智能天线借海事通信上位

通过智能天线的应用不但能解决海上特有的环境因素，同时还能加大系统的传输距离、提高系统可靠性、保密性、稳定性、抗干扰等方面的性能，成为海事通信的最佳解决方案之一。

随着我国经济的进一步发展，海上的各种活动不断增加，这对海事通信的能力要求也进一步提高，现在很多海事活动，特别是远离海岸的情况下需要建立海事无线接入局域网，但由于舰船的移动性和海浪等因素，给建立海事无线接入局域网带来一定的困难。自适应阵列智能天线利用基带数字信号处理技术，通过相关的自适应算法，对基站的接收和发射波束进行自适应的赋形，从而达到降低干扰，增加容量，扩大覆盖和提高无线数据传输速率的目的。将智能天线应用于海事无线接入局域网中，给这些应用带来了新的曙光。
海事通信中的智能天线解决方案

1.垂直面波束形成原理

解决智能天线在海事无线接入局域网中的应用，首先要解决船体晃动的问题，
考虑到船体的晃动周期一般在8～16秒的范围量级。由于系统的功率控制周期和无线帧结构的周期都远小于船体晃动的周期，有很强的非相干性，可以不考虑晃动与无线帧结构与晃动之间的影响，可单独考虑和解决船体晃动的问题。
解决方案：由于传统晃动周期及速率相对较慢，可以通过选用天线相控阵技术来解决，就是在天线的垂直平面的阵列采用实现波束形成的技术加以解决。具体为利用角度传感器的角度信息，得到天线垂直面水平照射的偏差，然后调整垂直阵列的天线单元的相位，使每列天线单元首先依据一定的相位关系进行排阵，从而得到垂直面水平照射的波束。

2.水平面波束形成原理

其次要考虑的是船的晃动问题,味主要会对天线的垂直面的方位角度和极化产生影响，考虑到大船的晃动一般都小于30°，小船的晃动可能大于30°。
解决方案：根据舰船的特点，要保证全方位的覆盖，可以用4个90度/天线进行360度的全方位覆盖，也就是分4个扇区实现水平全向360度无缝覆盖。对由于船体晃动而造成的极化偏转，可采用双极化天线来解决。水平面的波束可以采用数字波束成形技术，具体的天线阵数可分4～16列，每列可由8单元天线组成，为一个基本阵列元素，通过调整阵列中各个元素的加权参数来形成更具方向性的天线方向图，形成主瓣方向具有较大增益来跟踪目标，而其他副瓣方向增益较小的形式。这种智能天线正是一种能够根据通信的情况，实时地调整阵列天线各元素的参数，产生自适应的方向图，跟踪用户目标，实现实时通信的。

为了实现全方位360°的覆盖，可以将智能天线系统分裂为四个扇区的智能天线系统，每个扇区智能天线系统由三大部分组成：天馈子系统、微波通道子系统和数字信号处理子系统。

海事智能天线系统优势

海事通信指的就是在海上航行的船舶之间以及船舶与岸上各有关机构之间的信息相互传递。随着经济地快速发展，我国在海上的活动、作业日益增加，因此，对海上通信要求也越来越高了，这不仅表现为对通信业务类型多样化的要求，还对通信带宽也提出了更高的要求。现代海事通信不仅要求系统具有移动性，同时要求系统还要有可适合多种业务的应用、抗海浪、高可靠性、抗干扰、适应多种气候等方面的特点。

无线接入系统具有可移动性、数据传输速率高、抗干扰性强、保密性较强、高可靠性、兼容性好、快速安装等特点，适合海上通信的应用。由于海事通信是在海上进行，发射端及接收端会由于海浪的波动而不稳定，这对系统的稳定传输产生了很大的影响，传统的解决方法是将收发天线的垂直方向的波瓣加大，这样大大降低了天线的增益，减小了系统的传输距离，加大系统的发射功率，影响了系统的性能。智能天线技术的出现，通过船体角度变化的传感，相应的调整天线的垂直角度，使天线的绝对水平方向保持不变，所以，智能天线为解决上述问题提供了好的解决方案。

智能天线在陆地公众移动通信系统中发挥了很多重要作用，但其优势并没有完全发挥出来。这是因为陆地的移动通信用户70%左右的通信是在非视距的情况下进行的，在非视距的情况下智能天线所接收的无线信号的变化是巨大的，这些无线信号包含了直射、透射、绕射、反射等方面的波的组合，因此，其相位和幅度变化量都非常大，智能天线在这样的环境下工作，效率会有一定的折扣。而将智能天线用于海事通信，海事通信基本可视情况进行，这样智能天线系统的优势将有更大的发挥。

由于海事通信基本为可视通信，这将提高智能天线的计算精度和整个系统的效率，使通信效果更为良好,智能天线的应用大大提高了系统容量,提高系统抗干扰能力和降低系统内部的干扰，提高系统的保密性,降低系统射频部分的发射功率,提高系统抗衰落能力,由于本系统收发端都可采用智能天线，这样使得无线链路更为平衡,提高了系统的整体性能和通信质量，发射功率的降低同时也降低了系统设备的整体造价,四扇区天线的设置和ODU(out　door　unit)的安装方式，大大加强了工程安装的实用性，由于是自主研发系统，研发单位可以根据海事通信的特点，对系统的相关协议进行适当的调整和修改。
技术展望

在智能天线系统中，采用了双极化的极化分集技术收发，再加上俯仰波束的控制技术，能较好地实现电子稳定平台的功能,通过每一个扇面的N列天线，自适应地形成数字波束，使有用的来波信号得到加强。通过在干扰信号来波方向形成波束零陷，使干扰信号得到衰减，提高了信号接收的信噪比，实现了较强抗干扰的功能,通过多通道极化分集接收技术，提高了系统的可靠性。同时，由于四面扇区的智能天线可以独立工作，分别形成波束和零陷。四面扇区的天线可以分别独立安装，也可以组合安装在一起，实现了天线在载体上安装的适装性。

由此可知，智能天线技术可以很好的应用于海事通信，并能发挥其技术优势，通过智能天线的应用不但能解决海上特有的环境因素，同时还能加大系统的传输距离、提高系统可靠性、保密性、稳定性、抗干扰等方面的性能，这些都增加智能天线的实用性，使之成为海事通信的最佳解决方案之一。随着智能天线技术的发展，其解决方案还将得到更广泛地应用。

由于海事通信的特殊要求，系统还应该解决岸对舰、舰对舰等组网方式，同时，还需要系统具有很强的灵活的组网功能，如网状网络和带状网络形式的组网。所以，我们应该从智能天线入手，进一步完善整个系统的功能，并根据海事通信的特点，对系统的内部结构和相关协议进行适当补充和修改，只有这样整个系统才能更加好地适应海事通信的要求。

我国移动通信技术的发展推动了智能天线的实际应用，将智能天线应用于海事通信的无线接入系统中，具有一定的可行性和可操作性。

随着移动通信和无线接入网络和技术的研究不断的发展，智能天线技术不断的成熟，将智能天线技术用于海事通信无线接入系统已成为可能。智能天线的特点使得系统功能得到了完善，其技术优势得到了更充分的发挥。由此，我们可以想象将现有的自有标准的系统，经过一定修改、补充和完善，使之更适合海事通信的要求，再加上智能天线的完美表现，新一代高性能的具有自主知识产权的海事通信系统将会展现在世人的面前。随着我国新一轮的自主创新的进一步发展，智能天线技术将会在更多的领域中得到应用。