個(gè)人收集整理僅供參照學(xué)習(xí)智能天線技術(shù)隨著無(wú)線通信802.11協(xié)議族的不斷發(fā)展，WiFi傳輸?shù)奈锢硭俾室苍诟咚偬嵘?。高性能?02.11n協(xié)議當(dāng)前能夠最大支持3條空間流且使用40MHz帶寬捆綁技術(shù)達(dá)到450Mbps傳輸速率，這是傳統(tǒng)802.11a/g最高速率的十倍之多。802.11n的一個(gè)重要特點(diǎn)就是引入了MIMO（MultipleInputMultipleOutput，多入多出）技術(shù)，在MIMO模式下，一個(gè)802.11n射頻模塊能夠同時(shí)發(fā)出多路信號(hào)，也能夠同時(shí)接收多路信號(hào)，經(jīng)過(guò)空間多路技術(shù)提升了信道利用率。與此對(duì)應(yīng)，每個(gè)射頻卡需要連接多根天線，并且由于MIMO技術(shù)的特點(diǎn)，能夠利用多徑現(xiàn)象提升信號(hào)質(zhì)量。由于物理傳輸模式的改變，802.11n對(duì)于天線的輻射角度、天線之間的相關(guān)性也有更高的要求。現(xiàn)有的802.11n產(chǎn)品對(duì)于每個(gè)發(fā)送或接收的信號(hào)使用一套固定的物理天線，在軟件部分進(jìn)行不一樣調(diào)制方式的速率選擇來(lái)達(dá)到最優(yōu)的結(jié)果。在無(wú)線實(shí)質(zhì)應(yīng)用中，AP或STA（Station，工作站）的物理方向會(huì)頻頻發(fā)生變化，發(fā)生邏輯上的空間角度變化，由于路徑發(fā)生改變，傳輸吞吐量很簡(jiǎn)單發(fā)生變化，造成性能顛簸，不能夠發(fā)揮出WiFi網(wǎng)絡(luò)的最高性能。為了戰(zhàn)勝以上困擾，部分設(shè)備廠家開(kāi)始將已在傳統(tǒng)搬動(dòng)通信（如3G，LTE等）中廣泛應(yīng)用的智能天線技術(shù)引入到WiFi設(shè)備中，希望以此來(lái)提升WiFi用戶的使用體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)提升系統(tǒng)容量、提升頻譜利用率、提升基站接收矯捷度、提升信噪比、改進(jìn)信號(hào)質(zhì)量等作用。1、什么是智能天線？智能天線技術(shù)前身是一種波束成形(Beamforming)技術(shù)。波束成形技術(shù)是發(fā)送方在獲得必然的當(dāng)前時(shí)辰當(dāng)前地址發(fā)送方和接收方之間的信道信息，調(diào)整信號(hào)發(fā)送個(gè)人收集整理僅供參照學(xué)習(xí)的參數(shù)，使得射頻能量向接收方所處地址集中，從而使得接收方接收到的信號(hào)質(zhì)量較好，最后能保持較高的吞吐量。該技術(shù)又分為芯片方式(On-Chip)和硬件智能天線方式(On-Antenna)的兩種。1.1芯片方式芯片方式的波束成形是802.11n協(xié)議的一部分，在協(xié)議中被稱(chēng)為T(mén)xBF(TxBeamforming/固定發(fā)送波束成形)，其經(jīng)過(guò)協(xié)議報(bào)文的交互，獲守信道的基礎(chǔ)信息(ChannelStateInformation,CSI)，芯片依照CSI調(diào)整3根全向天線上發(fā)送信號(hào)的相位，使得接收端處信號(hào)疊加出較好的收效（如圖1至圖3所示）。圖12個(gè)弱波谷和1個(gè)強(qiáng)波峰疊加出較差結(jié)果個(gè)人收集整理僅供參照學(xué)習(xí)圖2調(diào)治第二根天線上的相位，使得3個(gè)信號(hào)同步，疊加出較好結(jié)果圖3TxBF形成的某種輻射圖1.2硬件智能天線方式硬件智能天線方式又名“自適應(yīng)波束切換技術(shù)”，該技術(shù)利用擁有多個(gè)硬件天線的天線陣列，智能的從中選擇多個(gè)天線陣子進(jìn)行信號(hào)的發(fā)射和接收，不一樣天線的組合能夠形成不一樣的信號(hào)輻射方向，從而能夠?yàn)樘幱诓灰粯拥刂返腟TA選擇最正確的個(gè)人收集整理僅供參照學(xué)習(xí)發(fā)送或接收天線，提升信號(hào)接收質(zhì)量，最后提升系統(tǒng)的吞吐量。1）在天線陣列上的不一樣天線之間有必然的物理距離，從各天線上發(fā)出來(lái)的信號(hào)到達(dá)接收方的所經(jīng)歷的路徑有長(zhǎng)有短，從而到達(dá)接收方的信號(hào)擁有時(shí)間差。若是接收的信號(hào)相位不一樣樣，硬件智能天線方式能夠從多個(gè)天線中選擇一組信號(hào)疊加收效較好的天線組合，采用自適應(yīng)快速切換，獲得收效遠(yuǎn)好于“On-Chip”方式的信號(hào)覆蓋質(zhì)量。2）在天線陣列上的不一樣天線擁有不一樣的定向性（如圖4所示），組合而成的定向天線擁有比全向天線更大的組合增益，能夠增加AP設(shè)備實(shí)質(zhì)等效發(fā)射功率(EIRP：EffectiveIsotropicRadiatedPower)。圖4天線陣列中的不一樣天線擁有不一樣的定向性1.3硬件智能天線方式有對(duì)于芯片方式的優(yōu)勢(shì)1）芯片方式會(huì)產(chǎn)生額外的攪亂，如圖3中的由全向天線的TxBF形成的輻射圖所示，經(jīng)過(guò)對(duì)全向天線調(diào)治相位難以形成單獨(dú)的指向STA的信號(hào)，可能會(huì)對(duì)其它的方向形成攪亂，并且會(huì)浪費(fèi)能量；個(gè)人收集整理僅供參照學(xué)習(xí)2）芯片方式需要STA的支持，現(xiàn)有的無(wú)線網(wǎng)卡基本都無(wú)法支持；3）芯片方式有額外的吞吐量開(kāi)銷(xiāo)，芯片方式中AP和STA經(jīng)常需要進(jìn)行低速率的獲守信道信息的報(bào)文的交互，會(huì)影響整體的吞吐量。2、H3C智能天線技術(shù)2.1實(shí)現(xiàn)方式H3C采用了新一代終端感知型智能天線陣列技術(shù)，它結(jié)合了“On-Chip”和“On-Antenna”的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，對(duì)于WA3600系列AP，其天線陣列由12個(gè)天線振子構(gòu)成，最高可形成多達(dá)4000個(gè)以上的天線輻射圖型。每一個(gè)天線振子都精心分派，共同工作，使可能產(chǎn)生的輻射圖達(dá)到湊近于圓滿的覆蓋（如圖5所示）。同時(shí)AP會(huì)運(yùn)行H3C專(zhuān)利的天線選擇算法，針對(duì)不一樣地址的終端，從若干天線振子中選擇出不一樣的振子來(lái)進(jìn)行報(bào)文的發(fā)送或接收，在選擇的同時(shí)，會(huì)加入相位和延時(shí)的整體考量，進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)終端行為的探測(cè)感知和天線陣列的快速收斂。圖5天線陣列中的不一樣天線擁有不一樣的定向性個(gè)人收集整理僅供參照學(xué)習(xí)整個(gè)系統(tǒng)擁有以下特點(diǎn)：1）逐包選擇發(fā)送天線，對(duì)于每個(gè)發(fā)送的報(bào)文都能使用不一樣的發(fā)送天線；2）保證選擇的天線最優(yōu)，對(duì)于每個(gè)搬動(dòng)終端保持一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄著各天線的歷史信息，從而能從數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇最優(yōu)天線；3）數(shù)據(jù)庫(kù)收斂速度快，天線選擇算法依照天線的輻射圖及歷史信息，準(zhǔn)時(shí)選擇特定的天線進(jìn)行探測(cè)，從而能快速適應(yīng)環(huán)境變化，選擇出新的天線；4）與速率、相位、延時(shí)及功率等發(fā)送參數(shù)進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)發(fā)送參數(shù)的非線性變化；5）有對(duì)于傳統(tǒng)Beamforming來(lái)說(shuō)，不需要終端過(guò)多參加，不需要協(xié)議報(bào)文交互以獲守信道參數(shù)，對(duì)于數(shù)據(jù)流數(shù)和發(fā)送天線數(shù)相等的情況也能夠獲得多天線的增益。2.2高速率覆蓋范圍覆蓋范圍H3C硬件H3智能天線技術(shù)能成倍的擴(kuò)大高速率的覆蓋范圍，依照實(shí)質(zhì)測(cè)試，同環(huán)境下最高速率可獲得范圍倍增。非視距性能個(gè)人收集整理僅供參照學(xué)習(xí)圖6某實(shí)質(zhì)測(cè)試環(huán)境如圖6所示。在Pos6測(cè)試獲得的傳統(tǒng)天線性能為150M，硬件智能天線測(cè)試得到的性能為170M。在Pos4和Pos5使用傳統(tǒng)天線測(cè)試獲得的性能為140M，而硬件智能天線測(cè)試獲得的性能為180M。在Pos7和Pos8出處的信號(hào)強(qiáng)度為-80左右，使用傳統(tǒng)天線的性能為4M以下，而使用硬件智能天線性能在10M左右。2.3吞吐量牢固性?單STA不一樣地址吞吐量的牢固性如圖6所示，單個(gè)STA在AP周?chē)M(jìn)行較緩慢的搬動(dòng)，從Pos1處沿路線搬動(dòng)到Pos2處，硬件智能天線和傳統(tǒng)天線設(shè)備的吞吐量曲線分別如7和圖8所示，能夠看出傳統(tǒng)天線的抖動(dòng)明顯大于智能天線的抖動(dòng)，傳統(tǒng)天線在220M-300M之間抖動(dòng)，硬件智能天線在260M-300M之間浮動(dòng)。個(gè)人收集整理僅供參照學(xué)習(xí)圖7傳統(tǒng)天線的吞吐量曲線圖?

8硬件智能天線的吞吐量曲線多STA不一樣地址吞吐量的牢固性如圖

9所示，4

個(gè)

STA

分別處在離

AP

擁有必然距離的

4個(gè)地址上，利用硬件智能天線和傳統(tǒng)天線設(shè)備分別進(jìn)行

4個(gè)

STA

的吞吐量測(cè)試，曲線分別如

10和圖11所示，表1是最后的吞吐量數(shù)據(jù)。從表1中能夠看出，智能天線無(wú)論是在最高性能還是各個(gè)STA性能的均勻性上都明顯好于傳統(tǒng)天線。個(gè)人收集整理僅供參照學(xué)習(xí)圖94個(gè)STA所處的不一樣地址圖10傳統(tǒng)天線4個(gè)STA吞吐量曲線圖圖11硬件智能天線4個(gè)STA吞吐量曲線圖個(gè)人收集整理僅供參照學(xué)習(xí)表14個(gè)STA的性能數(shù)據(jù)2.4抗攪亂能力如圖12所示的攪亂環(huán)境中，攪亂源是一個(gè)在“野蠻發(fā)送”的AP，攪亂源出于一個(gè)房間之內(nèi)和正常AP相距大體8m的范圍，正常AP放置在房間的門(mén)口，STA和攪亂源不能見(jiàn)，圖11和圖12傳統(tǒng)天線和硬件智能天線在開(kāi)啟攪亂源到關(guān)掉干擾源的情況下，吞吐量的變化曲線如圖13、圖14所示。從兩個(gè)曲線中能夠看出，智能天線整體性能在有攪亂的情況下比傳統(tǒng)天線少下降15%左右。圖12攪亂場(chǎng)景圖13非智能天線攪亂性能下降曲線個(gè)人收集整理僅供參照學(xué)習(xí)圖14智能天線攪亂性能下降曲線3、智能天線技術(shù)的特點(diǎn)經(jīng)過(guò)實(shí)考據(jù)明，經(jīng)過(guò)智能天線技術(shù)，WiFi網(wǎng)絡(luò)將獲得以下優(yōu)勢(shì)：收發(fā)信號(hào)強(qiáng)度全面提升，并且當(dāng)AP或STA的地址、角度、方向改變時(shí)，還可以保持最正確覆蓋收效；衰落和多徑效應(yīng)的優(yōu)化改進(jìn)，提升終端用戶在非視距環(huán)境下的信號(hào)獲得能力，看不見(jiàn)也能傳；優(yōu)化噪聲影響，抵