智能天线阵列与信号处理技术研究
移动通信中的智能天线技术
技术作 为 ３ 未来移动通信 的关键技 术之 一 ， 为全球移 Ｇ及 成
动通信 研究的热点 。
器是根据 自 适应空 间滤波 ／ 波束成型算法和估计的来 波方向
等产生权值 ， 波束成型网络进行动态自适应加权处理以产生
希望的 自 应波束。从 接受的角度来看 ， 适 基站利用智 能天线
１ 智能 天线 的基 本原 理
来的 ， 工程 师们希望用智能天线来提 高移 动通 信系统 的 通信
信道复用率、 基站覆盖面积 ， 并克服共信道、 多径衰落等 日 益
严重 的干扰 问题 。智能天线采用空分复用 的概念 ， 利用信号 在 入射 方向上 的差别 ， 同频率 、 将 同时隙 、 道的信号 区分 同码
ｄ ｔ （）
硕士研究 生
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第 ３期
田雨 ： 动 通信 中的智能天 线技 术 移
１ ５
２ 智能天线的自适应波束成型技术
智能天线核心问题是波束成型技术， 因此 自 适应波束成 型算法是人们研究智能天线的关键， 它决定智能天线暂态响 应的速率和数字信号处理的复杂性。按照算法是否利用参 考信号可将 自 适应算法分为盲算法、 非盲算法和半盲算法。 盲算法无须参考信号或导频信号， 而是充分利用调制信 号本身固有的与具体承载信息比特无关的一此特征（ 如恒包 络、 子空间、 有限符号集、 循环平稳等） 来调整权值 以使输出 误差尽量小。常见的算法有常数模算法（ Ｍ ）子空间算 ｃ Ａ 、
束， 使天线主波束对准期望用户信号到达方向， 旁瓣或零陷 对准干扰信号到达方向， 从而达到充分利用移动用户信号， 并抑制干扰信号的目的。智能天线类似一个空问滤波器， 发
射机把 高增 益天线波束对 准通信 中的接 收机 ， 这样既可增大
电子信息工程中的人工智能技术研究综述
电子信息工程中的人工智能技术研究综述引言：人工智能（Artificial Intelligence, AI）作为一种模拟人类智能的技术，近年来在电子信息工程领域得到了广泛的应用和研究。
本文将对电子信息工程中人工智能技术的研究进展进行综述，包括目标检测与识别、智能传感器、智能通信系统等。
一、目标检测与识别目标检测与识别是人工智能技术在电子信息工程中的重要应用领域之一，以提高系统的自动化和智能化水平。
在目标检测方面，深度学习技术的发展为该领域带来了显著的进步，如使用卷积神经网络（Convolutional Neural Networks, CNN）进行目标检测和图像分类。
此外，目标识别方面的研究也取得了重要进展，如人脸识别、车牌识别和行人检测等。
二、智能传感器智能传感器作为电子信息工程中的重要组成部分，通过感知和采集环境信息，并进行处理和分析，实现对环境的智能化监测和控制。
人工智能技术在智能传感器中的应用主要包括智能图像传感器和智能光传感器。
智能图像传感器利用机器学习和深度学习算法，实现对图像的快速处理和分析，如图像识别、目标跟踪和行为分析等。
智能光传感器则采用基于人工智能算法的辐射计算模型，实现对大气物质、光照和能量等参数的智能感知和分析。
三、智能通信系统智能通信系统是电子信息工程中另一个重要的领域，其中人工智能技术的应用对提高通信系统的性能和效率具有重要作用。
在智能通信系统中，人工智能技术主要应用于自适应调制识别、智能天线阵列和智能频谱分配等方面。
自适应调制识别利用机器学习算法和神经网络技术，实现对无线信号的自动调制识别。
智能天线阵列通过智能算法和数据处理，实现天线模式的自适应调整，提高信号的传输质量。
智能频谱分配则通过智能算法优化频谱资源的分配，提高频谱利用效率。
四、智能机器人智能机器人作为电子信息工程中的重要应用领域，将人工智能技术与机器人技术相结合，实现对环境的感知、决策和控制。
目前，智能机器人在自动导航、人机交互和物体识别等方面取得了显著进展。
智能天线技术及其在移动通信中的应用研究
智 能天 线 技 术 及 其在 移 动通 信 中 的应 用 研 究
郭 建英
（ 阳职业 技术 学 院 ， 南 濮 阳 ４ ７ ０ ） 濮 河 ５ ０ ０
摘 要： 智能天线作为提高移动通信 系统性 能的关键技术 ， 已经成 为移动通信领域的研究热点。文章介 绍 了智能天线的原理、
移 动 智 能 天 线技 术 对 系 统性 能参 数 提 高 的估 计 ， 析 了应 用 中 的 实 际 问题 和 今 后 的 发 展 方 向 。 分
关 键 词 ： 能 天线 ； 线 阵 列 ； 动 通 信 智 天 移 中图 分 类 号 ：Ｎ １ Ｔ ９１ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ２ １ １ ２ １ ）１ １２—０ １７ ～９ ６ （０ １０ —０ ５ ４
１ 引 言
波束切 换 系统 可 以认为 是 目前小 区扇 区化 的推 广。 与传统 扇 区相 比 ， 能 天线切 换 波束采 用更 加窄 智
一
ｌ — ５２
（） １ 当用户信号不在波束的中心 ， 而干扰信号位
于 波 束 中 央 时 ，多波 束 天 线 不 能 很 好 地 将 它 们 分
离。
少 时 延 和 多 径 衰 落 ，实 现 角 度 分 集 和 空 分 多 址 （Ｄ ）而 这些 参数 的提 高 和技 术 的实现 最终 使得 Ｓ ＭＡ ， 系统 的频谱 利用 率 和容量 提 高 。
３ １ 提 高信 噪 比 （Ｎ ． Ｓ Ｒ）
（） ２ 当用 户 在不 同 的波束 间移 动 时 ，理 复杂 。
智 能 天线把 窄 定 向波 束指 向期 望 用户 ，增 加 了 信 号功 率 ， 降低 了主波束 外 的噪声 和干扰 ， 而使 并 从
第２ ４卷第 １ 期
第三代移动通信系统中的智能天线技术
方向 ， 波束 零点对准 干扰方 向。 而将 波束形成 方法一 般 有两种 ： 阵元 空间处理 方式 和波束 空间处理 方式 。
滤波 处理 ， 消除符 号间干扰 和用 户 间干扰 。 与开关 波 束 天 线不 同 ， 自适应 天线能 准确估 计用 户位置 ， 利用
基站 分配 的波束进 行上下行链 路 通信 。 通信时 ， 波束 直 接对 准 用 户 ，以减 小 多径 形 成及 其 他 用 户 的 干
位覆盖 。 由于每个波束 能 量集 中方 向不 同 ， 相互 间以
一
定角 度区分 。 操作 时 ， 系统扫 描并计算 所 有波束 的
扰 ， 终 的好 处就 是 降低 发 射 功 率 ， 大 基站 覆
输 出功率 ， 出最 大波束 ， 找 向用 户 定 向发 射 或 接收 ， 然后在该 波束 内进 行信 号滤波 ， 估计 出所需 信号 。 若
干扰 ， 提高系统性 能 。
未来移 动智能 天线均 采用数 字方 法实现波 束形 成， 即数字 波束形成 （ Ｂ ） Ｄ Ｆ 天线 。 因此 可用软件 设计
完 成 自适 应算 法更 新 ，以在不改 变 系统硬件配 置前 提下 ， 加 系统灵 活性 。Ｄ Ｆ对 阵元 接 收信号 进行 增 Ｂ 加权求和 处理 ， 形成天线 波束 ， 主波 束对准期 望用户
述 了智能 天线 的原理 、 分类 、 波束 形成方 法及其在 ３ 系统 中的应 用。 Ｇ 关键 词
随着 全球通信业 务 的迅速 发展 ，作 为 未来个人
通信 主要 手段的无线 移动 通信 技术 正引起 人们极 大 关注 。如何消 除同信道 干 扰（ Ｃ ）多址 干扰 （ Ｃ Ｉ、 ＭＡＩ ） 和多 径衰落的影 响 ，已成 为提高无 线移 动通信 系统 性能 的主要因素 。 能 天线利 用数字 信号处 理技术 ， 智
智能天线技术的研究进展
２０ ０６年 第 ｌ 卷 ６
第９ 期
收稿 日期：０ ５ １— ７ ２ ０ — ２ ２
智锈 天 铁技 术的研 究（ 苎展
王建军
（ 山西省委党校 ， 山西太原 ，３０ ６ ０００ ） 摘 要： 简述 了智能天线 的起 源和发展 ， 重点介绍 了智能 天线 的主要 类型及其基本特
征， 分析 了 智能天线技术的研究动向及其在未来移动通信 系 统中的庳用前景。
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Ｓ ＩＴ Ｃ Ｆ Ｒ Ａ Ｉ Ｎ Ｄ Ｖ Ｌ Ｐ Ｅ Ｔ＆Ｅ Ｏ Ｏ Ｙ Ｃ－ Ｅ Ｈ Ｉ Ｏ Ｍ ＴＯ Ｅ Ｅ Ｏ Ｍ Ｎ Ｎ ＣＮ Ｍ 文章编号：０ ５ ６ ３ （０ ６ ０ － １２ ０ １０ － ０ ３ ２０ ）９ ０ ７ － ３
（ 责任编辑 ： 刘翠玲 ）
第一作者简 介： 尉庆 国， ， ６ 男 １ ９年 １ 月生 ，９ ２ 毕业 于北京 理 ９ ０ １９ 年
１ 智 பைடு நூலகம்天 线技 术的起 源 和发展
智能天线技术 在 ２ 世纪 ６ 年代 开始出现 ， 初主要用于雷达 、 Ｏ ｏ 最 声 纳、 军事抗干扰通信 ， 用来完成空间滤波和定位 等。 而其真正 的发展是在 ２ 世纪 ９ 年代初 ， Ｏ ｏ 随着移动通信电波传播 、 网技术 、 组 天线理 论等技术 的突破 ， 尤其是微 计算器和数字信 号处理技术 的飞速发展 ， 使得 数字信 号处理芯 片的能力不断提高 ， 利用数 字技 术在基 带形成天线波束成为可
关键词 ： 智能 天线 ； 波束切换 ； 基站； 信噪比 中图分类号 ：Ｎ ２ Ｔ ８ 文献标识码 ： Ａ
能 ， 高了天线系统的可靠性与灵活程度 。智能天线技术可用 于具有 复 提
随着信 息时代的到来 ， 人们 对移动通信需 求与 １俱增 ， ３ 频谱 资源匮 乏 的问题不仅依然存在 ， 而且 １益突 出。利用有 限的频 率资源最大限度 ３
DOA文献综述
DOA文献综述阵列信号处理摘要：阵列信号处理是信号处理领域内的重要分支，在近年来得到了迅速发展。
智能天线技术的核心是自适应天线波束赋形技术，提高系统容量，降低发射功率并提高接收灵敏度。
同时，波达方向估计是阵列信号处理的一个主要研究领域，在雷达、通信、声纳、地震学等领域都有着广泛的应用前景。
通过研究经典的多重信号分类（MUSIC）算法，对波达方向（DOA）的估计。
关键词：智能天线技术；波达方向；MUSIC算法；波达方向（DOA）估计。
引言：阵列信号处理主要的研究方向是自适应阵列处理和空间谱估计。
空间谱估计主要目的是估计信号的空域参数或信源位置，如果能得到信号的空间谱，就能得到信号的波达方向（DOA）。
波达方向估计指的是要确定同时处在空间某一区域内多个感兴趣信号的空间位置，即各个信号到达阵列参考阵元的方向角。
1.空间谱估计原理空间谱估计就是利用空间阵列实现空间信号的参数估计。
空间谱估计系统应该由三部分组成：空间信号入射、空间阵列接收及参数估计。
在研究过程中，需要确定假设条件。
有以下几条：点源假设、窄带信号假设、阵列与模拟信道假设、噪声假设等构成估计系统。
2.阵列信号DOA估计的常用方法（1）传统波束形成法，主要思想是：在某一时刻使整个阵列对某一个方向进行估计，测量输出功率。
在输出功率上，能产生最大功率的方向就是DOA估计。
（2）Capon最小方差法，主要思想是：通过最小化总体输出的功率，来降低干扰的影响，从而对来波方向进行估计。
（3）子空间类算法，主要思想是：利用阵列接收数据的协方差矩阵R的两条性质：特征向量的扩张空间可分解成两个正交子空间，即信号子空间和噪声子空间；信号源的方向向量与噪声子空间正交。
3.影响DOA估计结果的因素信号的DOA估计结果受到多种因素的影响，既与入射信号源有关，也与实际应用中的环境有关。
以下给出比较重要的影响因素。
（1）阵元数。
一般来说，在阵列其它参数一样的情况下，阵元数越多，超分辨算法的估计性能越好；（2）阵元间距。
浅谈智能天线技术及应用
领 域中的应用。
【 关键词】 智能天线 ； 波束 ； 应用
随着移动用 户数量 的快 速增加 ．尤其 在我 国人 口密度较大 的城 市 ． 动业务运 营公 司和资源 管理部 门将 面临频率资源短缺 的巨大挑 移 战 ， 率资源将 成为制约移 动通信 发展的主要障碍 。 频 面对这 样的挑 战 ， 智能天线技术应运而生 ． 智能天线采用数字信号处理技术形成定 向波 束． 能够根据所处 的电磁 环境 、 智能地调节 自身参数 ， 从而 抑制干扰 、 提高天线增益 、 扩展通信容量。
科 技信 息
０ Ｉ Ｔ论坛０ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ ＯＧ Ｏ ＭＡ Ｉ Ｎ Ｎ
２１ ０ １年
第２ ３期
浅谈智能天线技术及应用
黄春 霞 （ 内江职 业 技术 学 院 四川 内江
【 摘
６ １０ ） ４ ０ １
要】 随着通信技 术的发展 ， 智能天线技 术近年 来备 受关注。本 文介 绍了智能 天线 的基本概念及原理 、 关键技术、 优点 以及在移动通信
１ 智 能 天 线原 理 及 关 键 技 术
智能天线原名 自适应天线 阵列 （Ａ ，ｄｐ ｖ Ａ ｔ ｎ ｒ ｙ， Ａ ＡＡ ａｔ ｅ ｎ ｎ ａＡ ｒ ）它 ｉ ｅ ａ 由天线阵 、 波束形成网络 、 波未形成算法三部分组成。 智能天线是一种 具 有测 向和波束形成 能力 的天线阵列 ． 利用 数字信号处 理技术 ． 生 产 空间定 向波束 ． 天线主波 束对准期望 用户信号到达 方向 ． 使 旁瓣或 零 陷对准干扰信号 到达方 向． 从而达到充 分利用移动用 户信号 ． 并删 除 或抑制干扰信号的 目的 智能天线技术有两个主要分支 智能天线通常包括波束 转换智 能 天线 （ ｉ ｂｄ Ｂ ａ ｎｅｎ １ 自 应 阵列智 能天 线 （ｄｐｉ ｒ ｙ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｉ Ａ ｔ ａ和 适 ｗｃ ｎ ｎ Ａ ａｔ ｅ ｒ ｖＡ ａ Ａ ｔ ｎ１ ｎ ｎ ａ 或简称 波束转换天线 和 自 ｅ ． 适应天线 阵。 波束转换天线包括有限数 目的 、 固定的 、 预定义 的方 向图 ， 阵 通过 列天线技术在 同一信道 中利用多个波束 同时给多个用 户发送不 同的 信号 ． 它从几个预定 义的 、 固定 波束 中选择 其一 ， 检测信 号强度 ， 当移 动台越过扇区时 ． 从一个波束切换到另一个波束 。在特定 的方 向上提 高灵敏度 ． 从而提高通信容量和质量。 自适应天线 阵是一个 由天线阵 和实 时 自适应信号 接收处理器所 组成的一个闭环反馈控制系统 ． 它用反馈控制方法 自动调准天线 阵的
智能天线
智能天线科技名词定义中文名称：智能天线英文名称：smart antenna定义：采用天线阵列，根据信号的空间特性，能够自适应调整加权值，以调整其方向圆图，形成多个自适应波束，达到抑制干扰、提取信号目的的天线。
所属学科：通信科技（一级学科）；移动通信（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布智能天线智能天线是一种安装在基站现场的双向天线，通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性，并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。
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(Direction of Arrinal)，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。
目录类型智能天线可以分为两种类型：交换波束天线和适应阵列。
交换波束交换波束使用许多窄波束天线，每个指向一个微有不同的方向，以此覆盖整个120度扇区。
当扇区内的移动用户移动时，系统内的智能天线从一个天线变换到另一个天线。
适应阵列适应阵列使用一个阵列天线和成熟的数字信号处理来从一个位置到下一个位置转换天线束。
发展历程９０年代以来，阵列处理技术引入移动通信领域，很快形成了一个新的研智能天线原理图究热点－智能天线（ＳｍａｒｔＡｎｔｅｎｎａｓ）?智能天线应用广泛，它在提高系统通信质量、缓解无线通信日益发展与频谱资源不足的矛盾、以及降低系统整体造价和改善系统管理等方面，都具有独特的优点。
最初的智能天线技术主要用于雷达、声纳、军事抗干扰通信，用来完成空间滤波和定位等。
近年来，随着移动通信的发展及对移动通信电波传播、组网技术、天线理论等方面的研究逐渐深入，现代数字信号处理技术发展迅速，数字信号处理芯片处理能力不断提高，利用数字技术在基带形成天线波束成为可能，提高了天线系统的可靠性与灵活程度。
智能天线技术因此用于具有复杂电波传播环境的移动通信。
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智能天线阵列与信号处理技术研究
随着人工智能技术的飞速发展，各行各业都在积极探索如何将其应用于业务场景。
在通信领域，智能天线阵列和信号处理技术的研究已经取得了一定的进展。
本文旨在介绍智能天线阵列和信号处理技术的基本原理以及研究进展，并探讨其在实际应用中的优势和未来发展方向。
一、智能天线阵列技术的原理
智能天线阵列是一种利用多个天线元件构成的天线阵列来提高通信系统性能的技术。
其基本原理是在保持天线阵列的特有优势的同时，通过对其进行智能化处理，使其能够自主识别和处理信号，不断适应和优化通信场景，从而大幅提升通信质量和效率。
具体来说，智能天线阵列技术主要包括两个方面：一是利用多个天线元件构建阵列，通过对不同元件的信号处理和合成来提高信号接收和发送的效果；二是引入人工智能技术，对阵列进行智能化处理和管理，使其能适应不同通信场景的需求，并自主调整和优化系统性能。
二、智能天线阵列技术的应用
智能天线阵列技术在通信领域已经得到了广泛应用。
以无线通信为例，智能天线阵列可以通过采用多径信道，从而加强通信信
号的抗干扰性和覆盖范围。
同时，智能天线阵列还可以利用波束成型技术，提高通信质量和数据传输速度，降低通信成本。
此外，智能天线阵列还可以在雷达、卫星通信、广播电视等领域得到应用。
例如，利用智能天线阵列的雷达系统可以大幅提高信号的探测范围和精度，从而应用于天气预报、环境监测、交通管制等领域。
卫星通信中，智能天线阵列也可以提高卫星信号的传输速度和容量，同时增强系统的靠谱性和稳定性。
三、信号处理技术的原理
信号处理技术是指对信号进行采样、处理和重构的一种技术。
其目的是在保证信号完整性和准确性的基础上，通过各种算法和技巧，对信号进行降噪、滤波、特征提取等处理，从而提高信号质量、提取有用信息、实现数据挖掘和信息分析等目的。
信号处理技术的基本原理是在数字化的信号上进行处理。
通常可以通过模拟信号转换为数字信号，再通过数字信号处理芯片进行处理和分析。
信号处理技术主要包括信号采样、量化、编码、压缩、滤波、增强、分析等处理步骤。
四、信号处理技术在智能天线阵列中的应用
信号处理技术在智能天线阵列中的应用主要体现在两个方面：一是对采集的信号进行预处理；二是对合成的波束进行后处理。
在信号预处理方面，主要是利用信号处理技术对采集到的信号
进行一系列的处理，包括实时降噪、去除杂波、滤波、增强、特
征提取等步骤，从而提高信号质量和准确性。
同时，还可以利用FPGA、DSP等芯片实现高速的信号处理和数据传输，以满足高速
通信的需求。
在波束后处理方面，主要是对合成的波束进行波束成型、波束
自适应、波束跟踪等处理，从而适应不同通信场景的需求。
例如，利用自适应波束成型技术可以根据不同的信道条件，实现波束的
自动调整和优化，从而提高信号传输的可靠性和效率。
五、智能天线阵列技术的未来
智能天线阵列技术作为一项前沿技术，在未来还有很大的发展
空间和应用前景。
其中，可以预见到的发展方向主要包括以下几
个方面：
一是在5G通信、物联网、云计算等领域得到更广泛的应用。
随着5G通信和物联网的快速发展，智能天线阵列技术的应用场景将越来越多样化和复杂化。
同时，社会对通信网络的可靠性、安
全性、智能化等需求也将不断提高，这些都为智能天线阵列技术
的发展提供了广阔的空间和机遇。
二是在机器学习、深度学习等人工智能技术方向得到进一步发展。
智能天线阵列技术和人工智能技术的结合，将实现更高效、
更准确的波束成型、自适应调整等目标，同时还可以利用机器学习、深度学习等技术实现更复杂的信号处理和数据挖掘。
三是在硬件设计和制造方面得到改进和优化。
随着半导体技术的发展和芯片制造工艺的进步，智能天线阵列芯片的集成度、功耗和小型化程度将不断提高。
同时，还可以通过引入新型材料、新工艺等方式，进一步提升智能天线阵列的性能和稳定性。
总之，智能天线阵列技术和信号处理技术的发展，将为通信领域带来更多的机遇和挑战。
越来越多的企业和研究机构正在致力于这一领域的研究和开发，相信在不久的将来，智能天线阵列和信号处理技术必将迎来更为广阔的市场和未来。