六陣元智能天線解決方案

智能天線是TD-SCDMA系統(tǒng)中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在2006年的規(guī)模試驗(yàn)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(yàn)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(luò)性能的最佳方案。

智能天線是TD-SCDMA系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其基于空分復(fù)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(kuò)大小區(qū)的覆蓋范圍、提高網(wǎng)絡(luò)的安全性以及實(shí)施用戶定位等。

智能天線實(shí)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(rèn)為綜合性能較好的智能天線，但是在2006年的規(guī)模試驗(yàn)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(duì)安裝站點(diǎn)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(jìn)度。

基于以上原因，從2006年4月份開始，部分設(shè)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(duì)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(fēng)荷能力、減少了施工耗時(shí)。（見表一）

表一

按照表中的數(shù)據(jù)，對(duì)于規(guī)模為1000個(gè)基站(3000個(gè)扇區(qū))的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，采用6陣元天線比8陣元天線約能節(jié)約9000多個(gè)工時(shí)。

此外，6陣元天線尺寸和重量的減少，對(duì)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(duì)6/8陣元天線的安裝要求進(jìn)行對(duì)比。（見表二）

表二

還是按照上述1000個(gè)基站(3000個(gè)扇區(qū))的規(guī)模為例計(jì)算：

　　1.對(duì)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(shí)；

　　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(shí)。

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

　　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(duì)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(shí)隙可支持9個(gè)話音用戶 的極點(diǎn)容量，而TD-SCDMA系統(tǒng)實(shí)際上每時(shí)隙為16個(gè)碼道，最多支持8個(gè)話音用戶(每個(gè)話音用戶占2個(gè)碼道)，因此，采用6陣元天線與8陣元天線在實(shí) 際網(wǎng)絡(luò)容量上沒有任何差異。

對(duì)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(gè)陣元，天線賦型增益損失1.25dB。應(yīng)該 說，這 1.25dB的損失對(duì)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(huì)有比較明顯的影響。如果這個(gè)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(bǔ)因?yàn)殛囋獢?shù)量減少而帶來的賦性增益損失，設(shè)備廠家成功開發(fā)出了優(yōu)化的檢測算法并在實(shí)際系統(tǒng)中得到有效地采用，從而彌補(bǔ)了賦型增益的損失，使6陣元天線具有與8陣元天線相當(dāng)(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(yùn)營商在其規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)中對(duì)6/8天線的賦形能力、覆蓋能力、容量等指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比測試。測試主要在密集市區(qū)、郊區(qū)和公路環(huán)境進(jìn)行，其中密 集市區(qū)在 11個(gè)基站(33個(gè)扇區(qū))范圍內(nèi)進(jìn)行測試，郊區(qū)和公路環(huán)境在3個(gè)基站(9個(gè)扇區(qū))范圍內(nèi)進(jìn)行了測試。路測數(shù)據(jù)采集主要采用定點(diǎn)測試(CQT)和驅(qū)車測試 (DT)兩種方法進(jìn)行。

此次測試得出了以下結(jié)論：

　　*在業(yè)務(wù)覆蓋能力方面，無論CS12.2k語音業(yè)務(wù)或PS64k數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，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(wù)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(shí)現(xiàn)滿容量接入；

　　*對(duì)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(shí)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(shí)還需指出：

　　1.由于優(yōu)化算法的復(fù)雜性(其復(fù)雜性與天線陣元的數(shù)量呈指數(shù)關(guān)系)較高，該優(yōu)化算法無法在8陣元天線上采用；2.對(duì)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(yīng)用優(yōu)化算法，但經(jīng)研究，該優(yōu)化算法對(duì)性能的提升無法彌補(bǔ)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(shì)，通過采用有效的優(yōu)化算法，其網(wǎng)絡(luò)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(shí)確保網(wǎng)絡(luò)性能”要求下的最優(yōu)方案，應(yīng)該成為此次大規(guī)模建網(wǎng)中室外宏覆蓋的主 流應(yīng)用。事實(shí)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(biāo)準(zhǔn)配置。