智能天线

这种由两根天线组成的天线阵列的波束是相当宽的，而且它还将向两个相反的方向发射。通过加入更多的天线，波束的宽度变得越来越窄。二战以来，这种类型的相阵天线被用于雷达波束的聚焦。虽然天线数目的增加使得波束变得更窄，同时却在主波束旁边产生了更多的旁瓣。根据用户方向的不同，波束信号既有可能比单天线发射的信号更强（“增益”），也有可能由于抵消效应的存在变得比后者更弱（“损失”）。

波束的定向

如

果不能指向特定的接收者，无线波束还是没有多大用途。最显而易见的解决方案就是移动天线阵列本身，但显然这个办法是笨拙和代价昂贵的。用电子的方法来操纵波束将简便得多。通过一种叫波束切换的技术，天线阵列能产生一组相互有所交叠的波束，这些波束在一起就能覆盖周围的区域。当一个蜂窝电话用户进行通话时，无线接收机首先确定从哪个波束方向来的用户信号最强，然后阵列发射机就按照这个来波方向给用户“回话”。如果用户从原有波束走入另一个相邻的波束，控制系统就自动将发射和接收都切换到那个新的波束。 然而波束切换在现实的无线通信环境中还是不能很好地工作。只有当用户处于波束正中央时，波束才是最有效的。正如离开手电筒的光线方向就会变暗一样，一旦用户离开波束中心，信号就会发生衰落。当用户靠近波束的最边缘时，在系统将之切换到相邻波束之前，信号强度会发生相当大的衰落。如果另一方向上的某个用户需要使用同一无线信道怎么办？如果第二个用户处于零场，还好不会给前一位用户带来干扰，但是一旦他处于某个旁瓣的中心，那么给他的信号将会阻塞或扭曲前一位用户的信号。 波束切换系统的另一个问题是，实际上在几乎所有的环境中，无线信号都很少沿着直接路径进行传播。我们手机上接收到的信号通常是由多个反射信号合并而成的。反射体可能是自然或者人造的物体（建筑、山脉、汽车和树木等等）。这些发射信号还在不停地变化，特别是那些由大型车辆（例如巴士）造成的。这种所谓的多径现象也会影响从手机发送到基站的信号。在波束切换系统中，如果用户靠近波束的边缘，那么他或她所发送的信号有可能在到达天线阵列前就被反弹到其他波束中。在这种情况下，天线阵列就有可能发送错误的波束，用户则可能完全得不到回应的信号。 在实际应用中，只有波束切换系统显然是不够的。一个真正智能的天线阵列应该能直接给移动用户一个波束，而不是选择一个相对靠近用户的波束。理想的天线阵列还必须能调整波束的方向图，将来自同一频段信道上其他用户的干扰最小化。最后，这种天线阵列必须能根据用户位置和反射的迅速变化做出快速反应。这些都是为什么要引入自适应天线阵列的原因。

优点与应用

与传统的蜂窝网络相比，采用自适应天线阵列的无线网络具有很多优点。对于同样的功率，由于装备有自适应阵列的基站的覆盖范围比普通基站大得多，因而覆盖同样的区域，所需基站的数量也相应减少。尽管自适应阵列可能比传统的天线更昂贵，但基站数目的减少能急剧降低设备和运营无线网络的成本。自适应阵列使得蜂窝业务公司能更好地利用希缺的资源：分配给该公司的频谱。许多蜂窝网络正因用户数目的增多而过载：在某些拥挤的区域，有时候同时迸发的信号量超过了系统中有限数目的无线信道所能承载的数量。当通话掉话或者信号质量下降时，用户就能感受到这种紧张。由于自适应阵列允许同一基站覆盖范围内的一些用户同时使用同一无线信道，因此就增加了频谱的容量。相对于普通天线而言这种改进是显著的：对语音业务，配备有自适应阵列的基站的用户容量提高了6倍；对于数据业务，这一数字更是高达40倍。采用自适应天线阵列的结果是更好的服务和更少的干扰，除此之外还有较少的能量浪费和射频污染。

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