頭時延線天線陣對信號接收、均衡和測試很有幫助。對每一接收天線加上若干抽頭延時線，然后送入智能處理器，則可以對多徑信號進行最佳接收，減少多徑干擾的影響，從而使基站的接收信號的信噪比得到很大程度的提高，降低了系統(tǒng)的誤碼率。
通常采用４－１６ 天線陣元結構，相鄰陣元間距一般取為接收信號中心頻率波長的 １／２ 。陣元間距過大，降低接收信號相關度；陣元間距過小，將在方向圖引起不必要的波瓣，因此陣元半波長間距通常是優(yōu)選的。天線陣元配置方式包含直線的型，環(huán)型和平面的型，自適應天線是智能天線的主要的型式 。自適應天線完成用戶信號接收和發(fā)送可認為是全向天線。它采用數字信號處理技術識別用戶信號的 ＤＯＡ ，或者是主波束方向。根據不同空間用戶信號傳播方向，提供不同空間通道，有效克服對系統(tǒng)干擾。自適應天線主要用于數字通信系統(tǒng)。
二、智能天線對系統(tǒng)的改善和主要用途
智能天線潛在的性能效益表現在多方面，例如，抗多徑衰落、減小時延擴展、支持高數據速率、抑制干擾、減少遠近效應、減小中斷概率、改善ＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）性能、增加系統(tǒng)容量、提高頻譜效率、支持靈活有效的越區(qū)切換、擴大小區(qū)覆蓋范圍、靈活的小區(qū)管理、延長移動臺電池壽命、以及維護和運營成本較低，等等。
１．改善系統(tǒng)性能
采用智能天線技術可提高第三代移動通信系統(tǒng)的容量及服務質量，Ｗ－ＣＤＭＡ系統(tǒng)就采用自適應天線陣列技術，增加系統(tǒng)容量。我國ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)是應用智能天線技術的典型范例。ＳＣＤＭＡ系統(tǒng)采用ＴＤＤ方式，使上下射頻信道完全對稱，可同時解決諸如天線上下行波束賦形、抗多徑干擾和抗多址干擾等問題。該系統(tǒng)具有精確定位功能，可實現接力切換，減少信道資源浪費；歐洲在ＤＥＣＴ基站中進行智能天線實驗時，采用和評估了多種自適應算法，并驗證了智能天線的功能。日本在ＰＨＳ系統(tǒng)中的測試表明，采用智能天線可減少基站數量。由于ＰＨＳ等系統(tǒng)的通信距離有限，需要建立很多基站，若采用智能天線技術，則可降低成本；無線本地環(huán)路系統(tǒng)的基站對收到的上行信號進行處理，獲得該信號的空間特征矢量，進行上行波束賦形，達到最佳接收效果。天線波束賦形等效于提高天線增益，改善了接收靈敏度和基站發(fā)射功率，擴大了通信距離，并在一定程度上減少了多徑傳播的影響；ＦＤＭＡ系統(tǒng)采用智能天線技術，與通常的三扇區(qū)基站相比，Ｃ／Ｉ值平均提高約８ｄＢ，大大改善了基站覆蓋效果；頻率復用系數由７改善為４，增加了系統(tǒng)容量。在網絡優(yōu)化時，采用智能天線技術可降低無線掉話率和切換失敗率。ＴＤＭＡ系統(tǒng)采用智能天線技術，可提高Ｃ／Ｉ指標。據研究，用４個 ３０°天線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的１２０°天線，Ｃ／Ｉ可提高６ｄＢ，提高了服務質量。在滿足ＧＳＭ系統(tǒng)Ｃ／Ｉ比最小的前提下，提高頻率復用系數，增加了系統(tǒng)容量；ＣＤＭＡ系統(tǒng)系統(tǒng)采用智能天線技術，可進行話務均衡，將高話務扇區(qū)的部分話務量轉移到容量資源未充分利用的扇區(qū)；通過智能天線靈活的輻射模式和定向性，可進行軟／硬切換控制；智能天線的空間域濾波可改善遠近效應，簡化功率控制，降低系統(tǒng)成本，也可減少多址干擾，提高系統(tǒng)性能。
２．提高頻譜利用效率
容量和頻譜利用率的問題是發(fā)展移動通信根本性的問題。智能天線通過空分多址，將基站天線的收發(fā)限定在一定的方向角范圍內，其實質是分配移動通信系統(tǒng)工作的空間區(qū)域，使空間資源之間的交疊最小，干擾最小，合理利用無線資源。
對于給定的頻譜帶寬，系統(tǒng)容量愈大，頻譜利用率愈高。因此，增加系統(tǒng)容量與提高頻譜效率一致。為了滿足移動通信業(yè)務的巨大需求，應盡量擴大現有基站容量和覆蓋范圍。要盡量減少新建網絡所需的基站數量，必須通過各種方式提高頻譜利用效率。方法之一是采用智能天線技術，用自適應天線代替普通天線。由于天線波束變窄，提高了天線增益及Ｃ／Ｉ指標，減少了移動通信系統(tǒng)的同頻干擾，降低了頻率復用系數，提高了頻譜利用效率。使用智能天線后，無須增加新的基站就可改善系統(tǒng)覆蓋質量，擴大系統(tǒng)容量，增強現有移動通信網絡基礎設施的性能。
未來的智能天線應能允許任一無線信道與任一波束配對，這樣就可按需分配信道，保證呼叫阻塞嚴重的地區(qū)獲得較多信道資源，等效于增加了此類地區(qū)的無線網容量。采用智能天線是解決稠密市區(qū)容量難題既經濟又高效的方案，可在不影響通話質量的情況下，將基站配置成全向連接，大幅度提高基站容量。
三、對系統(tǒng)性能的改善及需解決的問題
１．智能天線對系統(tǒng)性能的改善
智能天線可以明顯改善無線通信系統(tǒng)的性能，提高系統(tǒng)的容量。具體體現在下列方面：
1)提高頻譜利用率。采用智能天線代替普通天線，提高小區(qū)內頻譜復用率，可以在不新建或盡量少建基站的基礎上增加系統(tǒng)容量，降低運營商成本。
2)迅速解決稠密市區(qū)容量瓶頸。智能天線應能允許任一無線信道與任一波束配對，這樣就可按需分配信道，保證呼叫阻塞嚴重的地區(qū)獲得較多信道資源，等效于增加了此類地區(qū)的無線網絡容量。
3)抑制干擾信號。智能天線對來自各個方向的波束進行空間濾波。它通過對各天線元的激勵進行調整，優(yōu)化天線陣列方向圖，將零點對準干擾方向，大大提高陣列的輸出信干比，改善了系統(tǒng)質量，提高了系統(tǒng)可靠性。對于軟容量的CDMA系統(tǒng)，信干比的提高還意味著系統(tǒng)容量的提高。
4)抗衰落。高頻無線通信的主要問題是信號的衰落，普通全向天線或定向天線都會因衰落使信號失真較大。如果采用智能天線控制接收方向，自適應地構成波束的方向性，可以使得延遲波方向的增益最小，降低信號衰落的影響。智能天線還可用于分集，減少衰落。
5)實現移動臺定位。采用智能天線的基站可以獲得接收信號的空間特征矩陣，由此獲得信號的功率估值和到達方向。通過此方法，用2個基站就可將用戶終端定位到一個較小區(qū)域。由于目前蜂窩移動通信系統(tǒng)只能確定移動臺所處的小區(qū)，因此移動臺定位的實現可以使許多與位置有關的新業(yè)務得以方便地推出，而發(fā)展新業(yè)務是目前移動運營商提升ARPU(averagerevenueperuser)值、加強自身競爭力的必然手段。
２．在實際應用中需要解決的問題
智能天線技術對無線通信，特別是CDMA系統(tǒng)的性能提高和成本下降都有巨大的好處。但是，在將智能天線用于CDMA系統(tǒng)時，必須考慮所帶來的問題，并在標準和產品設計上解決這些問題。
1)全向波束和賦形波束
上述智能天線的功能主要是由自適應的發(fā)射和接收波束賦形來實現的，而且接收和發(fā)射波束賦形是依據基站天線幾何結構、系統(tǒng)的要求和所接收到的用戶信號。在移動通信系統(tǒng)中，智能天線對每個用戶的上行信號均采用賦形波束，提高系統(tǒng)性能是非常直接的；但在用戶沒有發(fā)射、僅處于接收狀態(tài)下，又是在基站的覆蓋區(qū)域內移動時(空閑狀態(tài))，基站不可能知道該用戶所處的方位，只能使用全向波束進行發(fā)射(如系統(tǒng)中的pilot、同步、廣播、尋呼等物理信道)。一個全向覆蓋的基站，其不同碼道的發(fā)射波束是不同的，即基站必須能提供全向和定向的賦形波束。這樣一來，對全向信道來說，將要求高得多的發(fā)射功率，這是系統(tǒng)設計時所必須考慮的。
2)智能天線的校準
在使用智能天線時，必須具有對智能天線進行實時自動校準的技術。在TDD系統(tǒng)中使用智能天線時是根據電磁場理論中的互易原理，直接利用上行波束賦形系數來進行下行波束賦形。但對實際無線基站，每一條通路的無線收發(fā)信機不可能是完全相同的，而且，其性能將隨時期、工作電平和環(huán)境條件等因素變化。如果不進行實時自動校準，則下行波束賦形將受嚴重影響。這樣，不僅得不到智能天線的優(yōu)勢，甚至完全不能通信。
3)智能天線和其他抗干擾技術的結合
目前，在智能天線算法的復雜性和實時實現的可能性之間必須進行折中。這樣，實用的智能天線算法還不能解決時延超過一個碼片寬度的多徑干擾，也無法克服高速移動多普勒效應造成的信道惡化。在多徑嚴重的高速移動環(huán)境下，必須將智能天線和其他抗干擾的數字信號處理技術結合使用，才可能達到最佳的效果。這些數字信號處理技術包括聯合檢測(jointdetection)、干擾抵消及Rake接收等。目前，智能天線和聯合檢測或干擾抵消的結合已有實用的算法，而和Rake接收機的結合算法還在研究中。
4)設備復雜性的考慮
顯然，智能天線的性能將隨著天線陣元數目的增加而增加。但是增加天線陣元的數量，又將增加系統(tǒng)的復雜性。此復雜性主要是基帶數字信號處理的量將成幾何級數遞增。現在，CDMA系統(tǒng)在向寬帶方向發(fā)展，碼片速率已經很高，基帶處理的復雜性已對微電子技術提出了越來越高的要求，這就限制了天線元的數量不可能太多。按目前的水平，天線元的數量在6到16之間。
回答者：
wangyuan072
回答時間：2009-05-13 15:28
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最簡單的說就是只能天線應用的SDMA的技術，增加了一種多址方式，當然就增加了容量了
回答者：
七灝
回答時間：2009-05-14 09:12
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很多問題，應該鼓勵原創(chuàng)，簡單的復制、拷貝，還不如自己百度、google得到答案呢。
回答者：
yellowpages
回答時間：2009-05-19 22:49
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