一种适合高层建筑密集区域覆盖的智能天线
智能天线技术的原理与应用分析
智能天线技术的原理与应用分析摘要：目前，先进的科学技术发展加速了通信行业的进步。
通信技术和质量的提高，使许多不同类型的新生事物不断涌现。
当前智能天线在通信行业的使用变得越来越广泛，并且取得了良好的成绩。
本文分析了智能天线的原理，并对智能天线的在通信中的应用进行探讨。
关键词：智能天线技术无线通信原理应用智能天线技术采用空分复用技术，根据信号传播方向上的不一致性把具有相同时隙、相同频率的信号在空域区域进行区分，能够大幅度提高频谱资源的利用效率、减少地形、建筑等对电波传播的影响。
随着无线通信系统容量需求的增加，智能天线技术将会更广泛的应用到无线通信中。
1、智能天线的原理智能天线原名自适应天线阵列(AAA，Adaptive Antenna AHay)。
最初的智能天线技术主要用于雷达、声纳、抗干扰通信、定位、军事方面等。
用来完成空间滤波和定位。
后来被引入移动通信系统中。
智能天线通常包括波束转换智能天线fSwikhed BearIl Antenna)和自适应阵列智能天线(Adap Iive AmIy Antenna)。
智能天线的原理是将无线电的信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向DOA(DirectionofArrinal)，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。
同时，智能天线技术利用各个移动用户问信号空间特征的差异，通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰，使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。
在不增加系统复杂度的情况下，使用智能天线可满足服务质量和网络扩容的需要。
总之，自适应阵列智能天线利用基带数字信号处理技术，通过先进的算法处理，对基站的接收和发射波束进行自适应的赋形，从而达到降低干扰、增加容量、扩大覆盖和提高无线数据传输速率的目的。
目前，自适应阵列智能天线已经成为智能天线发展的主流。
移动通信信道传输环境较恶劣。
智能天线简介
智能天线技术简介智能天线原名自适应天线阵列（AAA，Adaptive Antenna Array），最初应用于雷达、声纳、军事方面，主要用来完成空间滤波和定位，大家熟悉的相控阵雷达就是一种较简单的自适应天线阵。
移动通信研究人员给应用于移动通信的自适应天线阵起了一个较吸引人的名字：智能无线，英文名为smart antenna或Intelligent antenna。
1.基本结构顾名思义自适应天线阵由多个天线单元组成，每一个天线后接一个加权器（即乘以某一个系数，这个系数通常是复数，既调节幅度又调节相位，而在相控阵雷达中只有相位可调），最后用相加器进行合并，这种结构的智能天线只能完成空域处理；同时具有空域、时域处理能力的智能天线在结构上相对复杂些，每个天线后接的是一个延时抽头加权网（结构上与时城FIR均衡器相同）。
自适应或智能的主要含义是指这些加权系数可以恰当改变和自适应调整。
上面介绍的是智能天线用作接收天线时的结构，当用它进行发射时结构稍有变化，加权器或加权网络置于天线之前，也没有相加合并器。
2.工作原理假设满足天线传输窄带条件，即某一入射信号在各天线单元的响应输出只有相位差异而没有幅度变化，这些相位差异由入射信号到达各天线所走路线的长度差决定。
若入射信号为平面波（只有一个入射方向），则这些相位差由载波波长、入射角度、天线位置分布唯一确定。
给出一组加权值，一定的入射信号强度，不同入射角度的信号由于在天线间的相位差不同，合并器后的输出信号强度也会不同。
以入射角为横坐标对应的智能无线输出增益（dB）为纵坐标所作的图被称为方向图（天线术语），智能天线的方向图不同于全向（omni）天线（理想时为一直线），而更接近方向（directional）天线的方向图，即有主瓣（main lobe）、副瓣（side lobe）等，但相比而言智能天线通常有较窄的主瓣，较灵活的主，副瓣大小、位置关系，和较大的天线增益（天线术语，天线的一项重要指标，是最强大向的增益与各方向平均增益之比），另外和固定天线的最大区别是：不同的权值通常对应不同的方向图，我们可以通过改变权值来选择合适的方向图。
大张角射灯天线对高层居民小区4G深度覆盖提升研究
技术Special TechnologyI G I T C W 专题54DIGITCW2020.040 引言当前，城区4G 网络弱覆盖多发生在居民小区，根据某省全年室分建设数量统计，约65%的分布系统建设是用于解决居民小区覆盖。
从解决方案上看，使用普通射灯天线对打已经成为解决居民小区4G 覆盖的有效手段之一。
随着城市高层住宅小区不断增多，大张角射灯天线也成为解决小区弱覆盖的有效选择。
1 天线参数对比大张角天线通过高增益大张角理论上可以获得较常规天线5 dB 的增益。
本方案中使用的普通天线和大张角天线电性能如表1所示。
大张角射灯天线相比普通天线在垂直波束宽度上大10°左右，增益上高2 dBi 。
表1 普通射灯天线、大张角射灯天线电性能指标参数（单位）普通射灯天线电性能指标大张角射灯天线电性能指标工作频段（MHz ）880-9601710-2635880-9601710-2635功率容限100 W 200 W 增益（dBi ）≥9≥11≥11≥13水平面半功率波束宽度（°）65±1065±1035±620±6垂直面半功率波束宽度（°）50±850±865±1065±10尺寸（L*W*H ）mm450*450*200750*700*3002 试点方案及结论2.1 测试场景及覆盖现状某高层居民小区1共有5栋28层、14栋32层高层住宅楼，楼间距约60 m ；某高层居民小区2共有18栋28-32层高层住宅楼，楼间距约40 m 。
通过将两个住宅小区部分楼宇的射灯天线替换为大张角天线，天线挂高85-90 m ，对天线等位替换前后的MR 弱覆盖指标、楼道内/室内RSRP 以及在小区周围道路的泄露情况开展对比测试。
2.2 高层住宅小区12.2.1 MR 弱覆盖指标比较替换前4天和调整优化完成后4天平均MR 弱覆盖比例。
移动通信基站的天线
移动通信基站的天线移动通信基站的天线1.引言本文档旨在介绍移动通信基站的天线，包括其定义、功能和使用场景。
2.定义和分类2.1 定义：移动通信基站的天线是用于发送和接收无线信号的装置，将无线信号转换为电磁波并发送到空中，或将接收到的电磁波转换为无线信号。
2.2 分类：根据使用场景和功能的不同，移动通信基站的天线可以分为以下几类：- 定向天线：用于指向特定方向的信号传输，常用于城市密集区域的覆盖和室内覆盖。
- 扇形天线：用于覆盖较大的区域，常用于城市边缘地区和郊区。
- 室内天线：用于提供室内的信号覆盖，常见于商场、办公楼等场所。
- 智能天线：具有自动调整方向和增益的功能，能根据网络需求优化信号覆盖。
3.功能和特点3.1 信号增强：移动通信基站的天线通过电磁波的转换和放大，增强无线信号的传播和接收能力。
3.2 覆盖范围：不同类型的天线具有不同的覆盖范围，可以根据实际需求进行选择和布置。
3.3 方向性调整：定向天线可以根据需求进行方向性调整，实现特定区域的信号覆盖。
3.4 网络优化：智能天线具备网络优化功能，能根据实时数据自动调整信号覆盖范围和方向，提高网络性能。
4.安装和布置4.1 安装要求：移动通信基站的天线需要安装在合适的高度和位置，避免受到障碍物和干扰影响。
4.2 布置原则：根据实际情况和覆盖需求，合理布置天线的数量和位置，以保证信号覆盖的均匀性和稳定性。
附件：1.移动通信基站天线安装指南2.移动通信基站天线布置示意图法律名词及注释：1.无线电频率管理：根据相关法律法规，对无线电频率进行管理和分配的机构或部门。
2.电磁波辐射：移动通信基站天线工作时会产生电磁波辐射，需要符合相关的国家标准和规定，以保证对人体健康的安全不会产生危害。
吸顶天线原理
吸顶天线原理吸顶天线是指安装在建筑物屋顶内部的一种天线，它能够有效地接收和发送无线信号，广泛应用于办公楼、商场、酒店等场所。
吸顶天线的原理是利用天线的接收和发射功能，将无线信号进行传输和覆盖，以实现无线通信的功能。
首先，吸顶天线的设计是基于天线的辐射原理。
天线是一种能够将电磁波转换为电信号或者将电信号转换为电磁波的装置，它可以实现无线通信的功能。
吸顶天线通过合理的设计和布局，能够在建筑物内部实现无线信号的全方位覆盖，提高室内的无线通信质量。
其次，吸顶天线的原理还涉及到信号的传输和增强。
在建筑物内部，由于墙体和隔断的存在，无线信号往往会受到阻挡和衰减，导致通信质量下降。
吸顶天线通过接收、放大和重新发射信号的方式，能够弥补信号的损耗，实现信号的增强和覆盖，从而提高室内的无线通信效果。
另外，吸顶天线的原理还包括多天线协同工作的技术。
在一些大型建筑物内部，为了实现更好的无线覆盖效果，通常会采用多个吸顶天线进行协同工作。
这些天线之间会进行信号的协调和优化，以实现整体覆盖效果的提升，保证室内各个区域的通信质量均衡和稳定。
此外，吸顶天线的原理还涉及到与基站的连接和协调。
在实际应用中，吸顶天线往往需要与移动通信基站进行连接，以实现对移动通信网络的接入和协调。
通过与基站的连接，吸顶天线能够获取更多的信号资源，实现更好的通信效果，同时也能够实现对移动通信网络的负载均衡和优化。
总的来说，吸顶天线是一种能够实现室内无线通信覆盖的重要设备，它的原理涉及到天线的辐射、信号的传输和增强、多天线协同工作以及与基站的连接和协调。
通过合理的设计和布局，吸顶天线能够实现室内无线通信覆盖的全方位和均衡，提高室内的无线通信质量，满足人们对高质量无线通信的需求。
TD-SCDMA无线网设备和室内覆盖系统问答题
TD-SCDMA无线网设备1、室内基带池BBU的主要功能包括：答：（1）通过光纤接口完成RRU连接功能，完成对RRU控制和RRU数据的处理功能，包括信道编码及复用解复用、扩频调制解调、测量及上报、功率控制以及同步时钟提供。
（2）通过Iub接口与RNC相联，主要包括NBAP信令处理（测量启动及上报、系统信息广播、小区管理、公共信道管理、无线链路管理、审计、资源状态上报、闭塞解闭）、FP帧数据处理、ATM传输管理。
（3）通过后台网管提供如操作维护功能：配置管理、告警管理、性能管理、版本管理、前后台通信管理、诊断管理。
2、描述RNC主要实现的功能答：RNC主要实现的功能包括无线承载、无线业务和无线资源管理功能。
（1）无线能源载功能包括支持不同的QoS类型，支持不同的服务类型包括CS 承载、PS承载以及混合业务，支持不同的服务速率。
（2）无线业务功能包括系统广播、寻呼、呼叫建立和释放、Node B的逻辑运行与维护等。
（3）无线资源管理（RRM）功能包括逻辑和传输信道管理、移动性管理、动态信道配置、功率控制、小区负载监控和位置服务等。
3、智能天线是一种空分多址技术，主要包括哪两个方面?答: （1）空域滤波：空域滤波(也称波束赋形)的主要思想是利用信号、干扰和噪声在空间的分布，运用线性滤波技术尽可能地抑制干扰和噪声，以获得尽可能好的有用信号。
（2）波达方向(DOA)估计：在进行空域滤波前，一般需要估计有效来波信号的波达方向，而用户数往往大于阵元数，因此当前DOA估计技术的研究焦点是超分辨估计算法。
4、智能天线的基本思想是什么？答：（1）利用空间位置来区分不同用户，通过改变各天线阵元的权重在空间形成方向性波束，天线以多个高增益窄波束动态地跟踪期望用户，而在干扰用户方向形成零陷，从而大大降低了系统的干扰，提高了频谱利用率。
（2）接收模式下，来自窄波束之外的信号被抑制；发射模式下，能使期望用户接收的信号功率最大，同时使窄波束照射范围以外的非期望用户收到的干扰最小。
智能天线及其在无线通信中的应用
智能天线及其在无线通信中的应用
智能天线是一种新型的天线系统，它具有智能化、可控性和自适应性等特点，可以应用于各种无线通信领域。
本文将介绍智能天线的原理、特点和在无线通信中的应用。
智能天线的原理
智能天线的原理是利用电磁波散射、反射等物理现象，通过控制天线发射和接收的信号相位和幅度，达到控制天线方向和波束形状的目的。
智能天线系统主要包括天线单元、射频前端控制单元、数字信号处理单元以及控制系统。
智能天线的特点
1. 可控性强：智能天线可以通过控制电路、软件等实现信号的精确定向、聚焦和扩散，从而实现不同方向和波束形状的信号发射和接收。
2. 自适应性好：智能天线可以根据环境变化和通信需求动态调整波束方向和形状，提高信号传输质量和覆盖范围。
3. 多功能性：智能天线可以实现多种通信功能，比如多天线、宽带、多频段等，具有较大的灵活性。
4. 集成化：智能天线可以集成在手机、车载通信系统、无人机等设备中，减小系统体积和功耗，提高通信效率。
智能天线在无线通信中的应用
1. 4G/5G通信：智能天线可以实现空间分集、波束赋形和交叉极化等多个天线技术，提高系统容量和数据传输速率。
2. 雷达系统：智能天线可以实现多波束、多角度扫描和目标跟踪等功能，提高雷达探测精度和抗干扰能力。
3. 无人机通信：智能天线可以通过不同方向和波束形状的信号发射和接收，实现无人机的定位、导航和控制。
4. 智能交通系统：智能天线可以实现车辆间通信和车辆与基础设施通信，提高路况监测、导航和安全管理等功能。
综上所述，智能天线系统具有可控性强、自适应性好、多功能性和集成化等特点，可以应用于各种无线通信领域，具有广阔的应用前景。
DAS系统在室内信号覆盖中的应用
DAS系统在室内信号覆盖中的应用随着无线通信技术的飞速发展，人们对移动通信设备使用的需求也在不断增加。
在通信设备不断进化、性能不断提升的同时，室内信号覆盖成为新的挑战。
在很多建筑物中，特别是高层建筑和大型商场、会展中心等人流密集的场所，手机信号难以覆盖到每个角落，这会对人们的日常使用和安全带来不少麻烦。
DAS系统便是为解决这一难题而生。
一、DAS系统介绍DAS，全称是Distributed Antenna System，即分布式天线系统。
它是一种通过分布于建筑物内部或室外的许多天线来提供无线通信服务的技术。
为了提高室内的信号覆盖能力，DAS系统将信号源通过分布式天线的方式安装到建筑物的各个角落，覆盖人员较多的区域，从而提高信号的稳定性和覆盖效果。
DAS系统的工作原理是：将无线信号通过基站发射出去，然后经过融合器，到达分布式天线，分别放置在需要信号覆盖的区域内，形成覆盖网络。
不同于传统的室内覆盖系统，DAS系统采用灵活的布线方式，可根据建筑物内部布局及具体需求进行设置，提高覆盖效果。
二、DAS系统的优劣势DAS系统在室内信号覆盖中具有以下优势：1. 提高信号覆盖范围：DAS系统可以在建筑物的各个角落分别安装天线，对一些传统设备覆盖不到的小区域进行弥补。
因此，DAS系统能够提高覆盖范围，让室内的信号更加稳定。
2. 支持多运营商：DAS系统可以同时支持多个运营商的信号覆盖，让不同的手机用户都可以得到更加稳定的信号，从而避免了通信中断的情况。
3. 在可靠性上表现良好：分布式天线可以根据不同的建筑物布局进行设计，针对使用环境进行差异化的不同解决方式。
同时，DAS系统支持多通道退避，达到从容应对不同用户的需求。
但是，DAS系统也存在一些不足之处：1. 成本高：DAS系统的安装、调试及维护成本相对传统设备较高，因此需要更大的投资。
2. 复杂的安装方式：DAS系统采用的是分布式安装方式，需要对建筑物内的设施和通信设备进行详细的勘测，设计方案并施工，这对于室内空间有限的建筑物，会造成更大的困难。
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有限 公 司石 家庄 分公 司，石 家庄 ０ ０ １ ） ５０ １
摘 要 本文提出了一种适合高层建筑 密集 区域覆盖的智能天线结构和覆盖方法 。针对不同高度和宽度的高层建筑可 调整该天线的垂直面和水平面波束宽度 ，获得 良好的覆盖 区域 ；业务波束会 随着业务终端所处不同楼层位置 赋形跟踪。经过仿 真验证表 明，该天线和方法适合高层建筑密集区域覆 盖，有利于节约资金和有效保证 网络
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终端处在楼顶层还是楼底层或某一楼层 ，调整波
束权值 ，进而业务波束指 向该终端 ，实现了垂直
图２ 新 型智 能天 线 中振 子 、阵 元的 排 列位 置和 馈 电方法
方向的扫描。例如 ， Ｔ Ｓ Ｄ 在 Ｄ－ Ｃ ＭＡ系统应用时，
在需要广播波束的时隙内通道信号权值可使垂直
阵元由并联馈 电的振子组成。 智能天线可工作在两种工作模式 ： １ （ ）广播波束覆
务波束 ，赋形出跟踪接收信号方向的窄波束 ； ３ （）通 过 同步调整不 同阵元中相同列上的各个振子相位来调整水
平方 向上的场图波束宽窄。
３２ 实现高楼密集区覆盖方法 ． 新型智能天线覆盖某一高层建筑时，可以安装到该
２ １年 第５ ・ ０２ 期 ７ ９
・
工程量 ，能够有效保证网络的深度覆盖。
根据这个场图范 围内天线接收到信号在各个阵元上不 同 的强度和相位权值组合确定发射信号的权值组合作为业
２ 智能 天线 的结构 与基 本原理
现有 ８ 通道垂直极化智能天线结构和馈电方式如图
１ 所示 ，相 当于 ８ 个垂直极化天线 （ 阵元 ）排成一排 ；
相位 ，则
４ １垂直面场图的实现原理及仿真 ．
首先介绍垂直面场图实现原理，计算并推导 出新型
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收稿日期 ： ０２ ０— ２１－ ３ １ ０
的深度覆盖。
关 键词
智能天线 ；天线结构 ； 波束宽度；覆盖 Ｔ ９９５ Ｎ ２． 文 献标 识 码 Ａ 文章 编 号 １０— ５９ （０２ ５ ０７— ５ ０８ ５９ ２ １）０— ０９ ０
中图分 类号
不 无法接通或通 好、
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横 向，其中振子垂直极化 ，每个阵元连接一个信号放大 器 的输入输出通道 ，不同阵元 中相同列上的各个振子可 以同步调整相位 ，构成智能天线。 根据楼体宽度需要覆盖区域的实 际情 况选用
高 楼
图３ 新型 智 能天 线覆 盖高楼 应 用 示意 图
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其 中， 为增 益常数 ，ｓｆ是复包 络信号 ， （ ）
是
阵列 阵元的权因子 。根据正弦波的叠加效果 ，假设各个 阵元 的加权 因子为 ：
４ 新 型智 能天 线实现 技术 原 理及仿 真验 证
＝
Ｂ ｅ Ｔ ｉ ＃ ， Ｍ对应阵元的信号幅值 、 Ｍ￣ ｒｎ Ｍ Ｂ ｉ ￣ｓ
波束调 整方法 ： １ （）通过改变各 阵元激励信号的大 小和相位来调 整垂直方 向上的场 图作为广播波束 ； ２ （）
８ ０
・
面场图形状满足覆盖高楼 的从下到上。在业务波束 时隙 内通道放大器根据接收到处于该楼某层的终端来波的波
２ １年 第５ ・ ０２ 期
束权值设置下行波束权值 ，可使垂直面业务波束形成窄 波束跟踪终端用户 。
建筑的对面 ，对整个高层建 筑进行覆盖通信 ，见 图 ３ 。 根据楼高和天线安装位置 ，确定垂直面天线的广播波束 场图形状和偏转方向，保证覆盖该楼的从下到上 ； 调整
盖整个小 区，使小 区内所有移动终端始终与基 站保持联
系 ；２ （ ）业务波束为窄波束可在水平方 向广播波束覆盖
范围 内扫描 ，其能量集 中并指 向通信业务的移动终端。
波束场 图见图 １ ）在垂直方向上是不可调整的只有 ７ （ ， ｂ 。
～
方式是修改垂直面广播波束权值 。
８ 。窄波束 ； 业务波束在水平方 向上扫描。直接用这
种智能天线很难覆盖高层建筑密集 区域 。
３ 新 结构 的 智能天 线
３ １结构说明 ．
本文提出一种新结构智能天线如图 ２ａ 所示 。阵元 （）
～
・
合适的出厂时定制的水平面波束宽度 的天线，也
可 以采用带有手动 （ 或电调）同步调节各列振子 相位功能，调整到合适的方向角和波束宽度 ， 避
免波束太窄造成的欠覆盖或波束过宽 引起过覆盖
ＡＰ３ 。
。 ｒ～～
ｆ
ｆ
干扰其他小区。 天线接收用户信号后 ，业务波束会根据用户