基站天線及TD－SCDMA智能天線發展趨勢

基站天線是移動通信系統的重要組成部分，其特性直接影響整個無線網絡的整體性能，由于基站數量巨大，基站天線的使用量就更大。隨著網絡覆蓋和容量的不斷增加，目前我國移動通信基站數已經超過60萬個，以每個基站3面天線計算，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用，使得基站天線的維護量也日趨繁重。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、我國當前基站天線發展狀況

?? 在基站天線的應用方面，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；由于人們對高質量、精細化的網絡優化要求，促生了多種基站天線新的應用方案；由于站址資源的稀缺，多系統共站，多系統共天線的問題也相應的提了出來。

?? 在產業方面，隨著移動通信產業的發展，我國基站天線也由網絡建設初期國外全部壟斷，發展到基本國產，由于競爭激烈和技術的發展，目前基站天線產品的價格已經比初期價格下降了10多倍，基站天線產業面臨著過度競爭的局面。

?? 在技術方面，隨著移動通信技術的迅猛發展系統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、高效率和更能適應系統各種要求的天線仍然是當前國內外天線領域的重要研究課題，同時天線設計及應用還要綜合考慮傳播、系統、工程和環境條件等方面的因素。

?? 在系統的演進方面，隨著系統的演進，作為系統的一部分，基站天線也隨系統而演進。由于不同系統的差異，新的移動通信系統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的發展。

?? TD-SCDMA系統作為由我國提出的第三代國際移動通信標準已經在我國得到大范圍的應用。智能天線作為TD-SCDMA系統的一大特點，不但保證了系統的正常工作，而且也提升了整個系統的性能。智能天線的波束形成技術不是很新的技術，波束形成技術在雷達和聲納系統中已經有很多年的應用。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，其輻射的電磁輻射流通密度，更遠低于國家電磁輻射限制值，完全符合環保標準，“綠色環保”當然也成為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，其天線尺寸要比之前普通的2G天線大兩倍左右。根據調查，由于智能天線尺寸的增大使得公眾易形成新的輻射擔憂，TD基站天線的面子問題也是困擾基站建設的問題之一。問題的出現必然帶來新的解決方案，相關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取得很大進展，可以預計，TD小型化基站天線和美觀化天線將在未來的網絡建設中起到越來越重要的作用。

?? 2、基站天線發展趨勢

?? 基站天線的小型化：就目前的天線技術發展狀況來講，天線的小型化、集成化可應用很多種技術：如雙極化天線技術、介質天線技術、多天線（MIMO）技術、有源天線技術、新型的電磁材料天線技術、等離子天線技術等。

?? 2.1、雙極化天線

?? 雙極化天線是一種組合的天線技術，它利用電磁波垂直極化的非相干性和移動通信系統電波傳輸的多經等特點，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雙工模式下。因此其最突出的優點是節省單個定向基站的天線數量；一般GSM數字移動通信網的定向基站（三扇區）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械承載，方便天線的安裝，節省寶貴的天面資源，從而節省基建投資，同時使基站布局更加合理，基站站址的選定更加容易。

?? TD-SCDMA系統的雙極化智能天線借鑒了2G雙極化天線的經驗，在結構上采用±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，要求每組單元內部滿足陣列特征，且兩組極化天線應有較好的一致性。

?? 因為雙極化智能天線彌補了普通智能天線的橫截面積大、天線體積大、優化難度大、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，且系統覆蓋并沒有較大的損失，目前TD-SCDMA雙極化天線已經是一些設備廠家進行網絡覆蓋的理想選擇，并已在實際工程中大規模的應用。

?? 2.2、一體化基站天線

?? 隨著移動網絡不斷的擴容，基站數量不斷增加，這樣運營商租用機房也相應增加，又由于近來房屋租賃價格的上漲，這就帶來了運營商運維成本的增加。同時運營商為了更好的服務用戶，還在不斷上馬新系統，如GSM900增加GSM1800系統，上馬新的3G系統，這些都會帶來新增機房的問題。一體化基站系統可將室內基站設備轉移到室外，這樣就節省了室內部分的空間，降低了成本，提高了網絡建設速度。目前分布式基站（基帶光纖）和數字光纖直放站都可成為一體化基站天線的使用設備。作為基站拉遠系統供用，數字光纖直放站用作載波池拉遠，RRU可用作基帶池拉遠。

?? 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字中頻技術實現中頻模擬信號到基帶數字信號的轉換處理，BBU采用能根據不同系統的特點實現對基帶信號的解調和擴頻處理，各自獨立安裝，分開放置，通過光接口相連接，形成分布式基站形態。數字光纖直放站不同于以往的模擬光纖直放站，它將RF信號經變頻處理變為中頻數字信號，再通過光纖拉遠進行傳輸。基帶拉遠技術和數字直放站技術的發展，使得BBU+RRU分布式基站解決方案和數字光纖直放站設備能夠為移動通信網絡提供可靠、低成本、快速建網的解決方案。一體化基站天線以及基站無機房化一直是人們追求的理想化目標。

?? 2.3、介質天線技術

?? 由于電磁波在不同的介質傳播特性有所不同，介質的存在就會影響電磁波的傳播，介質天線應用就是利用這些特性，介質天線是一種用低損耗高頻介質作為填充材料，結合適當的天線結構，在選擇適當形狀、介電常數以及饋電方式的情況下,介質諧振器可以作為天線來使用，其一大優點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。那么將介質天線和智能天線結合是不是就可以產生幾何尺寸較小的介質智能天線來呢，答案是肯定的。如果我們能發揮介質天線的體積小，方向性好等有點；同時克服介質天線的損耗問題，提高介質天線的效率，將介質智能天線應用到實際是完全有可能的，一些研究和生產單位已經對此進行了相關的研究和探討，做出可用于實際的尺寸較小的介質智能天線產品，當然這也意味著一些市場和機遇。

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

?? 2.4、多天線（MIMO）技術

?? 多天線（MIMO）技術是未來系統發展的方向，天線屬于通信系統的一部分，天線技術必須服從系統演進和發展的方向，在B3G和4G研究中，MIMO技術都是一項關鍵技術。MIMO技術可以大大增加無線通信系統的容量，并有效改善無線通信系統的性能，非常適合未來移動通信系統中對高速率業務的要求。

?? MIMO技術在通信鏈路兩端均可使用多天線，發端將信源輸出的串行碼流轉換成多路并行子碼流，分別通過不同的發射天線元發送，接收方利用多徑引起的多個接收天線上信號的不相關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。帶來分集增益和復用增益。

?? 應該指出的是使用多天線技術的系統，已經不能簡單的用傳統的移動通信鏈路模型來模擬計算，這也有待于相關人員進行更深入的研究和探索，這將對系統的無線網絡建設產生一定的影響。進一步地說，如果能將多天線技術應用現有移動通信的無線系統將又是一種突破，并會對今后無線網絡的布局產生一定的影響。

?? 移動通信技術的進步推動了基站天線在網絡中的應用，通過新技術、新方案的應用，移動通信系統將更趨于完善。基站天線的發展，發過來也使整個系統更趨于完善。