基站天線及TD－SCDMA智能天線發(fā)展趨勢

基站天線是移動通信系統(tǒng)的重要組成部分，其特性直接影響整個無線網(wǎng)絡(luò)的整體性能，由于基站數(shù)量巨大，基站天線的使用量就更大。隨著網(wǎng)絡(luò)覆蓋和容量的不斷增加，目前我國移動通信基站數(shù)已經(jīng)超過60萬個，以每個基站3面天線計(jì)算，我國基站天線保有量已超過180萬套，這使得在很多地方基站天線林立，基站天線的視覺污染也越來越受到重視，又由于長時間的室外應(yīng)用，使得基站天線的維護(hù)量也日趨繁重。由于天線的重要性，使得各方面都越來越重視基站天線的具體解決方案。

?? 1、我國當(dāng)前基站天線發(fā)展?fàn)顩r

?? 在基站天線的應(yīng)用方面，隨著站址資源的稀缺，使得基站天線要適用于各種環(huán)境場所；由于人們對視覺和電磁污染的重視程度越來越高，使得目前基站天線的偽裝和美化成為必不可少的手段；由于人們對高質(zhì)量、精細(xì)化的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化要求，促生了多種基站天線新的應(yīng)用方案；由于站址資源的稀缺，多系統(tǒng)共站，多系統(tǒng)共天線的問題也相應(yīng)的提了出來。

?? 在產(chǎn)業(yè)方面，隨著移動通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國基站天線也由網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期國外全部壟斷，發(fā)展到基本國產(chǎn)，由于競爭激烈和技術(shù)的發(fā)展，目前基站天線產(chǎn)品的價(jià)格已經(jīng)比初期價(jià)格下降了10多倍，基站天線產(chǎn)業(yè)面臨著過度競爭的局面。

?? 在技術(shù)方面，隨著移動通信技術(shù)的迅猛發(fā)展系統(tǒng)給天線提出了越來越高的要求，基站天線的小型化、寬帶、多頻段、高效率和更能適應(yīng)系統(tǒng)各種要求的天線仍然是當(dāng)前國內(nèi)外天線領(lǐng)域的重要研究課題，同時天線設(shè)計(jì)及應(yīng)用還要綜合考慮傳播、系統(tǒng)、工程和環(huán)境條件等方面的因素。

?? 在系統(tǒng)的演進(jìn)方面，隨著系統(tǒng)的演進(jìn)，作為系統(tǒng)的一部分，基站天線也隨系統(tǒng)而演進(jìn)。由于不同系統(tǒng)的差異，新的移動通信系統(tǒng)對天線性能提出了新的要求，這要求也帶動了基站天線技術(shù)的發(fā)展。

?? TD-SCDMA系統(tǒng)作為由我國提出的第三代國際移動通信標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在我國得到大范圍的應(yīng)用。智能天線作為TD-SCDMA系統(tǒng)的一大特點(diǎn)，不但保證了系統(tǒng)的正常工作，而且也提升了整個系統(tǒng)的性能。智能天線的波束形成技術(shù)不是很新的技術(shù)，波束形成技術(shù)在雷達(dá)和聲納系統(tǒng)中已經(jīng)有很多年的應(yīng)用。由于TD-SCDMA的特性，使得TD基站的輻射要低于普通移動通信系統(tǒng)，其輻射的電磁輻射流通密度，更遠(yuǎn)低于國家電磁輻射限制值，完全符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，“綠色環(huán)保”當(dāng)然也成為TD的一個主打詞。

?　目前，TD-SCDMA室外基站普遍采用了智能天線技術(shù)，其天線尺寸要比之前普通的2G天線大兩倍左右。根據(jù)調(diào)查，由于智能天線尺寸的增大使得公眾易形成新的輻射擔(dān)憂，TD基站天線的面子問題也是困擾基站建設(shè)的問題之一。問題的出現(xiàn)必然帶來新的解決方案，相關(guān)基站天線廠家在基站天線在小型化和美化方面做了大量的工作，取得了一些進(jìn)展。在剛剛閉幕的北京通信展上，TD基站天線在小型化和美觀化方面已經(jīng)取得很大進(jìn)展，可以預(yù)計(jì)，TD小型化基站天線和美觀化天線將在未來的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中起到越來越重要的作用。

?? 2、基站天線發(fā)展趨勢

?? 基站天線的小型化：就目前的天線技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r來講，天線的小型化、集成化可應(yīng)用很多種技術(shù)：如雙極化天線技術(shù)、介質(zhì)天線技術(shù)、多天線（MIMO）技術(shù)、有源天線技術(shù)、新型的電磁材料天線技術(shù)、等離子天線技術(shù)等。

?? 2.1、雙極化天線

?? 雙極化天線是一種組合的天線技術(shù)，它利用電磁波垂直極化的非相干性和移動通信系統(tǒng)電波傳輸?shù)亩嘟?jīng)等特點(diǎn)，組合了+45°和-45°兩副極化方向相互正交的天線并同時工作在收發(fā)雙工模式下。因此其最突出的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省單個定向基站的天線數(shù)量；一般GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)的定向基站（三扇區(qū)）要使用6根天線，每個扇形使用2根天線，空間分集，一副為收發(fā)共用天線、一副為單收天線，如果使用雙極化天線，每個扇形只需要1根天線。雙極化天線的使用同樣可以降低機(jī)械承載，方便天線的安裝，節(jié)省寶貴的天面資源，從而節(jié)省基建投資，同時使基站布局更加合理，基站站址的選定更加容易。

?? TD-SCDMA系統(tǒng)的雙極化智能天線借鑒了2G雙極化天線的經(jīng)驗(yàn)，在結(jié)構(gòu)上采用±45°正交極化單元代替普通智能天線的垂直極化單元。為了能較好地沿用原有的賦形算法，要求每組單元內(nèi)部滿足陣列特征，且兩組極化天線應(yīng)有較好的一致性。

?? 因?yàn)殡p極化智能天線彌補(bǔ)了普通智能天線的橫截面積大、天線體積大、優(yōu)化難度大、影響城市景觀等方面的問題。從面積來講，幾乎縮小了將近一倍，且系統(tǒng)覆蓋并沒有較大的損失，目前TD-SCDMA雙極化天線已經(jīng)是一些設(shè)備廠家進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋的理想選擇，并已在實(shí)際工程中大規(guī)模的應(yīng)用。

?? 2.2、一體化基站天線

?? 隨著移動網(wǎng)絡(luò)不斷的擴(kuò)容，基站數(shù)量不斷增加，這樣運(yùn)營商租用機(jī)房也相應(yīng)增加，又由于近來房屋租賃價(jià)格的上漲，這就帶來了運(yùn)營商運(yùn)維成本的增加。同時運(yùn)營商為了更好的服務(wù)用戶，還在不斷上馬新系統(tǒng)，如GSM900增加GSM1800系統(tǒng)，上馬新的3G系統(tǒng)，這些都會帶來新增機(jī)房的問題。一體化基站系統(tǒng)可將室內(nèi)基站設(shè)備轉(zhuǎn)移到室外，這樣就節(jié)省了室內(nèi)部分的空間，降低了成本，提高了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)速度。目前分布式基站（基帶光纖）和數(shù)字光纖直放站都可成為一體化基站天線的使用設(shè)備。作為基站拉遠(yuǎn)系統(tǒng)供用，數(shù)字光纖直放站用作載波池拉遠(yuǎn)，RRU可用作基帶池拉遠(yuǎn)。

?? 新一代分布式基站（基帶光纖）由RRU和BBU組成。RRU完成對射頻信號的濾波、信號放大和上下變頻處理并采用數(shù)字中頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)中頻模擬信號到基帶數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換處理，BBU采用能根據(jù)不同系統(tǒng)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對基帶信號的解調(diào)和擴(kuò)頻處理，各自獨(dú)立安裝，分開放置，通過光接口相連接，形成分布式基站形態(tài)。數(shù)字光纖直放站不同于以往的模擬光纖直放站，它將RF信號經(jīng)變頻處理變?yōu)橹蓄l數(shù)字信號，再通過光纖拉遠(yuǎn)進(jìn)行傳輸。基帶拉遠(yuǎn)技術(shù)和數(shù)字直放站技術(shù)的發(fā)展，使得BBU+RRU分布式基站解決方案和數(shù)字光纖直放站設(shè)備能夠?yàn)橐苿?a href="http://m.1cnz.cn/tongxin/" target="_blank">通信網(wǎng)絡(luò)提供可靠、低成本、快速建網(wǎng)的解決方案。一體化基站天線以及基站無機(jī)房化一直是人們追求的理想化目標(biāo)。

?? 2.3、介質(zhì)天線技術(shù)

?? 由于電磁波在不同的介質(zhì)傳播特性有所不同，介質(zhì)的存在就會影響電磁波的傳播，介質(zhì)天線應(yīng)用就是利用這些特性，介質(zhì)天線是一種用低損耗高頻介質(zhì)作為填充材料，結(jié)合適當(dāng)?shù)奶炀€結(jié)構(gòu)，在選擇適當(dāng)形狀、介電常數(shù)以及饋電方式的情況下,介質(zhì)諧振器可以作為天線來使用，其一大優(yōu)點(diǎn)就是可以有效的降低天線的幾何尺寸，這也正是目前智能天線所急于解決的問題。那么將介質(zhì)天線和智能天線結(jié)合是不是就可以產(chǎn)生幾何尺寸較小的介質(zhì)智能天線來呢，答案是肯定的。如果我們能發(fā)揮介質(zhì)天線的體積小，方向性好等有點(diǎn)；同時克服介質(zhì)天線的損耗問題，提高介質(zhì)天線的效率，將介質(zhì)智能天線應(yīng)用到實(shí)際是完全有可能的，一些研究和生產(chǎn)單位已經(jīng)對此進(jìn)行了相關(guān)的研究和探討，做出可用于實(shí)際的尺寸較小的介質(zhì)智能天線產(chǎn)品，當(dāng)然這也意味著一些市場和機(jī)遇。

?? 對于一般系統(tǒng)的基站天線，小尺寸的天線不僅可以降低機(jī)械承載，方便天線的安裝，而且小型化天線還可以節(jié)省寶貴的天面資源，為多系統(tǒng)的天線共站提供了更加便利的條件。

?? 2.4、多天線（MIMO）技術(shù)

?? 多天線（MIMO）技術(shù)是未來系統(tǒng)發(fā)展的方向，天線屬于通信系統(tǒng)的一部分，天線技術(shù)必須服從系統(tǒng)演進(jìn)和發(fā)展的方向，在B3G和4G研究中，MIMO技術(shù)都是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。MIMO技術(shù)可以大大增加無線通信系統(tǒng)的容量，并有效改善無線通信系統(tǒng)的性能，非常適合未來移動通信系統(tǒng)中對高速率業(yè)務(wù)的要求。

?? MIMO技術(shù)在通信鏈路兩端均可使用多天線，發(fā)端將信源輸出的串行碼流轉(zhuǎn)換成多路并行子碼流，分別通過不同的發(fā)射天線元發(fā)送，接收方利用多徑引起的多個接收天線上信號的不相關(guān)性從混合信號中分離出各路子碼流。提高頻譜利用率和鏈路可靠性。帶來分集增益和復(fù)用增益。

?? 應(yīng)該指出的是使用多天線技術(shù)的系統(tǒng)，已經(jīng)不能簡單的用傳統(tǒng)的移動通信鏈路模型來模擬計(jì)算，這也有待于相關(guān)人員進(jìn)行更深入的研究和探索，這將對系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)產(chǎn)生一定的影響。進(jìn)一步地說，如果能將多天線技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)有移動通信的無線系統(tǒng)將又是一種突破，并會對今后無線網(wǎng)絡(luò)的布局產(chǎn)生一定的影響。

?? 移動通信技術(shù)的進(jìn)步推動了基站天線在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，通過新技術(shù)、新方案的應(yīng)用，移動通信系統(tǒng)將更趨于完善。基站天線的發(fā)展，發(fā)過來也使整個系統(tǒng)更趨于完善。