智能天線是指使用多個天線組成天線陣列，通過智能算法計算出最佳的天線組合，使各天線發射的信号在信号接收端疊加增強，從而增加信号覆蓋距離(lí)，提高傳輸速率。智能天線可通過波束成形和天線陣列兩種技術實現，而将兩種技術相結合，則能夠發揮兩種技術的優勢，從而達到更好的效果。
爲什麽需要智能天線
Wi-Fi（WiFi）标準已演進到了第6代的Wi-Fi 6（802.11ax），Wi-Fi 6在理論速率接近10Gbit/s，但在實際使用中(zhōng)，往往無法給用戶帶來超高的速率。這是因爲在無線通信中(zhōng)，用戶最終體(tǐ)驗到的速率不僅僅由Wi-Fi标準決定，還受無線環境中(zhōng)的各種幹擾和障礙物(wù)的影響。
爲了提升用戶最終的體(tǐ)驗速率，需要增加AP的覆蓋範圍來提高信号質量，并減少信号間的幹擾，而天線作爲無線通信的核心組件，決定了發射信号的波束，影響着AP的覆蓋範圍。天線根據其在平面上的方向性，分(fēn)爲全向天線和定向天線。在實際的Wi-Fi 網絡環境中(zhōng)，定向天線主要用于高密和回傳場景，其他多數場景下(xià)AP都使用普通全向天線。有3個較爲突出的難點需要解決：
- 邊緣覆蓋：普通全向天線的增益有限，對于近距離(lí)用戶可以提供較好的體(tǐ)驗，對于中(zhōng)遠距離(lí)接近覆蓋邊緣的用戶則無法提供服務或者隻能提供較低速率的體(tǐ)驗。
- 跨障礙物(wù)覆蓋：實際環境中(zhōng)不可能空無一(yī)物(wù)，往往存在諸如木闆、玻璃、牆體(tǐ)等材質的障礙物(wù)。當天線和用戶中(zhōng)間存在障礙物(wù)遮擋時，無線信号穿過障礙物(wù)會有不同程度衰減，導緻用戶體(tǐ)驗變差。
- 高密場景覆蓋：在用戶分(fēn)布密集的環境中(zhōng)，多用戶并發會導緻空間内的幹擾大(dà)大(dà)增加，即使Wi-Fi 5和Wi-Fi 6相繼引入了MU-MIMO和OFDMA等多用戶技術，但對接近覆蓋邊緣的用戶體(tǐ)驗提升并不明顯。
智能天線可以有效改善邊緣覆蓋、跨障礙物(wù)覆蓋、高密場景覆蓋中(zhōng)的用戶體(tǐ)驗。和普通天線對比，智能天線有如下(xià)優勢：
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覆蓋距離(lí)提升：相同位置的用戶信号強度增強，用戶體(tǐ)驗速率提升；相同信号強度要求下(xià)，可以使用更少的AP，節約客戶投資(zī)成本。
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跨障礙物(wù)覆蓋體(tǐ)驗提升：可靈活調整天線組合，在障礙物(wù)方向上增強信号強度，經過相同的衰減後，用戶體(tǐ)驗速率提升；對于無法穿透的障礙物(wù)，可調整天線組合的方向，利用無線信号的反射、繞射等多徑方式繞過障礙物(wù)，能夠爲用戶提供服務。
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高密場景下(xià)降低幹擾影響：可根據用戶的位置調整信号波束的方向，降低不同方向用戶間的幹擾，從而提升用戶的體(tǐ)驗速率。
智能天線的工(gōng)作模式
智能天線可通過波束成形和天線陣列兩種技術實現，兩種技術都是利用多天線的組合來改善發射信号的波束，從而改善無線用戶的體(tǐ)驗。而将兩種技術相結合，則能夠同時發揮兩種技術的優勢，從而達到更好的效果。
波束成形（Beamforming）也稱爲TxBF，是将信号以一(yī)種能量集中(zhōng)和定向方式發送給客戶端的技術，能全面改善客戶端接收的信号質量，并提升吞吐量。波束成形從Wi-Fi 4（802.11n）标準開(kāi)始支持，使用多根普通天線即可實現。
在多天線系統中(zhōng)，如果不同天線傳輸的信号在到達某一(yī)位置時存在兩條衰減相等的波束，且兩條波束相位相反，就可能會出現信号能量零點。波束成形技術可以通過預先補償天線發射信号的相位，讓兩條波束進行相幹疊加 ，提升用戶的接收信号強度，以改善用戶體(tǐ)驗。
波束成形提升用戶接受信号強度
天線陣列是一(yī)種波束切換技術，由多個小(xiǎo)天線組成天線陣列。每個小(xiǎo)天線由數個天線振子組成，天線振子可以獨立開(kāi)關，從而讓小(xiǎo)天線既可做全向天線，也可以做定向天線。小(xiǎo)天線的組合方式與小(xiǎo)天線本身的增益、極化方式、方向圖等都有關系，所以小(xiǎo)天線和其天線振子的數量決定了最終形成的波束的數量。例如2.4G頻(pín)段共有 4 個天線，每個天線有4個振子，則共有16個振子，每個振子的狀态有開(kāi)和關兩種，則共有 216種天線組合。
天線陣列和振子
天線陣列通過智能算法能夠選擇不同的天線組合進行信号的發射和接收，形成不同的信号輻射方向，爲處于不同位置的用戶選出最佳的天線組合發射和接收信号，形成波束，從而提升用戶的接收信号強度，以改善用戶體(tǐ)驗。
天線陣列通過智能算法切換波束
天線陣列可以實現多種天線組合，遠多于普通天線的單一(yī)組合。華爲的智能天線算法先根據終端位置選擇出最佳的天線組合，再進一(yī)步利用波束成形技術對波束優化。這種組合比單獨使用天線陣列有更好的波束，比單獨使用波束成形有更好的方向性，能夠進一(yī)步增強用戶的接收信号強度，抑制幹擾，提升用戶速率體(tǐ)驗。
智能天線應用
在開(kāi)放(fàng)的辦公區内，無障礙物(wù)遮擋，當用戶持終端遠離(lí)AP，距離(lí)AP較遠時，智能天線算法會根據終端的位置，選擇最合适的定向波束發送數據，取代全向波束。利用定向波束的高增益特性提升對中(zhōng)遠距離(lí)用戶的覆蓋能力，實現邊緣用戶的覆蓋強化。
中(zhōng)遠距離(lí)覆蓋增強場景
辦公區内存在玻璃隔斷、半隔斷等障礙物(wù)時，例如隔出的會議室，半遮擋的茶水間，智能天線也能提升AP的覆蓋效果。對于需要穿透牆體(tǐ)的場景，由于定向波束的高增益，從而具有明顯的穿透優勢；對于環境中(zhōng)存在無法穿越的障礙物(wù)遮擋，智能天線可以選擇其他定向波束進行反射、繞射等多徑方式繞過障礙物(wù)，避免信号産生(shēng)明顯的衰減。
在用戶分(fēn)布較爲密集的辦公區，環境幹擾小(xiǎo)時，可開(kāi)啓多用戶的并發傳輸（MU-MIMO ）來提升數據傳輸效率。而智能天線的定向波束選擇，通過将同方向的用戶聚合在一(yī)起采用相同定向波束傳輸，一(yī)方面提升終端接收信号的強度，另一(yī)方面減小(xiǎo)不同方向終端數據之間的相互幹擾。
多用戶并發的高密場景
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