本文簡要介紹了智能天線的原理、智能天線陣的物理特性和波束賦形、智能天線算法的實現(xiàn)。最后對TD-SCDMA智能天線的現(xiàn)場測試進(jìn)行了分析，指出了測試時應(yīng)注意的事項。

1、智能天線的原理

智能天線通常被定義為一種安裝于移動無線接入系統(tǒng)基站側(cè)的天線陣列，通過一組帶有可編程電子相位關(guān)系的固定天線單元，獲取基站和移動臺之間各個鏈路的方向特性。其原理是將無線電信號導(dǎo)向具體的方向，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對準(zhǔn)用戶信號到達(dá)方向（direction of arrival，DOA），旁瓣或零陷對準(zhǔn)干擾信號到達(dá)方向，達(dá)到高效利用移動用戶信號并消除或抑制干擾信號的目的。同時，智能天線技術(shù)利用各個移動用戶間信號空間特征的差異，通過陣列天線技術(shù)在同一信道上接收和發(fā)射多個移動用戶信號而不發(fā)生相互干擾，使無線電頻譜的利用和信號的傳輸更為有效。

在TD-SCDMA系統(tǒng)中智能天線基本思想是：天線以多個高增益窄波束動態(tài)地跟蹤多個期望用戶，接收模式下，來自窄波束之外的信號被抑制，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)分用戶，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(jù)信號不同的空間傳播路徑來區(qū)分。

TD-SCDMA由于上下行無線鏈路使用同一載頻，無線傳播特性近似相同，能夠很好地支持智能天線技術(shù)，智能天線的使用增加了TD-SCDMA無線接口的容量。

TD-SCDMA智能天線主要實現(xiàn)2種波束：廣播波束和業(yè)務(wù)波束。廣播波束是在廣播時隙形成，實現(xiàn)對整個小區(qū)的廣播，所以要求波束寬度很寬，盡量做到小區(qū)無縫隙覆蓋。業(yè)務(wù)波束是在建立具體的通話鏈路后形成，也就是形成跟蹤波束，它會針對每一個用戶形成一個很窄的波束，這些波束會緊緊地跟蹤用戶。由于波束很窄，能量比較集中。在相同功率情況下，智能天線能將有用信號強(qiáng)度增加，同時減小對其他方向用戶的干擾，由于智能天線能很好地集中信號，所以發(fā)射機(jī)可以適當(dāng)?shù)販p小發(fā)射功率。

2、智能天線陣的物理特性和波束賦形

常見的智能天線陣列一般分為360°全向陣列和120°平面扇區(qū)陣列。全向天線陣主要適用于用戶密度較低的農(nóng)村地區(qū)和偏遠(yuǎn)山區(qū)，可作360°全向小區(qū)覆蓋。平面天線陣主要覆蓋120°的扇形區(qū)域。通常一個三扇區(qū)基站便可以覆蓋360°范圍。平面天線陣由于具有較好的波束賦形性能，能夠形成更窄的波瓣寬度，具有更強(qiáng)的旁瓣抑制能力并提供更高的賦形增益，所以成為目前TD-SCDMA智能天線的主流，應(yīng)用于用戶密集的廣大城區(qū)環(huán)境的覆蓋。

智能天線陣的陣元個數(shù)通常為4-16個。目前系統(tǒng)中用得比較多的是8個陣元振子構(gòu)成的天線陣。天線陣元數(shù)越多，其增益越高，波束賦形的能力亦越強(qiáng)，但同時造價和實現(xiàn)的復(fù)雜度也會大大增加。在將來，估計4陣元的智能天線也會逐漸投入應(yīng)用，可以在降低系統(tǒng)實現(xiàn)成本的基礎(chǔ)上提供更為經(jīng)濟(jì)的選擇。當(dāng)然。具體應(yīng)用需要同時考慮經(jīng)濟(jì)性與性能之間的平衡。

智能天線每個天線陣元物理特性完全一樣，因而單天線波瓣圖具有非常相似的特征。多個天線陣元以一定的間距（通常為1/2λ）排列成天線陣列。再通過算法對各個天線陣元的信號（包括振幅和相位）進(jìn)行控制，最終形成具有方向性的下行波束。

圖1、圖2是8陣元全向智能天線單個陣元在垂直和水平方向的波瓣。