智能天线是怎样炼成的？

在前几期里我们介绍过，天线是无源器件，按波瓣角度区分，有全向天线和定向天线两种：全向天线通常覆盖角度大，但覆盖距离较近;定向天线覆盖距离虽然远，但却是以牺牲覆盖角度为代价的。那么有没有一种天线，既能全方位覆盖各个角度，又能在每个角度都获得更远的覆盖距离呢?——答案是肯定的，那就是智能天线。

　　先来分析一下在WLAN系统中，全向天线和定向天线在使用时有哪些不足，或者是需要改进的地方。

图1 全向天线和定向天线存在的缺陷

　　如图1所示，全向天线虽然能够将图中两个用户都覆盖到，但由于每个时刻，中心的AP只能和一个用户交互报文，此时只有蓝色部分形成了有效覆盖，其他绝大部分信号传播都造成了能量浪费，属于无效的覆盖，如果能将此部分浪费的能量集中到有效覆盖区域，势必会获得更高的信号强度以及传输带宽;而对于定向天线而言，由于能量的集中，覆盖区域内的信号强度会比较高，但是由于信号覆盖角度较小，很多需要覆盖的范围没有信号可以到达。如果在右侧用户空闲时，可以将信号转移至左侧用户，势必可以提高覆盖的有效性，以及大幅提高用户的接入能力。

　　可见，如果天线更“智能”一点，当AP与某一用户通信时，天线就自动调节成定向天线，把“能量束”直接瞄准该用户，一方面该用户获得的信号强度会比较高，另一方面不该被“打扰”的用户也不会被干扰，这样的结果显然是最为完美的。智能天线由此而产生。

　　那么从技术的角度看，如何能让智能天线随时根据需要，想覆盖哪里就覆盖哪里呢?现在一般有两种技术方式：一种是波束切换天线，另一种是自适应阵列天线。

　　· 波束切换天线

　　波束切换方式的天线，一般由多个窄波束天线够成，每个窄波束天线由于角度小，所以通常增益很大，覆盖距离较远。一般在工作时，对于一个用户，众多天线中，只有一个窄波束天线是出于工作状态的。当用户更换，或用户位置转移时，智能天线系统会根据情况更换窄波束天线的工作状态，即停掉之前的窄波束天线，然后让另一个角度正确的窄波束天线继续工作。由于窄波束定向天线通常个头较大，所以一般这类智能天线都在室外场景使用，比如TD系统的一些基站就采用这种智能天线装置，如图2所示。

图2 TD-SCDMA基站

　　波束切换式天线，一般形成的天线角度个数，与其窄波束天线个数相当。所以由于硬件设计限制，这种天线不可能有很多或很细致的天线角度可供选择。从天线尺寸角度看，这种天线也只能在室外环境，即对空间没有多少要求的环境中使用。

　　· 自适应阵列天线。

　　阵列天线由多个天线形成阵列，在工作时，通过不同天线的组合工作，形成不同的天线波瓣，实现多种方向、角度、增益都不相同的“虚拟天线”，以适应不同工作环境，不同用户的位置，以及避免不必要的干扰。自适应阵列天线在工作时通过对工作环境的判断，以及用户位置的感知，经过内部芯片处理，能够迅速计算出最佳的天线组合方式，达到想覆盖哪里，就覆盖哪里的目的。无线接入设备可通过不同天线的组合，形成最多4096种不同的波瓣模式，可以轻松的适应各种室内环境，增加覆盖范围，达到稳定网络质量之目的。

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