智能天线在未来5G移动通信中的应用浅析

智能天线在未来5G移动通信中的应用浅析

徐桂华

中通服建设有限公司510095

摘要：如今科学技术的迅速发展，智能天线也成为了适应通信技术发展的一种新兴事物，在卫星通信、无线电网络接入、移动通信接入和军事通信接入的系统过程中，存在非常重要的应用作用。智能天线之所以具有如此多的应用领域，就是因为它有很好的抗干扰能力，而且其设频率较高。智能天线是一种崭新的概念，被公认为是一种非常良性的发展趋势。

关键词：智能天线；5G通信；应用

一、智能天线的结构和原理

智能天线的原理其实就是在提高信号增益的基础之上，再次的追踪信号路径的变化，原有的天线在单方面提高了信号的期望值，但是在电磁波内传输的窄带短波可能会受到传输限制。为了使移动用户能够更加有效的接受信号源使得终端天线更好的追踪发射台的信号来源，智能天线系统采用的SDMA能够与频分多址、时分多址、码分多址形成复用模式，这样智能天线系统中的加权网络，就能够适应处理器的闭环反馈需求。天线阵列，自适应处理器以及方形图形的网络可以形成闭环的，通讯线路，自动的调整天线的方向角，抵抗外界的干扰信号源，可以使干扰信号始终处于一种临界值的角度，从而可以确保正常的信号或需要获取的信号能够更好的连接到天线之上。智能天线在切换波束系统的过程中，为了能够更好的提升移动用户的通话质量，尽可能的不串音，因此其接收到的信号源经过了傅里叶级数的转化，从而可以更好的实现空间波束的连接，用户在天线的某一个扇区移动到另一个扇区的时候，信号波束肯定会随之波动和转变，这是为了保护用户的通话质量和适应性。

二、智能天线的基本概述和优点

智能天线技术成为目前移动通讯中非常具有吸引力的技术，在空分多址技术和信号与传输方向方面产生极大差别的同事，同频率或者同时间间隙的信号被严格区分开，它可以最小的利用有限的信道资源，对于没有方向性的天线进行比较，因此降低了发射功率的电平，提高了信噪比，克服信道传输衰落对于信号的影响。智能天线的优点是可以实现移动台的定位，也就是说，可以获取接收信号的空间特征矩阵，对于两个基站，可以将用户终端定位到一个较小的区域之内，尤其是针对传统的蜂窝移动通讯系统，只能确定移动蜂窝通信系统智能确定所处移动小区的弊端非常具有优越性。所谓的智能天线，它的本质是利用多个天线的单元空间正交性，采用SDMA功能和技术来实现系统的容量，提升了频率的利用率，从而使系统性能达到最佳的优化性，在天线距阵产生定向波束的时候，能够智能地指向客户，自动的调整系数，实现对于所在空间的滤波。

三、智能天线在未来5G移动通信的应用

1.对系统容量的应用

在移动通信系统中，系统中的噪音承载量决定着系统容量的大小，而智能天线通过抑制传输信道中的多址干扰，可以增加系统的容量，在原有传输结构过程中，存在多种多样的信号噪音，中心基站的反向链路，可能一直处于高峰值状态，这种天线在采用最小频谱资源的情况之下，节约频谱资源，最大幅度的发挥和提升系统容量的潜力，因此天线系统中各种损耗数值确定的情况之下，智能天线的频谱不一定处于峰值，反而可能是非常平稳的状态。通过智能天线的改进，可以增加系统的扩容量，对于传统信道的宽度扩展可以保证用户的通话质量。

2.智能天线在MIMO系统中的应用

智能天线在MIMO广泛的应用在链路两端，就可以提供多副天线，形成一种典型的时空，处理技术，他可以达成波束成形，空时编码空间复用，在智能天线的关键性技术中，能够对准期望客户提高性价比，抗干扰。尤其是可以最大化的提升数据率，因此空时编码方案能够成倍的提高分集增益。慢慢还将出现更加趋于信道之间正交的MassiveMIMO技术耗费一定的时耗号资源，基于导频的信道估计，就可以达到更好的连接效果。

3.智能天线的多天线技术

智能天线的多天线技术，经历了从无缘到有缘的阶段，慢慢的由高阶多输入和多输出到大规模阵列的输出和发展。采用智能天线的发展技术，可以支持多用户的波束智能赋型，减少用户之间的干扰，加上毫米波和技术性的优势，可以进一步的改善无线信号的覆盖性能，在针对大规模的无线信道测量和建模之后，可以提升其反馈机制和基础性的研究问题，实现绿色节能和环保的总体覆盖能力显著提升。

四、智能天线在移动通信中的应用

1.构造动态小区

智能天线可以很好地利用光束的适应性，使得移动单元的形状可以根据服务需求而动态地改变。一方面，所述小区的边界可以通过智能天线被改变。在另一方面，所述信道可根据的服务要求的变化被重新分配，并且实现动态信道分配的目标。此外，智能天线形成与在其排列图案，这有助于减少在两个方向上同信道干扰的相同的频率MS对准的光束为零。为了实现改善的移动通信系统的性能的目的，有必要在一个动态的，诸如动态波束形成，信道动态分配和开关等，智能天线系统具有在更新所述MS的位置信息优越的性能。

2.多波束覆盖

在移动通信的应用中，智能天线可以通过多个平行波束形成用户区域的覆盖。另外，这些平行波数的宽窄和智能天线数量的多少是呈现一定的线性关系的。当用户使用移动通信终端在光波覆盖范围内移动时，使用智能天线可以自动调整使用户的移动通信处于最强信号的光束范围内，这样一来就可以有效的降低因位置变换而导致移动通信受阻的机率，更加的智能化、快速化，无论何时无论何地智能天线都能够进行有效的自动快速调整，对于提高移动通信的质量和效率方面具有重要的作用。

3.形成自适应波束

智能天线能够根据对光束的形状做出改变而促进通信服务，这主要是因为智能天线具有对每个MS进行定位的功能，可以根据这个功能对MS进行监控，当其的位置一旦发生变化，就可以通过光束的改变来促进移动通信。

4.智能天线和MIMO技术在LTE网络中的运用

当选用的传输模式不同时，使用的范围、场景也不同，但是智能天线和MIMO技术在LTE网络中使用时，先进行安装调试，合理设置参数之后，进入到正常运行轨道时，可以时刻监视场景变化，根据现实情况切换工作状态，避免出现相互干扰问题。对于传输分集而言，该技术能够确保信号传输的安全、避免出现错误信号，这一功能对边缘用户有利，当用户位置较偏，没有在信号覆盖的核心区域时，利用这一技术边缘用户也可以接受到很清晰的信号，在一定程度上提高了服务质量。对于TM3、TM4技术而言，其对于中央用户十分有利，在验证过程中发现，应用TM3、TM4技术之后，中央用户的峰值速率得到很大的提高，在业务密集的小区经常使用。通过调查得知，当前TD-LTE最多支持的用户数是两个，都是进行单层传输。对于TM6、TM7而言，可以有效提高小区的覆盖，其主要针对于小区的边缘用户，实施中要对发射信号进行加权处理，但是要主要TM6是MIMO技术，并不是智能天线技术，实际使用时需要终端用户反馈信道状态信息，对于TM7技术而言，是智能天线技术，二者有着明显的区别。对于TM8而言，可以分为多用户波束赋形等。具体应用时，选择哪种模式要结合实际情况，各自的工作条件也都不相同。如果天线相关度较高，运行中只发送单个数据流。

结语

综上所诉，可以发现，智能通信技术的发展离不开器件的发展，智能天线技术是其中一个非常重要的方面，智能天线被应用到5G网络连接应用之后，就可以把通信技术的，频率和效率成倍提升，移动通信技术得到了有效的应用，完善了整个移动体系，避免了移动通信技术的应用出现各种各样潜在的问题。

1]智能天线与MIMO技术在LTE网络中的应用[J].毛春依，韩群英，袁利娟.通讯世界.2015（09）

[2]层层通智能天线对高楼深度覆盖技术研究[J].金瑞云，李铁军.电信技术.2017（03）

[3]采用小型化智能天线的TD-SCDMA网络规划[J].牛春玲，肖建华，张志敏.电信技术.2009（02）