一体化电调化宽带化成TD智能天线趋势

TD-SCDMA（以下简称TD）体制和标准的提出已经超过了10年，在这10余年中，TD系统和TD智能天线技术都得到了巨大的发展和广泛的应用。2009年初，随着我国3G牌照的发放和3G系统的商用，TD智能天线技术也在不断地深化和提高。

在TD标准提出的前几年，业界普遍认为具有8通道（8单元）的全向智能天线是应用的主流，每个基站只需要一副智能天线和一套基站系统。至于8通道（8单元、8列）的定向单极化智能天线，业界认为只在密集话务区才会用到，每个基站需要配备三副智能天线和三套基站系统。

到了2007年，TD行业认为主流的智能天线应该是8通道的定向单极化智能天线，而全向智能天线只是辅助性的，甚至可以忽略。由于当时的定向智能天线的宽度达到了640mm，不但“招风”，而且“招眼”，大大制约了智能天线的安装和使用。招风的问题，很快采用“镂空天线”技术给予了解决。而招眼的问题必须缩小尺寸才能解决，否则很多站点都将被“投诉”而无法实施。为了缩小天线的宽度，行业内曾提出缩小单元间距的“紧凑”型、特殊排列的“前4后3”型、减少通道数的“6列”型、“4列”型等诸多解决方案，但都因为各自的缺陷而未能进一步推广。直到2008年8通道（4列）“双极化”型的提出，业界才很好地平衡了尺寸和性能的矛盾。8通道双极化天线的宽度约为310mm，与GSM天线的结构外观尺寸相当，同时，由于双极化带来的额外分集效果，一定程度上弥补了因为阵列变化带来的赋形增益损失。因而8通道定向双极化天线成为了应用的主流。

智能天线与RRU的一体化技术

在移动通信系统中，无论是2G的GSM/CDMA基站天线还是3G的WCDMA和cdma2000基站天线，主流应用都是2个电缆输入端口的双极化天线。而智能天线的电缆端口是9个，其中8个是天线通道口，另1个是校准端口。8个天线端口需要有很好的幅度和相位一致性，以便在智能天线的方向图合成中以及校准中获得准确的结果。在实际应用中，9根连接电缆的幅相一致性以及长期户外应用中的稳定性和可靠性都是难以保证的，同时，9根电缆与基站RRU设备连接的美观性也是大有问题的。另外，9根电缆的连接及防水施工给工程带来极大的不便，严重影响网络建设的效率。

采用RRU设备与智能天线一体化连接，可以较好地解决以上的问题。如图1、2所示，一体化智能天线将RRU与智能天线采用盲插式接头结合在一起，天线与RRU无需电缆连接，外形美观，施工便利；减少系统电缆连接，提高系统可靠性；减小射频损耗，提高系统性能；采用盲插式连接，方便安装、拆装，安装时间降低90％，便于施工与维护。因此，RRU一体化将是智能天线应用的发展重要趋势之一。

当然，我们也应当看到，RRU一体化天线虽然解决了应用中的一些问题，但是有源系统和无源系统的结合，其可靠性必须引起足够重视。运营商一方面应分别对RRU和天线进行各项严格的可靠性试验，另一方面还应对二者的结合进行整体可靠性检测，同时还需要严格测试二者之间可靠拆卸和可靠装配的互操作性，这样才能保证一体化智能天线在网使用的稳定性，确保网络系统的质量。

智能天线的电调技术

随着TD网络应用的深入，智能天线采用电调技术成为了必然趋势。

一方面，在室外基站的覆盖方式中，2G的GSM、CDMA天线和3G的WCDMA、cdma2000天线都在大量采用电调天线。这是由于随着网络发展，无线环境越来越负杂，对网络整体规划和优化的频次越来越高，使得对天线垂直面下倾角的调整也越来越频繁。此时采用电调天线将大大提高工作效率，降低人工成本，避免人为失误。智能天线在水平面采用了业务波束扫描技术和广播波束赋形技术，这些是其它2G/3G天线所没有的。但是，在垂直面方向图中，智能天线的覆盖原理和方式与其它2G/3G天线是一致的。其它天线采用电调技术所带来和发挥的优势，在智能天线中也将被逐渐采用。

另一方面，TD网络的动态空间滤波和功率调配优势，在通信容量极高的城区可以得到淋漓尽致的发挥，但城区布网的特点是蜂窝较密，需要大量采用大倾角波束指向，而过大的机械下倾角会带来严重的波束畸变，造成覆盖区的重叠，容易产生干扰。

机械下倾天线的水平面波束宽度变化是，当下倾角大于4度以后，随着波束前方强度的减小，在±30度以上至±60度以内的角域，方向图电平并不同步下降，从而造成方向图3dB宽度展宽，相邻扇区交叉重叠过多，对干扰抑制不利。

电调下倾天线的水平面波束宽度变化是，当下倾角增大时，随着波束前方强度的减小，在±60度内的角域，方向图电平也在同步下降，从而保证了覆盖角域的稳定，对优化覆盖是有利的。

更重要的是，随着TD基站的大规模建设，许多智能天线亟需美化、隐蔽，如果按照惯性思维采用机械调整下倾角度，则美化天线整体将占据更大的空间体积（这是由于调整机械下倾需要在美化罩内预留施工空间，否则需要拆掉美化罩再调整），这给隐蔽工作带来更大的困难，很难让公众接受。而使用电调天线几乎可以忽略对机械下倾角的调整，从而可以对美化工作带来极大的便利。

综上所述，在未来TD网工程建设和优化中，电调智能天线将不可避免地登上舞台，成为智能天线技术进一步发展的主旋律。当然，设计和生产电调智能天线的难度远高于2G和其他3G系统的电调天线，这是由于实现智能天线的电调需要对8个阵列进行统一的调配，这就对天线生产厂的设计和生产能力提出了很高的要求。因此，实现电调智能天线的产业化还需要有很长的路要走。

智能天线的宽带技术

智能天线曾经支持的频段为A(1880M～1920MHz)、B(2010M～2025MHz),目前又引入了频段C (2300M～2400 MHz)。A/B/C三个应用频段共用一副宽带天线，这是发展趋势。但是多个波段的天线共用同一个物理结构，由于电磁边界条件随频率的变化，会导致不同频率上各项指标的离散偏移变化，是否需要将全部天线更换为宽带天线，应该权衡考虑。

根据仿真结果统计，在宽带设计时，单元的波束宽度、垂直面波束的指向精度、广播波束的60度边缘电平下降、60度业务波束扫描的指向精度等指标的离散性是很大的。考虑到上述仿真结果仅仅作为简化辐射参数模型而得到，实际工程中，还要考虑到馈电网络的频率离散特性、天线互耦的频率响应、天线有源阻抗的实际失配状态，以及实际加工、装配的误差，在所有这些因素下，宽带天线指标的频率离散特性还将加大。

因此，在能够确定不使用C频段的场景，运营商可以考虑采用只支持AB频段的窄带智能天线。这样，在简化设计的同时，指标离散性可以缩小，从而将智能天线的性能优势最大发挥，在一定程度上改善网络性能。

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