智慧型天線

智慧型天線又稱自適應天線陣列、可變天線陣列、多天線。智慧型天線指的是帶有可以判定信號的空間信息（比如傳播方向）和跟蹤、定位信號源的智慧型算法，並且可以根據此信息，進行空域濾波的天線陣列。

智慧型天線是一種安裝在基站現場的雙向天線，通過一組帶有可編程電子相位關係的固定天線單元獲取方向性，並可以同時獲取基站和移動台之間各個鏈路的方向特性。

智慧型天線採用空分復用（SDMA）方式，利用信號在傳播路徑方向上的差別，將時延擴散、瑞利衰落、多徑、信道干擾的影響降低，將同頻率、同時隙信號區別開來，和其他復用技術相結合，最大限度地有效利用頻譜資源。早期套用集中於雷達和聲吶信號處理領域，20世紀70年代後被引入軍事通信中。隨著移動通信技術的發展，陣列處理技術被引入到移動通信領域，很快就形成了智慧型天線的研究領域。在移動通信技術的發展中，以自適應陣列天線為代表的智慧型天線已成為最活躍的研究領域之一，套用領域包括聲音處理、跟蹤掃描雷達、射電天文學、射電望遠鏡和3G手機網路。

基本介紹

• 中文名：智慧型天線
• 外文名：Smart antenna

研究簡史

早期研究

早期智慧型天線的研究主要集中在軍事領域，尤其是雷達領域，目的是在複雜的電磁環境中有效地識別和跟蹤目標。隨後，智慧型天線在信道擴容和提高通信質量等方面具備的獨特優勢吸引了眾多的專家學者，日本、歐洲和美國的許多研究機構都相繼開展了針對智慧型天線的眾多研究計畫，這也為智慧型天線的迅速發展奠定了基礎。

日本研究簡史

日本最早開始智慧型天線的研究是在20世紀70年代。到1987年，研究人員已經指出基於最小均方誤差（MMSE）準則的自適應天線能夠減小多徑衰落，因而可以用於高速移動通信套用中。自此，日本學者展開了大量的針對移動通信環境的智慧型天線研究，包括自適應處理算法、數字波束形成方案、WCDMA中的多址干擾抑制方法，以及基站和移動終端上分別適用的智慧型天線類型等。其中，較早的有日本郵政電信部通信研究實驗室的智慧型天線系統和NTT-DoCoMo公司研製的用於3G的UMTS W-CDMA體制的智慧型天線實驗系統。前者工作於1.5 GHz，針對TDMA方式採用GMSK調製，數碼率可達256 kbps。系統利用4陣元天線進行多徑時延對消以消除多徑衰落，權值更新採用恆模（CMA）算法在東京進行的實驗表明：自適應天線技術在無線高速數據傳輸和存在選擇衰落的情況下仍能很好地對消多徑時延信號。後者則採用2D-RAKE接收機結合MMSE自適應波束形成算法進行處理。實驗系統有3個小區基站用以評估切換和其他的網路功能。實驗結果表明，就平均誤碼率（BER）而言，智慧型天線比空間分集有明顯改善。

智慧型天線實驗平台

此外，日本ATR光電通信研究所也研製了基於波束空間處理方式的多波束智慧型天線。天線陣元布局為間距半波長的16陣元平面方陣，射頻工作頻率是1.545GHz。陣元組件接收信號在經過低噪聲放大、下變頻和模數變換後，進行快速傅氏變換（FFT）處理，形成正交波束後分別採用恆模（CMA）算法或最大比值合併分集（MRC）算法。野外移動試驗確認了採用恆模算法的多波束天線功能。理論分析及實驗證明使用最大比值合併算法可以提高多波束天線在波束交叉部分的增益。在此基礎上，ATR的研究人員提出了基於智慧型天線的軟體天線概念：根據用戶所處環境不同，影響系統性能的主要因素（如噪聲、同信道干擾或符號間干擾）也不同，利用軟體方法實現不同環境套用不同算法。比如當噪聲是主要因素時，則使用多波束MRC算法，而當同信道干擾是主要因素時則使用多波束CMA算法，以此提供算法分集，利用FPGA實現實時天線配景，完成智慧型處理。

隨後，ATR研究所又針對移動通信中移動終端上適用的智慧型天線形式進行了大量探討，最終提出了單連線埠電激勵的ESPAR天線。該天線巧妙地利用了各陣元之間的耦合，在天線處實現了空間濾波。

歐洲研究簡史

歐洲通信委員會（CEC）在RACE計畫中實施了第一階段智慧型天線技術研究，稱為TSUNAMI。實驗評測了採用MU-SIC算法判別用戶信號方向的能力，同時，通過現場測試，表明圓環和平面天線適於室內通信環境使用，而市區環境則更適合採用簡單的直線陣。

此後，歐洲通信委員會（CEC）又在ACTS計畫中繼續進行了第二階段智慧型天線技術研究，即TSUNAMIⅡ，旨在考察第三代移動通信中採用智慧型天線系統的可行性和具體優勢。通過大量宏蜂窩和微蜂窩的實驗，用以驗證智慧型天線系統在商用網路中的工作情況。通過對兩套系統收發性能的比較，證實了實際的智慧型天線方向圖與理論方向圖的一致性，實際所能達到的干擾抑制能力與理想的干擾抑制能力相差通常在2dB以內。實驗結果同時也說明，智慧型天線系統在郊區宏蜂窩環境下的干擾抑制水平比較理想，而在市區微蜂窩環境下的干擾抑制能力則與環境雜波有關。

其他國家研究簡史

美國和中國也研製出套用於無線本地環路（WLL）的智慧型天線系統。該產品採用可變陣元配置，有12元和4元環形自適應陣列可供不同環境選用，在日本進行的現場實驗表明，在PHS基站採用該技術可以使系統容量提高4倍。此外，ArrayComm還研製出用於GSM、PHS和無線本地環路的IntelliCell天線，該天線已經在全球多個國家投入實用。除ArrayComm以外，美國Metawave、Raython以及瑞典Ericsson都有各自的智慧型天線產品，這些智慧型天線系統都是針對移動通信開發的，用於GSM、TDMA或者CDMA。由中國提出的具有自主智慧財產權的3G標準之一的TD-SCDMA之中就明確規定要採用智慧型天線。

天線結構

智慧型天線由三部分組成：實現信號空間過採樣的天線陣；對各陣元輸出進行加權合併的波束成型網路；重新合併權值的控制部分。在移動通信套用中為便於分析、旁瓣控制和DOA（到達方向）估計，天線陣多採用均勻線陣或均勻圓陣。控制部分（即算法部分）是智慧型天線的核心，其功能是依據信號環境，選擇某種準則和算法計算權值。

智慧型天線干擾性能下降曲線

實現原理

智慧型天線技術前身是一種波束成形（Beamforming）技術。波束成形技術是傳送方在獲取一定的當前時刻當前位置傳送方和接收方之間的信道信息，調整信號傳送的參數，使得射頻能量向接收方所處位置集中，從而使得接收方接收到的信號質量較好，最終能保持較高的吞吐量。該技術又分為晶片方式（On-Chip） 和硬體智慧型天線方式 （On-Antenna）的兩種。

天線陣列中的不同天線具有不同的定向性

智慧型天線的原理是將無線電的信號導向具體的方向，產生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向，旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，達到充分高效利用移動用戶信號並刪除或抑制干擾信號的目的。同時，智慧型天線技術利用各個移動用戶間信號空間特徵的差異，通過陣列天線技術在同一信道上接收和發射多個移動用戶信號而不發生相互干擾，使無線電頻譜的利用和信號的傳輸更為有效。在不增加系統複雜度的情況下，使用智慧型天線可滿足服務質量和網路擴容的需要。

智慧型天線系統的核心是智慧型算法，智慧型算法決定瞬時回響速率和電路實現的複雜程度，因此重要的是選擇較好算法實現波束的智慧型控制。通過算法自動調整加權值得到所需空間和頻率濾波器的作用。已提出很多著名算法，概括地講有非盲算法和盲算法兩大類。非盲算法是指需藉助參考信號（導頻序列或導頻信道）的算法，此時，接收端知道傳送的是什麼，進行算法處理時要么先確定信道回響再按一定準則（比如最優的迫零準則zero forcing）確定各加權值，要么直接按一定的準則確定或逐漸調整權值，以使智慧型天線輸出與已知輸入最大相關，常用的相關準則有SE（最小均方誤差）、LS（最小均方）和LS（最小二乘）等。盲算法則無需發端傳送已知的導頻信號，判決反饋算法（Decision Feedback）是一種較特殊的算法，接收端自己估計傳送的信號並以此為參考信號進行上述處理，但需注意的是應確保判決信號與實際傳送的信號間有較小差錯。

硬體智慧型天線4個STA吞吐量曲線圖

系統特點

智慧型天線是一種多天線技術，它採用天線陣列形成可控的波束，指向並隨時跟蹤用戶。它具有增加通信容量和速率、減少電磁干擾、減少手機和基站發射功率，並具有定位功能的優點。

智慧型天線

智慧型天線是移動通信領域中的一個研究熱點，是解決頻率資源匱乏的有效途徑，同時還可以提高系統容量和通信質量。智慧型天線是一個具有良好套用前景且尚未得到充分開發的新技術，是第三代移動通信系統中不可缺的關鍵技術之一。

經過實驗證明，通過智慧型天線技術，WiFi網路將獲得以下優勢：

1.收發信號強度全面提升，並且當AP或STA的位置、角度、方向改變時，仍能保持最佳覆蓋效果；

2.衰落和多徑效應的最佳化改善，提升終端用戶在非視距環境下的信號獲取能力，看不見也能傳；

最佳化噪聲影響，抵抗局部干擾源，保證終端用戶最小工作頻寬，降低斷線幾率；

3.降低因遮擋或距離增加引起的信號質量下降幅度，保證STA有一定的頻寬工作，使得性能不會大幅衰落；

4.同步的上下行鏈路增益，提升單AP和整網容量，再擠也不怕。

技術分類

智慧型天線技術有兩個主要分支。波束轉換技術（Switched Beam Technology）和自適應空間數字處理技術（adaptive spatial digital processing technology），或簡稱波束轉換天線和自適應天線陣。天線以多個高增益的動態窄波束分別跟蹤多個期望信號，來自窄波束以外的信號被抑制。但智慧型天線的波束跟蹤並不意味著一定要將高增益的窄波束指向期望用戶的物理方向，事實上，在隨機多徑信道上，移動用戶的物理方向是難以確定的，特別是在發射台至接收機的直射路徑上存在阻擋物時，用戶的物理方向並不一定是理想的波束方向。智慧型天線波束跟蹤的真正含義是在最佳路徑方向形成高增益窄波束並跟蹤最佳路徑的變化，充分利用信號的有效的傳送功率以減小電磁對其的干擾。

波束切換方式的天線，一般由多個窄波束天線構成，每個窄波束天線由於角度小，所以通常增益很大，覆蓋距離較遠。一般在工作時，對於一個用戶，眾多天線中，只有一個窄波束天線是出於工作狀態的。當用戶更換，或用戶位置轉移時，智慧型天線系統會根據情況更換窄波束天線的工作狀態，即停掉之前的窄波束天線，然後讓另一個角度正確的窄波束天線繼續工作。由於窄波束定向天線通常個頭較大，所以一般這類智慧型天線都在室外場景使用，比如TD系統的一些基站就採用這種智慧型天線裝置。

硬體智慧型天線的吞吐量曲線

波束切換式天線，一般形成的天線角度個數，與其窄波束天線個數相當。所以由於硬體設計限制，這種天線不可能有很多或很細緻的天線角度可供選擇。從天線尺寸角度看，這種天線也只能在室外環境，即對空間沒有多少要求的環境中使用。

自適應陣列天線：陣列天線由多個天線形成陣列，在工作時，通過不同天線的組合工作，形成不同的天線波瓣，實現多種方向、角度、增益都不相同的“虛擬天線”，以適應不同工作環境，不同用戶的位置，以及避免不必要的干擾。自適應陣列天線在工作時通過對工作環境的判斷，以及用戶位置的感知，經過內部晶片處理，能夠迅速計算出最佳的天線組合方式，達到想覆蓋哪裡，就覆蓋哪裡的目的。無線接入設備可通過不同天線的組合，形成最多4096種不同的波瓣模式，可以輕鬆的適應各種室內環境，增加覆蓋範圍，達到穩定網路質量之目的。

硬體智慧型天線方式：硬體智慧型天線方式又名“自適應波束切換技術”，該技術利用具有多個硬體天線的天線陣列，智慧型的從中選擇多個天線陣子進行信號的發射和接收，不同天線的組合可以形成不同的信號輻射方向，從而可以為處於不同位置的STA選擇最佳的傳送或接收天線，提高信號接收質量，最終提升系統的吞吐量。

1）在天線陣列上的不同天線之間有一定的物理距離，從各天線上發出來的信號到達接收方的所經歷的路徑有長有短，從而到達接收方的信號具有時間差。如果接收的信號相位不一樣，硬體智慧型天線方式可以從多個天線中選擇一組信號疊加效果較好的天線組合，採取自適應快速切換，獲得效果遠好於“On-Chip”方式的信號覆蓋質量。

2）在天線陣列上的不同天線具有不同的定向性，組合而成的定向天線具有比全向天線更大的組合增益，可以增加AP設備實際等效發射功率（EIRP：Effective Isotropic Radiated Power）。

硬體智慧型天線方式相對於晶片方式的優勢：

1）晶片方式會產生額外的干擾，通過對全向天線調節相位難以形成單獨的指向STA的信號，可能會對其它的方向形成干擾，並且會浪費能量；

2）晶片方式需要STA的支持，截至2012年8月22日 ，無線網卡基本都無法支持；

3）晶片方式有額外的吞吐量開銷，晶片方式中AP和STA經常需要進行低速率的獲取信道信息的報文的互動，會影響整體的吞吐量。

套用領域

智慧型天線的作用體現在下列方面：

（1）提高頻譜利用率。採用智慧型天線技術代替普通天線，提高小區內頻譜復用率，可以在不新建或儘量少建基站的基礎上增加系統容量，降低運營成本。

（2）迅速解決稠密市區容量瓶頸。未來的智慧型天線能允許任一無線信道與任一波束配對，這樣就可按需分配信道，保證呼叫阻塞嚴重的地區獲得較多信道資源，等效於增加了此類地區的無線網路容量。

（3）抑制干擾信號。智慧型天線對來自各個方向的波束進行空間濾波。它通過對各天線元的激勵進行調整，最佳化天線陣列方向圖，將零點對準干擾方向，大大提高陣列的輸出信乾比，改善了系統質量，提高了系統可靠性。

（4）抗衰落。採用智慧型天線控制接收方向，自適應地構成波束的方向性，可以使得延遲波方向的增益最小，降低信號衰落的影響。智慧型天線還可用於分集，減少衰落。

（5）實現移動台定位。採用智慧型天線的基站可以獲得接收信號的空間特徵矩陣，由此獲得信號的功率估值和到達方向。通過此方法，用兩個基站就可將用戶終端定位到一個較小區域。

（6）最初的智慧型天線技術主要用於雷達、聲吶、軍事抗干擾通信，用來完成空間濾波和定位等。隨著移動通信的發展及對移動通信電波傳播、組網技術、天線理論等方面的研究逐漸深入，現代數位訊號處理技術發展迅速，數位訊號處理晶片處理能力不斷提高，利用數位技術在基帶形成天線波束成為可能，提高了天線系統的可靠性與靈活程度。智慧型天線技術因此用於具有複雜電波傳播環境的移動通信。此外，隨著移動通信用戶數的迅速增長和人們對通話質量要求的不斷提高，要求移動通信網在大容量下仍具有較高的話音質量。它使通信資源不再局限於時間域（TDMA）、頻率域（FDMA）或碼域（CDMA）而拓展到了空間域，屬於空分多址（SDMA）體制。

（7）智慧型天線潛在的性能效益表現在多方面，例如，抗多徑衰落、減小時延擴展、支持高數據速率、抑制干擾、減少遠近效應、減小中斷機率、改善BER（Bit Error Rate）性能、增加系統容量、提高頻譜效率、支持靈活有效的越區切換、擴大小區覆蓋範圍、靈活的小區管理、延長移動台電池壽命、以及維護和運營成本較低等。

（8）FDMA系統採用智慧型天線技術，與通常的三扇區基站相比，C/I值平均提高約8dB，大大改善了基站覆蓋效果；頻率復用係數由7改善為4，增加了系統容量。在網路最佳化時，採用智慧型天線技術可降低無線掉話率和切換失敗率。

（9）TDMA系統採用智慧型天線技術可提高C/I指標。據研究，用4個30°天線代替傳統的120天線，C/I可提高6dB，提高了服務質量。在滿足GSM系統C/I比最小的前提下，提高頻率復用係數，增加了系統容量。

（10）CDMA系統採用智慧型天線技術，可進行話務均衡，將高話務扇區的部分話務量轉移到容量資源未充分利用的扇區；通過智慧型天線靈活的輻射模式和定向性，可進行軟/硬切換控制；智慧型天線的空間域濾波可改善遠近效應，簡化功率控制，降低系統成本，也可減少多址干擾，提高系統性能。

（11）容量和頻譜利用率的問題是發展移動通信根本性的問題。智慧型天線通過空分多址，將基站天線的收發限定在一定的方向角範圍內，其實質是分配移動通信系統工作的空間區域，使空間資源之間的交疊最小，干擾最小，合理利用無線資源。

（12）採用智慧型天線是解決稠密市區容量難題既經濟又高效的方案，可在不影響通話質量的情況下，將基站配置成全向連線，大幅度提高基站容量。

採用智慧型天線技術可提高第三代移動通信系統的容量及服務質量，W-CDMA系統就採用自適應天線陣列技術，增加系統容量。ArrayComm與英國馬可尼公司正在合作開發具有自適應陣列天線功能的基站。愛立信宣稱將在其W-CDMA基站中提供自適應陣列智慧型天線。朗訊也曾宣布，其第三代移動通信基站中將採用朗訊自主開發的IA-BLAST智慧型天線技術。

（13）在第三代移動通信系統中，中國TD-SCDMA系統是套用智慧型天線技術的典型範例。中國TD-SCDMA系統採用TDD方式，使上下射頻信道完全對稱，可同時解決諸如天線上下行波束賦形、抗多徑干擾和抗多址干擾等問題。該系統具有精確定位功能，可實現接力切換，減少信道資源浪費。

CDMA2000套用智慧型天線技術也有了進展。CDMA發展組織CDG已經發布了一個關於智慧型天線的檔案——“智慧型天線在CDMA系統中的業務描述、用戶需求和系統功能”，由此開始推動智慧型天線在CDMA系列技術中的套用。

（14）在移動通信技術的發展中，以自適應陣列天線為代表的智慧型天線已成為一個最活躍的領域。智慧型天線技術對移動通信系統所帶來的優勢是任何技術所難以替代的。智慧型天線技術已經日益成為移動通信中最具有吸引力的技術之一，並在以後幾年內發揮巨大的作用。在第三代移動通信系統中，作為TD-SCDMA系統中的關鍵技術之一的智慧型天線技術，能夠使系統在高速運動的信道環境中具有較好的性能。國際上已經將智慧型天線技術作為一個三代以後移動通信技術發展的主要方向之一，一個具有良好套用前景且尚未得到充分開發的新技術，是第三代移動通信系統中不可缺的關鍵技術之一。

（15）智慧型天線在DECT、PHS等系統中的套用：DECT、PHS都是基於TDD方式的慢速移動通信系統。歐洲在DECT基站中進行智慧型天線實驗時，採用和評估了多種自適應算法，並驗證了智慧型天線的功能。日本在PHS系統中的測試表明，採用智慧型天線可減少基站數量。

（16）無線本地環路系統的基站對收到的上行信號進行處理，獲得該信號的空間特徵矢量，進行上行波束賦形，達到最佳接收效果。天線波束賦形等效於提高天線增益，改善了接收靈敏度和基站發射功率，擴大了通信距離，並在一定程度上減少了多徑傳播的影響。

（18）在時空信號處理研究方面，對測向算法、自適應算法、盲和非盲算法、譜估計理論和算法、天線流形及數字波束成形、天線校準及控制、動態時空信道分配、容量分析等作了大量分析和仿真，提出了多種新的算法，並在系統上得到了套用。除了基站智慧型天線，還開展多天線系統（MIMO）、天線抗干擾技術、二維天線陣列智慧型天線等研究。

（19）對於給定的頻譜頻寬，系統容量愈大，頻譜利用率愈高。因此，增加系統容量與提高頻譜效率一致。為了滿足移動通信業務的巨大需求，應儘量擴大現有基站容量和覆蓋範圍。要儘量減少新建網路所需的基站數量，必須通過各種方式提高頻譜利用效率。方法之一是採用智慧型天線技術，用自適應天線代替普通天線。由於天線波束變窄，提高了天線增益及C/I指標，減少了移動通信系統的同頻干擾，降低了頻率復用係數，提高了頻譜利用效率。使用智慧型天線後，無須增加新的基站就可改善系統覆蓋質量，擴大系統容量，增強現有移動通信網路基礎設施的性能。

研究趨勢

國家級

1998年中國郵電電信科學技術研究院代表我國電信主管部門向國際電聯提交的TD-SCDMA建議和成為國際第三代移動通信標準之一的CDMA TDD技術，就是第一次提出以智慧型天線為核心技術的CDMA通信系統，在國內外獲得了廣泛的認可和支持，並己制定了相關標準。

學術界

中國國內一些大學如清華大學、北京郵電大學、北方交通大學、上海交通大學、電子科技大學、西安交通大學和西安電子科技大學等也開展了智慧型天線方面的研究工作。國家“八六三”、國家自然科學基金、博士點基金等也相應支持有關單位進行理論與技術平台的研究。

智慧型天線的基本概念

在移動通信環境條件下，複雜的地形、建築物的結構都會對電波的傳播產生影響，大量用戶間的相互作用也會產生時延擴散、瑞利衰落、多徑、信道干擾等，從而會使通信質量受到影響。採用智慧型天線可以有效地解決這些問題。智慧型天線採用空分多址技術，利用信號在傳輸方向上的差別，將同頻率或同時隙、同碼道的信號區分開來，最大限度地利用有限的信道資源。

智慧型天線的核心在數位訊號處理部分，它根據一定的準則，使天線陣產生定向波束指向用戶，並自動地調整權重係數以實現所需的空間濾波。智慧型天線需要解決的兩個關鍵問題是辨識信號的方向和自適應賦形的實現。辨識信號到達方向，代表的算法有MUSIC（MUltipleSIgnalClassification）算法、ESPRIT（EstimationofSignalParametersviaRotationalInvarianceTechniques）算法、最大似然法等。自適應波束賦形的目的是通過自適應算法得到最佳加權係數。採用何種算法首先需要考慮自適應準則，主要有最大信噪比（SNR）、最小均方誤差（MMSE，MinimumMeanSquareError）、最小方差、最大似然等。常用的自適應算法有DMI（DirectMatrixInverse，直接抽樣協方差矩陣求逆）算法、LMS（LeastMeanSquare，最小均方）算法、RLS（RecursiveLeastSquares，遞歸最小二乘）算法、CMA（ConstantModulusAlgorithm，恆模算法）等。

智慧型天線對無線資源管理的影響

1．智慧型天線對DCA的影響

智慧型天線的波束賦形有效地降低了用戶間干擾，其實質是對不同用戶的信號在空間上進行區分。如果DCA在進行信道分配時，能夠儘量地把相同方向上的用戶分散到不同時隙中，而把在同一個時隙內的用戶分布在不同的方向上，這樣可以充分發揮智慧型天線的空分功效，使多址干擾降至最小。要達到這一目的，需要增加DCA（DynamicChannelAllocation，動態信道分配）對用戶空間信息的獲取和處理功能。

智慧型天線能夠對信號的到達方向（DOA，DirectionOfArrival）進行估計，DCA可以根據各時隙內用戶的位置為新用戶分配時隙，使用戶波束內的多址干擾儘量地小。在圖4（a）、（b）中，新用戶（3號終端）在時隙2中波束無重疊，應優先分配。

圖4按照時隙干擾大小分配用戶位置的原理示意圖

為DCA算法增加分配空間資源的能力，首先要獲得用戶的位置信息，並根據用戶所在位置進行定向波束的干擾測量。這樣在DCA算法中依然可以按照新用戶在不同時隙中所受干擾的大小來選擇時隙，這裡是指用戶方向上的干擾，而不是整個小區用戶在該時隙產生的干擾。智慧型天線與聯合檢測結合的基帶處理過程如圖5所示。

在圖5中，生成系統總矩陣A輸出的數據是經過了空域的均衡和濾波，可以從中計算波束內干擾大小，作為DCA中時隙分配的依據。干擾的計算方法還需要深入的研究，使其能夠正確反映等效基帶波束內干擾的大小。

圖5智慧型天線技術和聯合檢測技術結合的基帶信號處理原理圖

智慧型天線的一個理想目標是實現空分復用（SDM）。在波束賦形效果足夠好的情況下，可以為不同方向上的用戶分配相同的碼道（載波、時隙、擴頻碼相同），這將會使系統容量成倍地增長。考慮到用戶的移動性，用戶間相對位置的改變有可能使得用戶接入時的空分復用方案失效，即出現較大的同碼道干擾。快速DCA中碼道調整能夠克服這一問題。當DCA獲知用戶的同碼道干擾大於門限值，就觸發信道調整，為同碼道干擾嚴重的用戶分配新的碼道資源，以消除干擾。智慧型天線結合DCA是實現空分復用的有效途徑。

2．智慧型天線對功率控制的影響

智慧型天線對功率控制的影響表現在以下幾個方面。

（1）使功率控制的流程發生變化。無智慧型天線時，功率控制根據SIR測量值和目標值周期進行調整。有智慧型天線時，首先將主波束對準要調整的用戶，然後再進行相關的測量。

（2）對功率控制的要求降低了。在有智慧型天線的情況下，當主波束對準該用戶時，由於天線增益較高，相對於沒有智慧型天線時可以大大降低用戶終端的發射功率。

（3）在有智慧型天線的情況下，功率控制的平衡點方程變得複雜。傳統的功率控制建模方法已不再適用。這種情況下的功率控制算法建模與具體的智慧型天線算法相關。

3．智慧型天線對分組調度的影響

分組調度算法的功能是在分組用戶之間分配分組數據業務時，提高用戶利用空中接口資源的能力。實際系統中套用的分組調度是以時分和碼分的組合方式。而在智慧型天線引入之後，引入了波束資源，從而在分組調度的方式中增加了一維—空分。空中接口可利用資源的模型發生了變化，因而算法模型也要進行改變。利用波束資源，通過空分降低用戶間的多址干擾，而且還能增加分組用戶的傳輸速率。同時，利用智慧型天線對UE的定位功能，還可以根據位置信息最佳化用戶的調度速率，從而更加有效地利用系統的資源。

4．智慧型天線對切換控制的影響

使用智慧型天線技術，必然涉及一些網路性能，如用戶的移動性管理等。同時，用戶的空間位置成為移動通信系統中一種新的可以利用的物理無線資源，其中包括頻率、時隙、碼道和空間角度四維元素。這就給切換過程中所要進行的接納控制和資源預留帶來了許多的靈活性。另外，智慧型天線可以為切換提供一些有用的位置參考信息、提高系統資源利用率、縮短切換時間、降低掉話率、減少信令互動、提高切換成功率等。

智慧型天線在給系統切換帶來上述好處的同時，也增加了切換的複雜性，切換的不確定性及不穩定性。如在物理信道分配的過程中，當發生衝突需要進行信道調整和切換時，由於判決維數增加，使用的切換算法就要比只有3種資源的情況複雜，移動用戶的切換管理也要複雜得多。智慧型天線的採用也使切換算法中的一些準則之間的關係變得模糊和複雜，參數的測量隨機因素更多，如移動用戶的位置、智慧型天線的效果等。小區的呼吸效應更加隨機化，切換區域也就隨機化。