智能天線為無線局域網添加精彩

　　擁有固定波束和自適應天線陣的智能天線能夠為wlan(無線局域網)提供范圍擴大、多徑分集、干擾抑制和增加的容量等功能。

　　隨著基于ieee 802.11b(wi-fi)標準的廉價的、每秒速度達11mb的高性能產品的深入普及，wlan已經成為家庭和企業不可分割的一部分。僅舉幾個例子：無論你在家里、辦公室、機場、火車上和零售商店中，到處都有可以接入wlan的接入點。

　　wlan爆炸式增長

　　wlan技術爆炸式增長的原因在于那些目前可以買得到的使用方便的設備。廠商直接把wi-fi技術作為便攜式計算機和通信器等產品的標準配置也推動了wlan技術的增長。無數的報告詳細介紹了wlan和wi-fi的增長，所有的跡象都表明要繼續推進移動性和無線連接性的發展。

　　然而，盡管wlan看起來無處不在并且非常現實，但是，許多因素限制了無線通信系統的性能和容量。這些因素包括：有限的頻譜、時延擴展、同信道干擾和多徑衰減。這些因素將導致最終用戶會遇到整個音域的服務質量問題，包括從根本就沒有聲音到極快的傳輸速度等許多問題。最終用戶可以在距離接入點很遠的地方使用這個技術，可以在一個墻的后面、在一個“死角”或者使用一臺筆記本電腦工作。事實上，網絡管理員經常會發現wlan在實際應用時往往達不到預期的傳輸距離。

　　市場營銷資料往往都是根據廠商在理想環境中的技術規范編寫的。例如，一家廠商可能會指出，這個無線系統的傳輸距離是300英尺。然而，正如常識顯示的那樣，墻壁、桌子和文件柜等障礙物都可以減少無線通信在某個方向的傳輸距離，使無線通信在一些方向的覆蓋范圍不一致。

　　智能天線來解決問題

　　為了解決這個問題，克服老式產品中缺陷的一個技術就是采用一種新的劃算的智能天線技術。智能天線能夠壓制干擾信號、抗信號衰減和提高信號傳輸距離，從而提高無線系統的性能和容量。雖然智能天線改善了wlan的性能，但是，各種空間處理技術在各種類型的系統中有不同的優勢和劣勢，因此，全面了解各項技術是非常重要的。

　　智能天線一般定義為多波束天線或自適應陣天線，能夠跟蹤用戶在環境中的移動，還能夠跟蹤環境的變化。這兩種基本類型的智能天線請見圖1。

　　圖1 多波束和自適應陣天線

　　多波束天線--多波束(相位陣列)天線組成幾個窄波束并且使用波束選擇器選擇向信號功率最強的接收方傳輸波束。

　　自適應天線陣--這種信號由幾個天線單元接收，每一個單元都采用相同的天線模式，接收的信號經過加權和結合在一起之后組成輸出的信號。

　　多波束天線的應用比較簡單，因為波束成形器是固定的。這樣，波束選擇每隔幾秒鐘才需要進行一次以便解釋用戶的移動，而自適應天線陣必須計算復雜的波束成形加權，計算速度之快至少要超過信號的衰減率。這就意味著每個普通用戶僅占用幾赫茲的頻率。

　　這兩種智能天線都能夠通過提供更高的天線增益顯著地改善無線系統的性能。這兩種技術的關鍵區別在于多波束天線僅在視距系統中提供m(本文中的“m”是指天線單元或者智能天線中波束的數量)增益。在非視距系統中，例如在室內環境或者具有很多多路徑戶外環境中，接收的信號可以通過許多路徑和角度到達。因此，這種信號能量也許不是集中在一個波束。于是，增益將減少。

　　然而，自適應天線陣無論在什么環境(視距或者多路徑)下都能夠達到全面的m增益。自適應天線陣還提供m倍的分集增益(本文將詳細介紹這個問題)以緩解多路徑衰竭的影響。多波束天線不能提供這種好處。最后，通過在發射機和接收機上都使用m自適應天線，mimo(多入多出)技術還可以用來將數據數率提高m倍。這是為下一代wlan的ieee 802.11n標準提出的建議。在這個提議的標準中，很可能讓兩個或者兩個以上的收發天線與mimo技術一起使用以提供每秒100mb以上的數據傳輸速率(某些802.11n建議考慮數據數率超過每秒500mb)。

　　自適應天線陣的益處

　　對于為多徑衰落提供分集增益的自適應天線陣來說，每個天線單元的衰落應該是接近獨立的。然而，各個天線衰落的相關性在性能下降超過1db之前最高可達0.7db。實際上，這種相關性能夠很容易地保持在這個水平之下，可采取如下分集措施：