六陣元智能天線解決方案 - 全文

　　智能天線是TD-SCDMA系統(tǒng)中一項關鍵技術(shù)，在2006年的規(guī)模試驗網(wǎng)中，8陣元智能天線因尺寸較大問題引起了眾多的討論，通過仿真和測試驗證，優(yōu)化的6陣元智能天線是縮小天線尺寸并確保網(wǎng)絡性能的最佳方案。

　　智能天線是TD-SCDMA系統(tǒng)的一項關鍵技術(shù)，其基于空分復用（SDMA）原理，通過波束賦型為不同方向上的用戶分配相同的系統(tǒng)資源，成倍地提高系統(tǒng)容量、減少用戶干擾、擴大小區(qū)的覆蓋范圍、提高網(wǎng)絡的安全性以及實施用戶定位等。

　　智能天線實體是由多根天線陣元組成的天線陣列，通過調(diào)節(jié)各陣元的加權(quán)幅度和相位來改變陣列天線的方向圖，從而抑制干擾，提高信干比。

　　2006年以前，8陣元天線是業(yè)界普遍認為綜合性能較好的智能天線，但是在2006年的規(guī)模試驗網(wǎng)中，8陣元天線尺寸較大的問題引起了眾多的討論：

　　1.對安裝站點的天面要求高，工程施工困難；

　　2.不能充分利用2G系統(tǒng)站址資源；

　　3.站址協(xié)調(diào)困難從而影響工程進度。

　　基于以上原因，從2006年4月份開始，部分設備廠商和天線廠商開始推出6陣元天線的解決方案。

　　顯著降低工程要求和成本

　　通過對業(yè)內(nèi)智能天線廠家生產(chǎn)的6/8陣元天線的比較，可以看出6陣元智能天線在尺寸上比8陣元天線有明顯的減小，并提高風荷能力、減少了施工耗時。（見表一）

　　表一

　　按照表中的數(shù)據(jù)，對于規(guī)模為1000個基站（3000個扇區(qū)）的網(wǎng)絡建設，采用6陣元天線比8陣元天線約能節(jié)約9000多個工時。

　　此外，6陣元天線尺寸和重量的減少，對安裝的要求也降低了很多。下面我們以女兒墻安裝和8M增高架安裝這兩種典型的方式為例，對6/8陣元天線的安裝要求進行對比。（見表二）

　　表二

　　還是按照上述1000個基站（3000個扇區(qū)）的規(guī)模為例計算：

　　1.對于女兒墻安裝方式，可節(jié)約物料成本約150萬元和5萬多工時；

　　2.8M增高架安裝方式，可節(jié)約物料成本約900萬元和18萬多工時。

　　由此可見，6陣元天線在天線尺寸、工程施工（進度和成本）和安裝要求方面，具備明顯的優(yōu)勢。

　　優(yōu)化的6陣元天線性能分析

　　性能分析主要分為容量和覆蓋兩方面。

　　對于容量來說，6陣元天線和8陣元天線同為碼道受限系統(tǒng)，由仿真結(jié)果可知，在不考慮碼道資源受限的情況下，6陣元天線每時隙可支持9個話音用戶的極點容量，而TD-SCDMA系統(tǒng)實際上每時隙為16個碼道，最多支持8個話音用戶（每個話音用戶占2個碼道），因此，采用6陣元天線與8陣元天線在實際網(wǎng)絡容量上沒有任何差異。

　　對于覆蓋性能而言，由于都是上行受限，我們僅分析上行即可。由于6陣元天線（比8陣元天線）少了兩個陣元，天線賦型增益損失1.25dB。應該說，這 1.25dB的損失對密集市區(qū)覆蓋性能的影響幾乎可以忽略，但在郊區(qū)和農(nóng)村則會有比較明顯的影響。如果這個問題不解決，則6陣元天線只能在密集市區(qū)中采用，就無法在建網(wǎng)中大規(guī)模采用。

　　為了彌補因為陣元數(shù)量減少而帶來的賦性增益損失，設備廠家成功開發(fā)出了優(yōu)化的檢測算法并在實際系統(tǒng)中得到有效地采用，從而彌補了賦型增益的損失，使6陣元天線具有與8陣元天線相當（甚至略優(yōu)）的覆蓋性能。

　　以下是采用了6陣元天線優(yōu)化方案與8陣元天線的覆蓋性能的仿真比較。

　　近期，某運營商在其規(guī)模試驗網(wǎng)中對6/8天線的賦形能力、覆蓋能力、容量等指標進行對比測試。測試主要在密集市區(qū)、郊區(qū)和公路環(huán)境進行，其中密集市區(qū)在 11個基站（33個扇區(qū)）范圍內(nèi)進行測試，郊區(qū)和公路環(huán)境在3個基站（9個扇區(qū)）范圍內(nèi)進行了測試。路測數(shù)據(jù)采集主要采用定點測試（CQT）和驅(qū)車測試 （DT）兩種方法進行。

　　此次測試得出了以下結(jié)論：

　　*在業(yè)務覆蓋能力方面，無論CS12.2k語音業(yè)務或PS64k數(shù)據(jù)業(yè)務，6陣元天線（結(jié)合優(yōu)化算法）方案在密集市區(qū)與郊區(qū)公路環(huán)境的業(yè)務覆蓋性能略優(yōu)于8陣元天線；

　　*在小區(qū)容量方面，6陣元天線（結(jié)合優(yōu)化算法）與8陣元天線方案均能實現(xiàn)滿容量接入；

　　*對于弱覆蓋區(qū)域，采用6陣元天線（結(jié)合優(yōu)化算法）比采用8陣元天線性能更好一些。

　　因此，無論從仿真還是實測，都充分說明了6陣元天線在采用優(yōu)化算法的前提下，其組網(wǎng)性能與8陣元天線相比，完全沒有損失。

　　同時還需指出：

　　1.由于優(yōu)化算法的復雜性（其復雜性與天線陣元的數(shù)量呈指數(shù)關系）較高，該優(yōu)化算法無法在8陣元天線上采用；2.對于4陣元天線，與8陣元天線相比，其賦性增益損失為3dB，雖也可應用優(yōu)化算法，但經(jīng)研究，該優(yōu)化算法對性能的提升無法彌補3dB賦性增益損失帶來的影響。

　　6陣元天線解決方案在工程施工與成本方面具有明顯的優(yōu)勢，通過采用有效的優(yōu)化算法，其網(wǎng)絡性能與8陣元天線相比沒有損失。

　　因此，采用優(yōu)化算法后的6陣元天線方案是在“盡可能縮小天線尺寸同時確保網(wǎng)絡性能”要求下的最優(yōu)方案，應該成為此次大規(guī)模建網(wǎng)中室外宏覆蓋的主流應用。事實上，目前大部分系統(tǒng)廠商在其新推出的產(chǎn)品或后繼將推出的產(chǎn)品方案中，都采取了6陣元天線作為室外宏覆蓋的標準配置 。