未來無線通信智能天線技術(shù)發(fā)展趨勢分析

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【摘要】智能天線可以對天線的陣列信號進(jìn)行自動分析，減少信號干擾，對無線通信系統(tǒng)具有一定的完善作用。本文詳細(xì)的介紹了未來無線通信中，智能天線技術(shù)的發(fā)展趨勢，通過在未來實現(xiàn)智能天線物理層可重配置性、多用戶分級集、不同層之間的優(yōu)化、性能評估及仿真建模等智能技術(shù)，提高無線通信的技術(shù)水平。

【關(guān)鍵詞】無線通信；智能天線；多用戶分集

前言:

智能天線技術(shù)與20世紀(jì)60年代開始發(fā)展，并于90年代初無線通信系統(tǒng)中開始應(yīng)用。相較于傳統(tǒng)的全向或者定向天線來說，智能天線可以靈活的使用波束，體現(xiàn)了自選擇、自優(yōu)化和自適應(yīng)的特點，它可以成倍地擴(kuò)展通信容量，在無線通信中有極廣闊的應(yīng)用前景。

一、物理層的可重配置性

在無線通信工作過程中，為了使無線信息收發(fā)器可在多參數(shù)，連續(xù)變化不穩(wěn)定的工作環(huán)境中正常工作，因此需要信息收發(fā)器運(yùn)用其內(nèi)部可重構(gòu)的自適應(yīng)技術(shù)，來不斷對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以保障在工作過程中，具備最佳的性能。可以將智能天線中收發(fā)器的自適應(yīng)重構(gòu)技術(shù)視為無線信息收發(fā)器在工作過程中，適應(yīng)不同環(huán)境的智能切換裝置。實現(xiàn)智能天線的物理層可重配置性，可以使其在任何工作環(huán)境下都可正常工作，并可以迅速的適應(yīng)環(huán)境，保障了無線通信的穩(wěn)定性[1]。

二、不同層之間的優(yōu)化

使用由開放系統(tǒng)互連模型定義的各高層之間信息的交互作用，可以提高系統(tǒng)的性能。通過考慮不同層的參數(shù)來對智能天線技術(shù)進(jìn)行設(shè)計，可以有效提高整個系統(tǒng)的增益。在開放系統(tǒng)互連中不同層之間的信息交互可以分為CSI、QoS相關(guān)參數(shù)及物理層資源這三種。不同層之間的優(yōu)化準(zhǔn)則對于智能天線技術(shù)的發(fā)展尤為重要，在實際的系統(tǒng)中，智能天線的鏈路層使用的媒體接入控制功能、數(shù)據(jù)監(jiān)測方法及特定的編碼機(jī)制均決定著智能天線的鏈路質(zhì)量，同時高層線路采用的協(xié)議棧性能能對其有一定的決定性作用。因此，在未來的智能天線通信設(shè)計中，應(yīng)對上述的因素進(jìn)行綜合考慮。對于網(wǎng)絡(luò)端對端時延不敏感的業(yè)務(wù)，將智能天線技術(shù)同混合自動請求重傳機(jī)制相結(jié)合使用，可以有效解決端對端時延問題[2]。

三、多用戶分集

現(xiàn)如今的智能天線技術(shù)研發(fā)中，機(jī)會機(jī)制的通信方法在多用戶通信中得到了廣泛的關(guān)注。通過機(jī)會機(jī)制產(chǎn)生的多用戶分集，可以是時間分集、頻率分集、碼分集或者空間分集。該方法主要是為有可能進(jìn)行連續(xù)信息傳輸?shù)挠脩籼峁┩ǖ溃源藖頂U(kuò)大系統(tǒng)的信息吞吐量。該方法對于反射空間信道中形成機(jī)會波束，其會指向具有最高SNR的用戶。與此同時，在充分散射的條件下，機(jī)會機(jī)制的運(yùn)用也可以將通道供給最高瞬時容量的用戶。現(xiàn)如今，在我國自主研發(fā)的TD-SCDMA技術(shù)中，廣泛的應(yīng)用了軟件無限電技術(shù)及智能天線技術(shù)。在該技術(shù)的計劃中，采用智能天線技術(shù)及數(shù)字信號處理技術(shù)，對用戶的信號進(jìn)行識別，并提供不同的通道，形成低功率的天線增益模式，減少信號的干擾[3]。

四、實際的性能評估

未來的無線通信系統(tǒng)中，對于智能天線的使用將主要依賴于兩方面。第一，在設(shè)計未來的無線通信系統(tǒng)時，需要充分考慮智能天線的特性，并不斷的對其進(jìn)行完善及升級，以保障智能天線技術(shù)的兼容性，可以很好的承接無線通信技術(shù)的發(fā)展。第二，需要根據(jù)未來無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)來對智能天線的實際性能進(jìn)行評估，確定智能天線的實際性能。因后者的建立需要進(jìn)行專業(yè)的建模仿真，導(dǎo)致該技術(shù)的實現(xiàn)具備了一定的難度，故現(xiàn)如今的智能天線發(fā)展趨勢主要偏向于前者。

五、仿真建模方法

鏈路級仿真雖然可以評估智能天線收發(fā)機(jī)在各種干擾、傳播及調(diào)制編碼情況下的單向鏈路的誤幀率性能，但是其沒有辦法考慮到多用戶、多小區(qū)的影響，此時就需要采用高層參數(shù)作為評估方法。與此同時，系統(tǒng)級的仿真技術(shù)主要是利用某種業(yè)務(wù)圖樣的吞吐量、SNR的分布以及通過容量來為系統(tǒng)提供其使用性能。為了同時優(yōu)化這兩種仿真技術(shù)，研究人員可以在兩者之間創(chuàng)建接口，所選擇的接口參數(shù)用于描述鏈路級和系統(tǒng)級的性能[4]。智能天線的工作效率受通信環(huán)境的影響，因此在建模過程中可建立一個可行的MIMO信道模型，利用該模型來對通信環(huán)境的特征進(jìn)行描述，同時利用干擾模型來對智能天線收發(fā)機(jī)的性能進(jìn)行分析。在干擾模型的建立上，應(yīng)基于系統(tǒng)級的仿真結(jié)果進(jìn)行建立，同時也需要考慮智能天線技術(shù)的應(yīng)用是否會對其所波及到的小區(qū)產(chǎn)生影響。

結(jié)論：

綜上所述，智能天線在未來的發(fā)展及應(yīng)用中有著巨大的潛力及優(yōu)勢，故相關(guān)的研究人員可以結(jié)合本文，根據(jù)未來無線通信的需求，不斷地完善并升級現(xiàn)如今的智能天線技術(shù)。通過恰當(dāng)?shù)姆抡娣椒皽?zhǔn)確的建模技術(shù)，對智能天線進(jìn)行性能評估，合理地使用智能天線技術(shù)，提高無線通信系統(tǒng)的性能，推動其健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]胡泰閣.現(xiàn)代無線通信技術(shù)的智能化發(fā)展趨勢[J].中國新通信,2019,21(24):25.

[2]吳清海,何飛勇.船載智能天線通信系統(tǒng)中干擾抑制技術(shù)[J].艦船科學(xué)技術(shù),2019,41(10):145-147.

[3]藍(lán)建游,鄭偉沖.城市無線通訊工程發(fā)展趨勢的研究[J].中國新通信,2019,21(10):41.

[4]顧鑫.城市無線通訊工程發(fā)展趨勢的研究[J].中國新通信,2019,21(23):25.

作者：楊賀 單位：天津航天中為數(shù)據(jù)系統(tǒng)科技有限公司