智能天线系统的基本原理及如何改善WiFi性能

Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟（Wi-Fi Alliance）所持有。目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性。现时一般人会把Wi-Fi及IEEE 802.11混为一谈。甚至把Wi-Fi等同于无线网际网路。Wi-Fi 原先是无线保真的缩写，Wi-Fi 的英文全称为wireless fidelity,在无线局域网的范畴是指"无线相容性认证",实质上是一种商业认证，同时也是一种无线联网的技术，以前通过网线连接电脑，而现在则是通过无线电波来连网；常见的就是一个无线路由器，那么在这个无线路由器的电波覆盖的有效范围都可以采用WIFI连接方式进行联网，如果无线路由器连接了一条ADSL线路或者别的上网线路，则又被称为"热点".

当我们进入到拥挤的星巴克咖啡厅后，接收到的WiFi信号都达不到标准。引起这个问题的主要原因可能是AP接入点太少和最终用户太多。但是，如果WiFi天线擅于检测在特定的房间里有多少台设备并且迅速地把数据发送给每一个设备，那会怎么样呢？这正是"智能天线"技术所要解决的问题。

我们都遇到过这样的问题：当我们进入到拥挤的星巴克咖啡厅后，接收到的WiFi信号都达不到标准。引起这个问题的主要原因可能是接入点太少和最终用户太多。但是，如果WiFi天线擅于检测在特定的房间里有多少台设备并且迅速地把数据发送给每一个设备，那会怎么样呢？这正是贡萨格大学（Gonzaga University）的研究人员在他们的新实验室里试验"智能天线"技术所要解决的问题。这个实验室刚刚得到美国国家科学基金会提供的近120万美元的研究资金。

在这次采访中，我们请贡萨格大学电气工程副教授Steve Schennum简单介绍了智能天线系统的基本原理，智能天线如何改善WiFi性能以及智能天线实验室是如何帮助小型无线公司的。

无线技术研究要解决干扰问题

现在，许多人在2.4GHz频段进行通讯。这个频段是WiFi网络使用的。我们的目标是设计一种智能天线，这种天线能够对准一个想要接收的信号而拒绝其它信号。我们正在设计软件无线电，它能够与接入点天线一起使用以优化信噪比。

因此，这种软件将设法优化你的计算机和无论位于哪里的接入点之间的信号传输，同时最大限度地减少你从其它计算机接收的信号。接入点每次会把自己对准一个无线电。接入点通常是"哑"的，它们会同时向所有方向发射功率。因此，当一台计算机有一个微弱的信号，也就是不同极化的时候，智能天线就可以调整信号的极化，形成一个波束，直接发送到它要联络的笔记本电脑。

这样是否会降低发送给这个区域中的其它笔记本电脑的信号质量？

接入点会非常快地做这件事。实际上，一次处理一个无线电信号要比同时把数据发送给所有设备需要的时间更少。如果你这样做的话，你几乎不可能需要重新传送信号或者在传送信号过程中出现帧差错。

智能天线实验室的工作

首先我想澄清一下，虽然我们把它叫做智能天线实验室，但是，它实际上是一个智能天线和无线电实验室，因为它不仅仅是研究天线。至于实验室本身，我们有一个消声室，用于测试无线电波。消声室墙壁布满了圆锥形的泡沫材料，里面含有碳纤维，用于吸收电磁波。因此，当你把天线放在这个房间里的时候，你可以旋转天线指向所有可能的方向。另一端的接收天线能够测量这个天线产生的功率。

这算不上什么独特的装备。但是，要建一个这样的实验室是很贵的，许多公司都没有这个能力。因此，如果他们有想要测试的产品，就可以到我们这里进行测试。我们能够提供一些思路，告诉他们必须做些什么才能使其产品满足联邦通讯委员会的要求。

智能天线实验室预计明年春季建成并投入使用

希望在明年春季。我们现在正在装修房间和最终确定购买什么设备。这个实验室将向希望进行研究合作的本地公司和附近的大学开放。他们可以利用这个实验室测试设备，不用自己购买设备。我们得到了本地行业的大力支持。如果没有他们，我们就不能完成这个事情。

智能天线拓展Wi-Fi覆盖范围

第一、二代企业网Wi-Fi设备激起了人们对工作场所不受线缆束缚的极大兴趣，但是没有带来许多厂商预期的高收入。最近几家厂商希望用智能天线扩大企业无线局域网的覆盖范围，改善信号质量，从而减少覆盖工作区域的接入点数量。

多数Wi-Fi交换机和路由器的天线是"哑"天线，除了捕捉电子信号的能力外没有其他智能。而智能天线能主动搜索一个区域的Wi-Fi信号，可以把几个弱信号混合成一个强信号。广州飞瑞敖电子科技有限公司自主研发的WCS2410A系列光载无线交换机，融合了光纤通信及无线通信两大技术是第三代WiFi企业无线局域网产品，也是一新一代WLAN无线交换机。它采用模拟光纤通信技术及射频交换技术实现了WiFi无线信号源的分布、交换、控制、远距离传输，覆盖范围可达5000米，而且它所有信号源都在本地产生。光载无线交换机它主要以企业级WiFi接入点作为无线互联节点，以模拟光纤链路作为网络传输设备，以射频开关作为网络交换设备，将交互式宽带无线物联网应用到各个领域，极大地拓宽了无线网络平台的服务内容。

由于WiFi的频段在世界范围内是无需任何电信运营执照的免费频段，因此WLAN无线设备提供了一个世界范围内可以使用的，费用极其低廉且数据带宽极高的无线空中接口。用户可以在WiFi覆盖区域内快速浏览网页，随时随地接听拨打电话。而其它一些基于WLAN的宽带数据应用，如流媒体、网络游戏等功 能更是值得用户期待。有了WiFi功能我们打长途电话（包括国际长途），浏览网页、收发电子邮件、音乐下载、数码照片传递等，再无需担心速度慢和花费高的问题  WiFi是目前无线接入的主流标准，但是，WiFi会走多远呢？在Intel的强力支持下，WiFi已经有了接班人。它就是全面兼容现有WiFi的WiMAX,对比于WiFi的802.11X标准，WiMAX就是802.16x.与前者相比，WiMAX具有更远的传输距离、更宽的频段选择以及更高的接入速度等等，预计会在未来几年间成为无线网络的一个主流标准，Intel计划将来采用该标准来建设无线广域网络。这相比于现时的无线局域网或城域网，是质的变革，而且现有设备仍能得到支持，保护人们的每一分钱投资。   总而言之，家庭和小型办公网络用户对移动连接的需求是无线局域网市场增长的动力，虽然到目前为止，美国、日本等发达国家仍然是目前WiFi用户最多的地区，但随着电子商务和移动办公的进一步普及，廉价的WiFi,必将成为那些随时需要进行网络连接用户的必然之选。