智能天线是由多个天线单元组成的阵列。它能在空间上形成波束，对准目标信号的方向进行接收或发射；同时形成零陷和旁瓣，对准干扰信号的方向以消除其影响，或抑制在非目标信号的方向上发射信号。实质上，它就是个空间滤波器。理论与实践证明，智能天线通过对信号在空域上的处理，能有效改善信号的传输质量、降低信号的发射功率、扩大蜂窝覆盖的范围并提升通信系统的容量，成为第三代以及未来第四代移动通信中最有发展潜力的无线通信技术之一。 　　智能天线中波束、零陷和旁瓣的形成可分为基于自适应信号处理算法和基于波达方向估计两种，而后者已成为智能天线研究的重要分支。本文围绕如何提高智能天线的波达方向估计能力展开研究，提出了几种新方法： 　　1.阵列的波束分辨率由其孔径决定，孔径越大，波束分辨率也越高。传统的均匀线阵要求阵元间距不超过信号载波波长的一半，这样便限制了阵列的孔径。本文以均匀线阵为例，研究了在信号空间分布受限下的阵元间距取值问题，提出一种“在保证阵列不出现测向模糊的前提下，根据信号波达方向分布角度的大小来设计阵元间距”的方法，突破了阵元间距半波长的限制，从而获得更大的阵列孔径，提高了阵列的波达方向估计分辨率。此方法对智能天线在移动通信带状网中的设计和应用具有普遍的指导价值。2.在等阵元数下，传统的约束型最小冗余线阵是完全可扩展线阵中孔径最大的一种。但是，约束型最小冗余线阵结构不规则，需要遍历搜索算法进行设计，当阵元数越大时，算法运算量将不堪重负。本文提出一种新的完全可扩展线阵。它具有准均匀线阵的结构，设计一步到位，不需要搜索算法，同时可获得较大的接近约束型最小冗余线阵的孔径。这种简单快捷的设计在阵元数越大时显得尤为实用，对完全可扩展线阵在实际应用中的推广可取到积极的推动作用。3.传统的约束型最小冗余线阵在采用基于四阶累积量的波达方向估计算法时，其输出四阶累积量矩阵中的元素集合存在大量的冗余，对此，本文提出一种基于四阶累积量的约束型最小冗余线阵，获得了远比等阵元数的传统约束型最小冗余线阵大的孔径，且两者比值随着阵元数增加而扩大，在阵元数为8时，孔径比值就已超过4倍，从而极大提高了阵列的波达方向估计能力。4.空时联合处理是目前智能天线的一个研究热点，“伪快拍”便是属于这类的技术。利用无线通信调制信号通常具有的循环平稳性，本文提出一种基于阵列输出前后向循环相关函数的伪快拍，获得了一个两倍对称扩展孔径的虚拟阵列，从而显著提高了阵列的波达方向估计能力。5.智能天线的研究与信号的频谱特性密切相关，其数学模型就与信号的载波频率及带宽直接关联。传统的阵列信号处理通常都是被动地接受信号既有的频谱特性。本文从改善信号相关下四阶累积量波达方向估计算法的性能出发，提出了一种主动对信号的频谱特性进行调整改进的方法。通过预先对发射端的基带信号进行特殊微小频偏的调制，将会大大改善接收端基于四阶以及二阶统计量的波达方向估计算法在基带信号相关下的性能，使算法完全不受信号相关的影响。本文方法是一种将信号的频域资源和空域资源相结合改善信号估计性能的有益尝试。