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智能天线发展需符合“四化”要求、三大趋势
http://www.cww.net.cn 2009年7月22日 08:26 通信世界周刊
作 者:许森 何进
第三,动态信道分配。智能天线的引入提升了系统性能,也给DCA的策略和方案带来较大影响。智能天线的波束赋形实质是对不同用户的信号在空间上进行区分,如果DCA在进行信道资源分配时,能够尽量把相同方向上的用户分散分配到不同时隙中,保证在同一个时隙内的用户分布在不同的方向上,这样可以充分发挥智能天线的空分功效,使多址干扰降至最小。因此,DCA功能增加了对用户空间信息的获取和处理功能。 智能天线面临五大挑战 在中国移动TD一期、二期建设过程中,智能天线初步体现了其优势,但也出现了很多问题,如智能天线遇到规模数量的用户时出现不稳定、天线体积过大存在不安全因素、天线实际效果低于理论预期、天线下倾不合理等。 笔者认为,当前智能天线技术遇到的主要挑战有:智能天线的校准、波束赋形的速度问题以及设备复杂性。 第一,智能天线的校准。智能天线,须具有对智能天线进行实时自动校准的技术,即根据电磁场理论中的互易原理,直接利用上行波束赋形。但对实际无线基站,每一条通路的无线收发信机不可能是全同的,而且,其性能将随时期、工作电平和环境条件等因素变化。如果不进行实时自动校准,则下行波束赋形将受严重影响。不仅不能发挥智能天线的优势,甚至完全不能通信。 第二,波束赋形的速度问题。由于用户终端的移动性,移动通信是一个时变的信道,智能天线是由接收信号来对上下行波束赋形,故要求TDD的周期不能太长。例如,当用户终端的移动速度达到100km/h时,其多普勒频移接近200Hz,用户终端在10ms内的位置变化达到28cm,在2GHz频段已超过一个波长,对下行波束赋形将带来巨大的误差。故希望将TDD周期进行缩减,以保证智能天线正常工作。如果要求此系统的终端能以更高的速度移动,则TDD上下行转换周期还应进一步缩短。 第三,设备复杂性。智能天线的性能将随天线阵元数目的增加而增加,但是增加天线阵元的数量将增加系统的复杂性。此复杂性主要是在基带数字信号处理的量将成几何级数递增。现在,CDMA系统在向宽带方向发展,码片速率已经很高,基带处理的复杂性已对微电子技术提出了越来越高的要求,这就限制了天线元的数量不可能太多。 第四,未达理论预期。理论上对智能天线的分析都是基于理想波束赋形这一结论,都是使用理想的DOA估计算法,但在实际环境中由于干扰、衰落、时延等影响,很大程度上恶化了DOA估计的准确性。系统负载越小,用户越分散,系统更能容忍波束赋形的偏差;而系统的负荷较大时,性能会出现明显的下降。市区环境由于发射密度高、波束指向明显不准确,导致智能天线的效果达不到理论预期。 第五,现阶段的主要目标是只保证连续覆盖、解决同频干扰问题,因此需要调整天线的下倾角,减少同频干扰,而大量的调整工作对智能天线电调化提出了需求。 “四化”之外的三大趋势 笔者认为,智能天线除了向中国移动提出的“四化”方向发展外,还呈现出3个主要趋势。 第一,多样化。3G有更多的标准,不同的标准对天线的要求有所不同。不同厂家对于智能天线都已开发出多样化的产品,有全向天线、定向型天线、八阵元、六阵元等,这些天线都已在实验网以及一、二期的建设中得到了应用。 第二,集成化、一体化。业内已推出天线一体化RRU,将天馈系统与RRU集成于智能天线,有效解决了天线馈线多和RRU安装外形突出的问题,在减少损耗的同时收到了节能环保、降低建站成本的效果,也方便了站址选择。目前天线一体化RRU在TD二期工程的部分城市规模部署后,效果较好。随着城区站址资源的日趋紧张,预计天线一体化RRU在TD后续建设中会有更大规模应用。在后续技术演进上,RRU和天线系统平滑升级,当TD-LTE与TD采用相同的频段,天线可复用,RRU软件升级支持LTE。 第三,美化天线。智能天线的体积相比2G更大,其选址更难并极大地影响了市政建设的美观性,有可能引来更多居民投诉和人们对基站辐射的担心。美化天线作为帮助运营商争取站址资源的策略之一,具有无线网络覆盖和环境、社会和谐的三重功能。因此美化天线一直是近年来智能天线发展的一个新趋势,运营商对TD智能美化天线的市场需求明显增多。 [1] [2] 编 辑:周桂军
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