智能天线

什么是智能天线?

智能天线，又称多天线、自适应阵列天线等，被用于提高数字无线通信系统的效率。它的工作原理是利用无线系统收发器的分集效应，即源和目的。分集效应是指发射和接收多个无线电频率，这些频率用于减少数据通信过程中的误差，并提高源和目的之间的数据速度。

这种技术在大多数无线通信系统中已经发现了它的重要意义，因为特殊的天线阵列与信号处理算法可以方便地定位和跟踪不同的无线目标，如手机。它还用于计算波束形成矢量和信号的到达方向[DOA]。

传统天线与智能天线的区别

主要区别与系统处理多径波传播引起的问题的方式有关。当无线信号被发送到大距离时，可能必须通过高层建筑，山脉，公用电线等的许多障碍。因此，这些信号的波前将被散射，并且将采用多个路径来到达接收器。在传统的Wi-Fi通信系统中，使用一种称为单输入单输出[SISO]的方法，即一个天线将连接到源，另一个天线将连接到目的地。当信号在目的地到达时，他们可能会褪色，切断，也可以像纠察队击剑等共同的通信问题。这是SISO系统的基本问题之一。因此，如果我们在互联网连接中使用SISO系统，数据将迟到，并且本质上过于错误。所有这些问题都可以在智能天线的帮助下解决。

智能天线 - 功能

智能天线主要有两个基本功能。下面将对此进行详细解释。

1.估计抵达方向（DOA）

在智能天线中，使用像音乐（多信号分类）和通过旋转不变性技术（ESPRIT）算法的信号参数估计的各种技术用于找到信号的DOA。该方法需要大量的计算和算法。甚至矩阵铅笔方法也通常用于智能阵列以找到DOA。矩阵铅笔方法更常用于实时系统，因为它们比其他两个高效。天线类似于传感器，其中选择阵列的空间光谱，并且从该光谱的峰值中发现DOA。

2.波束成形方法

首先找出要发送信号的移动设备或目标设备，然后通过增加信号相位来创建天线阵列的辐射图。与此同时，不需要信号的手机将会失去模式。虽然这种方法看起来有点复杂，但它可以很容易地完成与FIR抽头延迟线滤波器的帮助。根据所使用的信号，FIR滤波器的权值也可以相应地改变。滤波器也将有助于提供光学波束形成，以减少形成的实际和想要的波束图案之间的MMSE。

智能天线的类型

智能天线的分类取决于环境的类型和系统的要求。主要有两种类型的智能天线。他们是

序列阵列/光束智能/多光束天线

在这种类型的阵列中，将有许多固定的光束，其中一束将打开或将被导向所需的信号。这只有在阶段调整的帮助下才能做到。换句话说，当目标移动时，波束也会被控制。相控阵天线图如下图所示。

从图片

2.自适应阵列天线

在这种类型的天线中，根据所需用户的移动和干扰的移动将存在梁图案的变化。除了噪声和功率比外，接收的信号将被加权，稍后组合以增加所需的信号到干扰[S / N]。因此，随着所需信号沿主梁的方向，干扰方向将被平衡。

天线可以很容易地引导主波束到任何方向，同时消除干扰信号。光束的方向可以用DOA法来计算。自适应阵列天线图如下图所示。看一看。

分类智能天线的另一种方法是用于设备的输入和输出的数量。根据该分类，类别如下所述。

1.SIMO(单输入-多输出)

在该方法中，将在源处使用一个天线，并且在目的地将使用多个天线。

2. MISO（多输入 - 单输出）

在这种方法中，源端使用多个天线，接收端只使用一个天线。

3. MIMO（多输入 - 多个输出）

在该方法中，将在源和目标中使用多个天线。这是全部中最有效的方法。该方法最近延长了IEEE 802.11n标准。该方法清楚地支持空间信息处理。

好处

• 两个光束智能和自适应阵列都为所需信号提供高效率，从而提供高功率。当以较高频率使用大量天线元件时，光束智能天线使用窄铅笔束。因此，在所需信号的方向上获得高效率。如果使用固定数量的天线元件，则使用相同的量乘以在自适应阵列天线的帮助下将产生功率增益。
• 另一个优点是抑制的干扰量。光束智能天线用窄光束和自适应阵列天线抑制它通过调节光束图案来抑制干扰。

缺点

主要缺点是

• 成本

这种设备的成本将会更高，不仅在电子部分，而且在电源方面。这是设备太贵了[特别是如果使用MIMO方法。，也会降低手机电池的寿命。为了降低成本，必须减少所使用的接收器链。此外，由于每个天线使用射频电子和A/D转换器，成本上升。

• 大小

对于这种方法，需要高效的大基站。这将增加大小。除了每个终端需要多个外部天线。这不实用。但是公司重新尝试使用双极化的方法来减小尺寸。

• 多样性

当需要多次缓解时，多样性成为一个大问题。终端和基站必须具有多个天线。主要有三种类型的多样性。它们是空间，极化和角度。

在手机上使用的天线实际上是不可能实现空间分离的。在点对点系统中也很难实现，因为发射机和接收机之间存在近视距。利用极化分集可以在一定程度上避免上述问题。不使用空间分离就可以很容易地激发双偏振。

角多样性是目前最常用的方法。从多个波束中选择具有最大信号功率的信号，用于保持分集。但增益取决于角扩展。也就是说，如果传播很小，多样性也会很小。

• 追踪
• 时空处理
• 钩子在国际
• 标准包括智能天线的规定
• 垂直整合

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