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。

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

TD雙工采用同頻段不同時間分配給上下行工作，實現(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時隙提供下行公共信道面對覆蓋小區(qū)內(nèi)的每一個終端用戶，無論是正在上下行通信中還是待機狀態(tài)，TS1-TS6時隙主要用來提供業(yè)務(wù)信道面對小區(qū)內(nèi)正在進行上下行通信中的終端用戶。公共信道和某些業(yè)務(wù)信道需要同時面對每個終端用戶時可稱為廣播信道。 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陣元天線獨立波束在天線結(jié)構(gòu)和陣元電信號（幅值+相位）作用下電磁場矢量疊加而形成的，因而稱為賦形波束。陣元線陣排列板狀天線的特點之一是天線波束增益最大方向在線陣垂直正前方，此時波束最窄。在無線網(wǎng)絡(luò)中，天線結(jié)構(gòu)即其中各個陣元的相對位置是固定的，因此各個陣元上的電信號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，使我們認識到為滿足TD-SCDMA系統(tǒng)正常工作，智能天線的賦形波束在不同時隙是不同的，廣播信道要求覆蓋整個小區(qū)或小區(qū)覆蓋好壞決定于廣播時隙對應(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，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)框架具體實現(xiàn)方法：歸一化參量的權(quán)值表與天線水平面場圖對應(yīng)關(guān)系，和天線水平面場圖與覆蓋場景對應(yīng)關(guān)系，進而指明將來應(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”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單流信號強度，流與流完全不相關(guān)。因而在收發(fā)都多流時可以獲得流數(shù)倍的帶寬提升，收發(fā)流數(shù)不一樣時以流數(shù)最少一方流數(shù)倍的帶寬提升，同時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，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)特點在于：三極化吸頂天線結(jié)構(gòu)，包含三個相同天線振子，固定在支撐部件上的每一個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)，任意兩個天線振子之間相互正交，且每個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)板可獨立調(diào)整每一個天線振子上收發(fā)信號的幅值和相位。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)中實現(xiàn)MIMO傳輸?shù)娜滤悸?，共同推出LTE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：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、擴大覆蓋范圍，提升用戶體驗，體積小、施工方便等。

2、未來移動天線需要研究的內(nèi)容

2.1、未來移動天線發(fā)展方向

當前天面存在的問題：

1） 多家運營商、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；