本文簡要介紹了智能天線的原理、智能天線陣的物理特性和波束賦形、智能天線算法的實現。最后對TD-SCDMA智能天線的現場測試進行了分析，指出了測試時應注意的事項。

1、智能天線的原理

智能天線通常被定義為一種安裝于移動無線接入系統基站側的天線陣列，通過一組帶有可編程電子相位關系的固定天線單元，獲取基站和移動臺之間各個鏈路的方向特性。其原理是將無線電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（direction of arrival，DOA），旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，達到高效利用移動用戶信號并消除或抑制干擾信號的目的。同時，智能天線技術利用各個移動用戶間信號空間特征的差異，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TD-SCDMA系統中智能天線基本思想是：天線以多個高增益窄波束動態地跟蹤多個期望用戶，接收模式下，來自窄波束之外的信號被抑制，發射模式下，能使期望用戶接收的信號功率最大，同時使窄波束照射范圍以外的非期望用戶受到的干擾最小。智能天線是利用用戶空間位置的不同來區分用戶，在相同時隙、相同頻率或相同地址碼的情況下。仍然可以根據信號不同的空間傳播路徑來區分。

TD-SCDMA由于上下行無線鏈路使用同一載頻，無線傳播特性近似相同，能夠很好地支持智能天線技術，智能天線的使用增加了TD-SCDMA無線接口的容量。

TD-SCDMA智能天線主要實現2種波束：廣播波束和業務波束。廣播波束是在廣播時隙形成，實現對整個小區的廣播，所以要求波束寬度很寬，盡量做到小區無縫隙覆蓋。業務波束是在建立具體的通話鏈路后形成，也就是形成跟蹤波束，它會針對每一個用戶形成一個很窄的波束，這些波束會緊緊地跟蹤用戶。由于波束很窄，能量比較集中。在相同功率情況下，智能天線能將有用信號強度增加，同時減小對其他方向用戶的干擾，由于智能天線能很好地集中信號，所以發射機可以適當地減小發射功率。

2、智能天線陣的物理特性和波束賦形

常見的智能天線陣列一般分為360°全向陣列和120°平面扇區陣列。全向天線陣主要適用于用戶密度較低的農村地區和偏遠山區，可作360°全向小區覆蓋。平面天線陣主要覆蓋120°的扇形區域。通常一個三扇區基站便可以覆蓋360°范圍。平面天線陣由于具有較好的波束賦形性能，能夠形成更窄的波瓣寬度，具有更強的旁瓣抑制能力并提供更高的賦形增益，所以成為目前TD-SCDMA智能天線的主流，應用于用戶密集的廣大城區環境的覆蓋。

智能天線陣的陣元個數通常為4-16個。目前系統中用得比較多的是8個陣元振子構成的天線陣。天線陣元數越多，其增益越高，波束賦形的能力亦越強，但同時造價和實現的復雜度也會大大增加。在將來，估計4陣元的智能天線也會逐漸投入應用，可以在降低系統實現成本的基礎上提供更為經濟的選擇。當然。具體應用需要同時考慮經濟性與性能之間的平衡。

智能天線每個天線陣元物理特性完全一樣，因而單天線波瓣圖具有非常相似的特征。多個天線陣元以一定的間距（通常為1/2λ）排列成天線陣列。再通過算法對各個天線陣元的信號（包括振幅和相位）進行控制，最終形成具有方向性的下行波束。

圖1、圖2是8陣元全向智能天線單個陣元在垂直和水平方向的波瓣。