智能天線包括射頻天線陣列部分和信號處理部分，其中信號處理部分根據(jù)得到的關(guān)于通信情況的信息，實時地控制天線陣列的接收和發(fā)送特性 。這些信息可能是接收到的無線信號的情況；在使用閉環(huán)反饋的形式時，也可能是通信對端關(guān)于發(fā)送信號接收情況的反饋信息 。
由于移動通信中無線信號的復(fù)雜性，所以這種根據(jù)通信情況實時調(diào)整天線特性的工作方式對算法的準確程度、運算量以及能夠?qū)崟r完成運算的硬件設(shè)備都有很高的要求 。這決定了智能天線的發(fā)展是一個分階段的、逐步完善的過程，目前通常將這種過程分為以下三個階段（見圖3）：
●第一階段：開關(guān)波束轉(zhuǎn)換 。在天線端預(yù)先定義一些波瓣較窄的波束，根據(jù)信號的來波方向?qū)崟r確定發(fā)送和接收所使用的波束，達到將最大天線增益方向?qū)视行盘?，降低發(fā)送和接收過程中的干擾的目的 。這種方法位于扇區(qū)天線和智能天線之間，實現(xiàn)運算較為簡單，但是性能也比較有限 。
●第二階段：自適應(yīng)（最強）信號方向 。根據(jù)接收信號的最強到達方向，自適應(yīng)地調(diào)整天線陣列的參數(shù)，形成對準該方向的接收和發(fā)送天線方向圖 。這是動態(tài)自適應(yīng)波束成形的最初階段，性能優(yōu)于開關(guān)波束轉(zhuǎn)換，同時算法也較為復(fù)雜，但是還未達到最優(yōu)的狀態(tài) 。
;●第三階段：自適應(yīng)最佳通信方式 。根據(jù)得到的通信情況的信息，實時地調(diào)整天線陣列的參數(shù)，自適應(yīng)地形成最大化有用信號、最小化干擾信號的天線特性，保持最佳的射頻通信方式 。這是理想的智能天線的工作方式，能夠很大程度地提高系統(tǒng)無線頻譜的利用率 。但是其算法復(fù)雜，實時運算量大，同時還需要進一步探尋各種實際情況下的最佳算法 。
目前，對于智能天線的應(yīng)用主要集中在第二階段四周，并且由于移動通信的迅速發(fā)展，使得智能天線技術(shù)在包括3G的應(yīng)用中受到廣泛的重視，解決智能天線在實際應(yīng)用中的各種問題，以及尋求更加“智能”的自適應(yīng)算法和實現(xiàn)方案是目前工作的重點和主要內(nèi)容 。下面我們討論智能天線技術(shù)在3G各個通信標(biāo)準中的應(yīng)用前景，以及相關(guān)的試驗參考結(jié)果 。
4智能天線在3G中的應(yīng)用前景
3G普遍采用基于CDMA的多址接入技術(shù)，依靠碼字之間的正交性來區(qū)分不同的用戶，因此接收端各個信號之間的不完全同步、擾碼不完全正交、TDD系統(tǒng)中的時隙偏差等問題都可能在系統(tǒng)內(nèi)用戶之間形成一定程度的干擾 。同時，在理論分析的基礎(chǔ)上，大量的仿真和現(xiàn)場試驗結(jié)果也證實了：在3G通信系統(tǒng)中，網(wǎng)內(nèi)干擾將超過系統(tǒng)固有的熱噪聲，成為制約系統(tǒng)性能的主要因素 。在干擾和容量這一對矛盾的基礎(chǔ)上形成的容量與覆蓋、容量與性能、覆蓋與性能等互換性問題已經(jīng)得到共識，成為3G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和運營的主要特點 。
在業(yè)務(wù)特性上，3G以高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、視頻電話和能力得到增強的增值業(yè)務(wù)作為其對2G系統(tǒng)形成服務(wù)優(yōu)勢的主要手段，這必然使得3G具有大得多的網(wǎng)絡(luò)流量 。但是與2G系統(tǒng)一樣，它的容量同樣受到空中頻譜資源的限制 。我們注重到，理論上在相同條件下，CDMA并不比FDMA或者是TDMA具有更大的頻譜利用率 。因此，為了能夠真正體現(xiàn)3G系統(tǒng)在業(yè)務(wù)能力上的優(yōu)勢，必須使用新技術(shù)使頻譜利用率得到質(zhì)的提高，智能天線技術(shù)正是目前被認為是能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)的最有效的方法之一 。它通過增加系統(tǒng)SDMA（空分多址）的能力，能夠有效地緩解3G系統(tǒng)中容量與網(wǎng)內(nèi)干擾之間的矛盾，很大程度地提高系統(tǒng)對空中無線頻譜資源的利用能力 。
我國提出的TD-SCDMA標(biāo)準，由于其空中接口采用TDD的雙工方式，通信的上下行信道使用相同的頻率，因此以很短的時隙間隔相互交錯的上下行信道之間具有較強的相關(guān)性，這樣比較輕易根據(jù)上行信道的接收情況對下行信道的發(fā)送特性進行準確的調(diào)整，因此TD-SCDMA成為3G標(biāo)準中最方便于使用智能天線的一個技術(shù)，并且已經(jīng)進行了標(biāo)準化，將智能天線作為其主要的要害技術(shù)之一 。另外，對于3G中使用FDD方式的WCDMA和cdma2000，由于上下行信道使用不同的頻率，并且具有較大的頻差（在我國的3G頻率劃分中，主要工作頻段上下行的頻差為190MHz），因此上下行信道之間的相關(guān)性較弱，加上城區(qū)中復(fù)雜的無線傳播環(huán)境，所以想要利用上行信道的接收信息得到下行鏈路理想的發(fā)送方案是比較困難的，對算法的復(fù)雜度也有更高的要求 。但是由于對系統(tǒng)性能改善方面的重要作用，所以關(guān)于FDD系統(tǒng)中智能天線的使用也在不斷研究和嘗試中 。
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