智能天線的信息化管理用途

智能天線在移動(dòng)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(dòng)臺(tái)的定位。

抗衰落：采用智能天線控制接收方向，天線自適應(yīng)地構(gòu)成波束的方向性，使得延遲波方向的增益最小，減少信號(hào)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(dòng)臺(tái)對(duì)基站的干擾，改善系統(tǒng)性能?？垢蓴_應(yīng)用實(shí)質(zhì)是空間域?yàn)V波。

增加系統(tǒng)容量：為了滿足移動(dòng) 通信業(yè)務(wù)的巨大需求，應(yīng)盡量擴(kuò)大現(xiàn)有基站容量和覆蓋范圍。要盡量減少新建網(wǎng)絡(luò)所需的基站數(shù)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(shù)，用多波束板狀天線代替普通天線。

實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)定位：目前蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)只能確定移動(dòng)臺(tái)所處的小區(qū)。如果基站采用智能天線陣，一旦收到信號(hào)，即對(duì)每個(gè)天線元所連接收機(jī)產(chǎn)生的響應(yīng)作相應(yīng)處理，獲得該信號(hào)的空間特征矢量及矩陣，由此獲得信號(hào)的功率估值和到達(dá)方向，即用戶終端的方位。

傳統(tǒng)天線包括智能天線都屬于無源器件，由于不直接對(duì)天線供電，天線內(nèi)部也沒有可用于信息交互的電子電路和接口，在對(duì)天線的管理方面長期存在挑戰(zhàn)與難題。當(dāng)有源器件發(fā)生損壞時(shí)可以傳送告警信息，同時(shí)有源器件也會(huì)同系統(tǒng)網(wǎng)管側(cè)交互大量信息，這些都非常有利于通信設(shè)備的遠(yuǎn)端管理和維護(hù)；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(dǎo)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(quán)值”是智能天線實(shí)現(xiàn)廣播波束賦形的重要參數(shù)，且該參數(shù)同智能天線產(chǎn)品型號(hào)密切相關(guān)。每個(gè)智能天線必須從系統(tǒng)側(cè)配置好正確的權(quán)值信息，才能最大程度發(fā)揮其性能。

現(xiàn)有的權(quán)值管理手段之一，是設(shè)立“權(quán)值版本管理中心”，天線廠家將各型天線的最新版權(quán)值發(fā)給運(yùn)營商的管理網(wǎng)站，由運(yùn)營商作為權(quán)值的出口，網(wǎng)站的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)各個(gè)廠家的各型天線的權(quán)值；在建站時(shí)，各主設(shè)備廠家的OMC從網(wǎng)站讀取權(quán)值，并下載到基站內(nèi)存儲(chǔ)；通過輸入廠家型號(hào)、波束寬度等信息，從基站的存儲(chǔ)信息中可以得到權(quán)值信息。

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

? 天線安裝信息混亂，導(dǎo)致部署的天線類型、廠家與規(guī)劃不符；

? 施工安裝后，上報(bào)信息不準(zhǔn)確；

? 站點(diǎn)變動(dòng)，原站點(diǎn)信息處理不及時(shí)，導(dǎo)致基本信息丟失；

? 操作人員錯(cuò)配數(shù)據(jù)。

為了實(shí)現(xiàn)更有效的智能天線信息管理，尤其是權(quán)值管理，智能天線設(shè)備可以內(nèi)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(nèi)嵌于天線內(nèi)部的電子模塊，該模塊遵從AISGv2.0系列標(biāo)準(zhǔn)，用于智能天線的信息化管理，涉及權(quán)值管理、天線頻段、增益等重要數(shù)據(jù)管理。RAE內(nèi)部可存儲(chǔ)包括天線基礎(chǔ)信息（如廠商名稱、型號(hào)、支持頻段、增益、方向圖等）、天線權(quán)值庫、工勘參數(shù)（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(yù)設(shè)；其中的天線權(quán)值庫、工勘信息等可以在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)安裝后通過后臺(tái)網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行更新。

目前，支持電調(diào)功能的智能天線設(shè)備已經(jīng)支持該功能；主設(shè)備可以通過軟件升級(jí)支持該功能并實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)交互。

開站后或天線變更后，主設(shè)備可以自動(dòng)讀取并下載天線信息，并存儲(chǔ)于本地。當(dāng)主設(shè)備預(yù)存的天線信息與從天線側(cè)讀取的信息不一致時(shí)，可自動(dòng)產(chǎn)生告警并自動(dòng)應(yīng)用正確的天線配置及權(quán)值信息，有效減少人工干預(yù)導(dǎo)致的配置錯(cuò)誤問題。

另外，開站后維護(hù)人員可以通過網(wǎng)管后臺(tái)把工勘信息寫入天線RAE，便于日常管理與維護(hù)，解決目前天饋安裝信息混亂問題。一旦批次天線出現(xiàn)問題，就可以及時(shí)調(diào)取天線位置信息。

RAE還可以輔助進(jìn)行網(wǎng)優(yōu)管理工作。RAE中存儲(chǔ)的豐富天線特征信息，有利于開展自動(dòng)化程度更高的網(wǎng)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(dòng)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(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的手段，提升網(wǎng)管效率，如圖1所示。

早期的單極化智能天線面積較大（結(jié)構(gòu)尺寸達(dá)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(jié)構(gòu)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(shè)；另一方面，對(duì)于密集城區(qū)，站點(diǎn)間距小，對(duì)天線的增益要求不高，但對(duì)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(jìn)設(shè)計(jì)進(jìn)一步降低天線尺寸，使其更易于在空間資源匱乏的站點(diǎn)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(wǎng)絡(luò)等設(shè)計(jì)，小型化天線在尺寸減少一半的同時(shí)，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(yuǎn)距離與普通天線差距不大。按照站間距500m以內(nèi)的密集城區(qū)來評(píng)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(dāng)，其測試結(jié)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(xiàn)出極大的工程優(yōu)勢。