智能天線的信息化管理

傳統(tǒng)天線包括智能天線都屬于無源器件，由于不直接對天線供電，天線內部也沒有可用于信息交互的電子電路和接口，在對天線的管理方面長期存在挑戰(zhàn)與難題。當有源器件發(fā)生損壞時可以傳送告警信息，同時有源器件也會同系統(tǒng)網管側交互大量信息，這些都非常有利于通信設備的遠端管理和維護；而天線作為無線通信的末端，該功能的缺失在一定程度上導致了天饋管理的混亂。

另一方面，智能天線不同于傳統(tǒng)天線，“權值”是智能天線實現廣播波束賦形的重要參數，且該參數同智能天線產品型號密切相關。每個智能天線必須從系統(tǒng)側配置好正確的權值信息，才能最大程度發(fā)揮其性能。

現有的權值管理手段之一，是設立“權值版本管理中心”，天線廠家將各型天線的最新版權值發(fā)給運營商的管理網站，由運營商作為權值的出口，網站的后臺數據庫存儲各個廠家的各型天線的權值；在建站時，各主設備廠家的OMC從網站讀取權值，并下載到基站內存儲；通過輸入廠家型號、波束寬度等信息，從基站的存儲信息中可以得到權值信息。

現有方案雖然解決了廠家權值信息種類多的統(tǒng)一管理問題，但易出錯的環(huán)節(jié)并未有效解決，且目前還沒有出現全國統(tǒng)一的權值管理平臺，因此管理難度很大，主要體現在以下方面：

? 天線安裝信息混亂，導致部署的天線類型、廠家與規(guī)劃不符；

? 施工安裝后，上報信息不準確；

? 站點變動，原站點信息處理不及時，導致基本信息丟失；

? 操作人員錯配數據。

為了實現更有效的智能天線信息管理，尤其是權值管理，智能天線設備可以內置信息化管理模塊Remote e-Antenna Extension（簡稱RAE）來有效解決上述問題。RAE為內嵌于天線內部的電子模塊，該模塊遵從AISGv2.0系列標準，用于智能天線的信息化管理，涉及權值管理、天線頻段、增益等重要數據管理。RAE內部可存儲包括天線基礎信息（如廠商名稱、型號、支持頻段、增益、方向圖等）、天線權值庫、工勘參數（如掛高，下傾角，方位角，地理位置等）、出廠測試記錄等信息。除工勘以外的信息均可在出廠前預設；其中的天線權值庫、工勘信息等可以在實際網絡安裝后通過后臺網管系統(tǒng)進行更新。

目前，支持電調功能的智能天線設備已經支持該功能；主設備可以通過軟件升級支持該功能并實現信息實時交互。

開站后或天線變更后，主設備可以自動讀取并下載天線信息，并存儲于本地。當主設備預存的天線信息與從天線側讀取的信息不一致時，可自動產生告警并自動應用正確的天線配置及權值信息，有效減少人工干預導致的配置錯誤問題。

另外，開站后維護人員可以通過網管后臺把工勘信息寫入天線RAE，便于日常管理與維護，解決目前天饋安裝信息混亂問題。一旦批次天線出現問題，就可以及時調取天線位置信息。

RAE還可以輔助進行網優(yōu)管理工作。RAE中存儲的豐富天線特征信息，有利于開展自動化程度更高的網優(yōu)工作。比如，從RAE獲取天線單元方向圖信息后，可以通過輔助工具自動合成滿足特定覆蓋需求所需要的波形。

總之，方便的信息化管理方式將極大提升智能天線的可管理水平，豐富網絡優(yōu)化的手段，提升網管效率，如圖1所示。

智能天線在移動通信中的用途主要包括抗衰落、抗干擾、增加系統(tǒng)容量以及移動臺的定位。

抗衰落：采用智能天線控制接收方向，天線自適應地構成波束的方向性，使得延遲波方向的增益最小，減少信號衰落的影響。智能天線還可以用于分集，減少衰落。

抗干擾：高增益、窄波束智能天線陣用于WCDMA基站，可減少移動臺對基站的干擾，改善系統(tǒng)性能?？垢蓴_應用實質是空間域濾波。

增加系統(tǒng)容量：為了滿足移動 通信業(yè)務的巨大需求，應盡量擴大現有基站容量和覆蓋范圍。要盡量減少新建網絡所需的基站數量，必須通過各種方式提高頻譜利用效率。方法之一是采用智能天線技術，用多波束板狀天線代替普通天線。

實現移動臺定位：目前蜂窩移動通信系統(tǒng)只能確定移動臺所處的小區(qū)。如果基站采用智能天線陣，一旦收到信號，即對每個天線元所連接收機產生的響應作相應處理，獲得該信號的空間特征矢量及矩陣，由此獲得信號的功率估值和到達方向，即用戶終端的方位。

早期的單極化智能天線面積較大（結構尺寸達1300mm×660mm×110mm），尤其是寬度巨大，給站址選取和工程安裝造成很大難度。為了減小智能天線的結構尺寸，業(yè)界先后提出過6列單極化智能天線、緊縮型智能天線和鏤空型智能天線等方案，后來又引入了4列雙極化智能天線方案。4列雙極化智能天線將±45極化的兩列通道以“×”型組合，大大降低了智能天線的整體寬度，很大程度上解決了工程安裝的難題，而性能上接近于單極化天線。目前智能天線基本上都采用雙極化方式，如圖1所示。

智能天線雙極化之后，天線尺寸有了很大改觀，但在密集城區(qū)的某些區(qū)域，天面資源非常有限，普通雙極化天線仍然難以架設；另一方面，對于密集城區(qū)，站點間距小，對天線的增益要求不高，但對其覆蓋的均勻性要求較高。在損失部分增益但保證天線基本性能的前提下，可以通過改進設計進一步降低天線尺寸，使其更易于在空間資源匱乏的站點安裝。發(fā)展小型化天線（如圖2所示）正是基于上述考慮。通過優(yōu)化饋電網絡等設計，小型化天線在尺寸減少一半的同時，增益僅降低約1.5dB。

從外場初步測試的情況來看，小型化天線的拉遠距離與普通天線差距不大。按照站間距500m以內的密集城區(qū)來評估，小型化天線在覆蓋能力和吞吐量方面與普通天線基本相當，其測試結果如圖3和圖4所示。

小型化天線在面積上僅有垂直極化8天線的24%，重量減輕了70%。由于外形輕巧，工程安裝的難度大大降低，單人即可完成上站安裝的全部過程，體現出極大的工程優(yōu)勢。