智能天線是TD-LTE及TD-SCDMA中的關(guān)鍵技術(shù)，其應(yīng)用水平直接影響著網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的優(yōu)劣。本文論述了智能天線在大范圍組網(wǎng)中廣播波束賦形應(yīng)用和技術(shù)創(chuàng)新技術(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量得到很大提升；多極化天線在TD-LTE室內(nèi)分布中的應(yīng)用，多極化室分天線獲得空間分集增加系統(tǒng)容量、擴(kuò)大覆蓋范圍，其體積小、施工方便；最后分析研究得出未來移動(dòng)天線發(fā)展方向，需要用好微小基站和智能天線的業(yè)務(wù)窄波束特點(diǎn)。

1、智能天線方面的研究成果及應(yīng)用

1.1、TD雙工+TD-SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)+智能天線特點(diǎn)

TD雙工采用同頻段不同時(shí)間分配給上下行工作，實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的信息收發(fā)。 TD-SCDMA系統(tǒng)采用圖1的幀結(jié)構(gòu)工作方式，即TS0時(shí)隙提供下行公共信道面對(duì)覆蓋小區(qū)內(nèi)的每一個(gè)終端用戶，無論是正在上下行通信中還是待機(jī)狀態(tài)，TS1-TS6時(shí)隙主要用來提供業(yè)務(wù)信道面對(duì)小區(qū)內(nèi)正在進(jìn)行上下行通信中的終端用戶。公共信道和某些業(yè)務(wù)信道需要同時(shí)面對(duì)每個(gè)終端用戶時(shí)可稱為廣播信道。 智能天線是多天線系統(tǒng)，目前使用最多的智能天線是陣元線陣排列板狀天線+權(quán)值控制系統(tǒng)。智能天線的波束是其中各個(gè)陣元天線獨(dú)立波束在天線結(jié)構(gòu)和陣元電信號(hào)（幅值+相位）作用下電磁場(chǎng)矢量疊加而形成的，因而稱為賦形波束。陣元線陣排列板狀天線的特點(diǎn)之一是天線波束增益最大方向在線陣垂直正前方，此時(shí)波束最窄。在無線網(wǎng)絡(luò)中，天線結(jié)構(gòu)即其中各個(gè)陣元的相對(duì)位置是固定的，因此各個(gè)陣元上的電信號(hào)變化將改變天線賦形波束的增益和形狀，如下圖1所示。

圖1-1智能天線工作原理與TD-SCDMA幀結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系圖

TD雙工+TD-SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)+智能天線特點(diǎn)，使我們認(rèn)識(shí)到為滿足TD-SCDMA系統(tǒng)正常工作，智能天線的賦形波束在不同時(shí)隙是不同的，廣播信道要求覆蓋整個(gè)小區(qū)或小區(qū)覆蓋好壞決定于廣播時(shí)隙對(duì)應(yīng)的波束，或叫廣播波束。

1.2、智能天線方面的技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用

智能天線波束賦形的權(quán)值調(diào)整，可用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及優(yōu)化中，以下是研究成果：

1） 廣播波束賦形技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

2） 廣播波束權(quán)值調(diào)整在鐵路沿線基站搬遷調(diào)整中的應(yīng)用

3） 智能天線廣播波束調(diào)整替代電調(diào)天線的技術(shù)

4） 用智能天線波束覆蓋高層建筑的新型天線研究

5） 廣播波束賦形反向確定權(quán)值的高維優(yōu)化算法研究

充分利用智能天線特點(diǎn)，創(chuàng)造性地提出TD-SCDMA智能天線廣播波束調(diào)整原理，調(diào)整技術(shù)框架。提出TD-SCDMA智能天線廣播波束調(diào)整技術(shù)框架具體實(shí)現(xiàn)方法：歸一化參量的權(quán)值表與天線水平面場(chǎng)圖對(duì)應(yīng)關(guān)系，和天線水平面場(chǎng)圖與覆蓋場(chǎng)景對(duì)應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而指明將來應(yīng)用的方法。TD-SCDMA智能天線廣播波束調(diào)整技術(shù)應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和規(guī)劃，并將成果進(jìn)行總結(jié)分析提升。多極化天線研究

1.3、TD-LTE系統(tǒng)與智能天線的關(guān)系

圖3 TD-LTE及TD-SCDMA幀格式

從圖3可以看出，TD-LTE的工作原理與前面說過的“TD雙工+TD-SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)+智能天線特點(diǎn)”有許多近似之處。不同之處在于TD-SCDMA沒有采用MIMO技術(shù)，天線工作在單流狀態(tài)，TD-LTE天線工作在多流狀態(tài)。這種多流要求每一流都能類似TD-SCDMA單流信號(hào)強(qiáng)度，流與流完全不相關(guān)。因而在收發(fā)都多流時(shí)可以獲得流數(shù)倍的帶寬提升，收發(fā)流數(shù)不一樣時(shí)以流數(shù)最少一方流數(shù)倍的帶寬提升，同時(shí)還能獲得空間分集帶來的容量增加和抗干擾性能提升以及覆蓋區(qū)域的擴(kuò)大。

1.4、三極化室分天線

為了更好的解決室內(nèi)分布系統(tǒng)中存在的施工難度大，改造難度大的問題，充分利用室內(nèi)多徑特點(diǎn)，我們提出了三極化天線應(yīng)用于室內(nèi)分布系統(tǒng)中，并給出了其基本結(jié)構(gòu)圖，見圖4；

圖4 三極化天線基本結(jié)構(gòu)圖

其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于：三極化吸頂天線結(jié)構(gòu)，包含三個(gè)相同天線振子，固定在支撐部件上的每一個(gè)天線振子輻射中心與鏡像反射接地板之間的垂直距離在可調(diào)，任意兩個(gè)天線振子之間相互正交，且每個(gè)天線振子極化方向與地平面構(gòu)成的角度值大小相同；每一個(gè)天線振子通過同軸電纜與饋電網(wǎng)絡(luò)板連接，饋電網(wǎng)絡(luò)板可獨(dú)立調(diào)整每一個(gè)天線振子上收發(fā)信號(hào)的幅值和相位。該天線結(jié)構(gòu)的另一種形式是X軸、Y軸、Z軸分別用λ/4單極子或λ/2單極子作為振子。

針對(duì)LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)改造的問題，利用變頻技術(shù)在單路分布系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)MIMO傳輸?shù)娜滤悸罚餐瞥鯨TE室內(nèi)“一線式”解決方案。

圖2.2-1 三極化室內(nèi)天線安裝布放系統(tǒng)示意圖

優(yōu)點(diǎn)：三路數(shù)據(jù)流后，如果終端是三路可提高傳輸速率，否則仍可獲得空間分集增加系統(tǒng)容量、擴(kuò)大覆蓋范圍，提升用戶體驗(yàn)，體積小、施工方便等。

2、未來移動(dòng)天線需要研究的內(nèi)容

2.1、未來移動(dòng)天線發(fā)展方向

當(dāng)前天面存在的問題：

1） 多家運(yùn)營商、多種制式、多業(yè)務(wù)形態(tài)共存；

2） 目前雜散頻段分配，但運(yùn)營商還過于追求重站址；

3） 造成天面天線種類多雜亂；

4） 覆蓋區(qū)域內(nèi)流量需求極不平衡。

由前面敘述可以看出未來移動(dòng)天線需要研究的主要內(nèi)容或發(fā)展方向有：

1） 多頻段天線，不但要求研究寬頻段振子，還要研究寬頻段振子組合或?qū)掝l段陣元、寬頻段陣列；

2） 多極化天線；