四网协同下室外天馈系统解决方案

张科

（中国移动通信集团设计院有限公司广东分公司，广州 510623）

四网协同下室外天馈系统解决方案

张科

（中国移动通信集团设计院有限公司广东分公司，广州 510623）

当前TD-LTE逐渐步入规模建设轨道，而由于GSM、TD-SCDMA、WLAN和LTE四网的协同发展需要，多系统天馈共用天面的情况非常普遍。本文首先介绍四网协同的大环境下，天馈系统的发展演进过程；同时重点研究天线的内置合路及独立电调下倾特性，评测若干种新型天线的性能及应用场景，进而为解决四网协同下天馈系统建设提供参考依据。

室外天馈；四网协同；内置合路；独立电调

进入4G时代，几乎每家电信运营商都需要不同系统、不同类型的天线来满足其网络建设要求。中国移动运营（试验）了包括GSM、TD-SCDMA、WLAN、TD-LTE在内的4种无线通信网络，在一个天面同时建设多套系统的情况越来越普遍，在通常情况下，采用某两套或者几套系统合路、共用一个物理天线的方式。一方面减少对天面空间的需求，降低业主敏感程度；另一方面也节省了部分投资，但是这也带来了一个问题：在天面条件有限导致使用合路天线的情况下，如何最大程度地保证发射信号的质量。

同时，根据中国移动技术路标，移动接入网和无线接入网共包括GSM、TD-SCDMA、WLAN和 LTE 4张网络，其中LTE为支持 TD-LTE和FDD-LTE的融合网络。四网分别具有不同的覆盖能力和业务承载，其中GSM与TD-SCDMA网络以承载话音和低速率业务为主，属于基础网络；LTE和WLAN以承载高速数据业务为主，为移动互联网主营网络。这4张在中国移动未来发展将长期共存、互为补充并相互演进，其中GSM网络将逐步向FDD-LTE 演进，TD-SCDMA网络将逐步向TD-LTE演进。共用天馈的建设方式还必须满足四网协同的要求，即是符合不同网络的覆盖范围定位和业务承载能力，具备不同网络间独立调整优化的能力，并能够为将来相互演进做好预留。

1 当前四网的主流天线形态和演进方向

中国移动的第二代移动通信技术主要采用的是GSM/GPRS/EGPRS标准，主要工作在889～909 MHz/934～954 MHz、1 710～1 735 MHz/1 805～1 830 MHz两个频段，部分区域拥有1 850～1 880 MHz的临时频段。当前的主流天线形态有3种：GSM900系列、DCS1800系列、GSM900/DCS1800双频系列。GSM900系列频率范围覆盖790～960 MHz，支持GSM900、LTE 800、CDMA800等制式；DCS1800系列频率范围覆盖1 710～2 690 MHz，支持DCS1800、UMTS 2100、LTE 2600等制式。

TD-SCDMA系统是中国移动使用的第三代移动通信标准，其工作频段主要包括A频段15 MHz（2 010～2 025 MHz）和 F频段20 MHz（1 880～1 900 MHz），同时还包括仅用于室内覆盖的E频段共50 MHz（2 320～2 370 MHz），但目前室内尚未使用该频段。TDSCDMA天线的主要类型为8通道智能天线，目前智能天线已经实现双极化、宽带化、小型化技术的融合发展，从TD-SCDMA 3期建设开始，基于1 880～1 920/2 010～2 025/2 300～2 400 MHz频段(F/A/E)的宽带双极化天线已广泛应用。

TD-LTE是中国移动4G先期启用的通信系统，其主要工作频段为D频段（2 500～2 690 MHz），此外1 880～1 900 MHz也用于TD-LTE 规模试验室外覆盖。2 320～2 370 MHz频段用于TD-LTE室内覆盖使用。与TD-SCDMA类似，目前LTE主流天线形态也是8通道智能天线，在一些特殊场景（补盲补热），使用了2通道天线。

WLAN是指基于IEEE802.11b/g(2.4 GHz频段)，802.11a(5.8 GHz频段)系列技术标准的无线局域网，由于WLAN主要覆盖场景为室内，在室外覆盖时多采用小型化天线，工作在2.4 GHz频段。

根据目前网络的发展情况，假设每基站有3个小区，那么在四网协同建设阶段将出现天面共建设15根天线的情况，这在当前的物业资源条件下是非常难以满足的。即便在有条件建设时，为保证天线与周边环境的和谐，大部分业主都提出了较高的天线美化要求。所以未来天线形态的演进方向主要体现在3个方面：宽带化，小型化，智能化。

天线的宽带化使得多系统共站以及多系统共天线成为可能，而考虑到观瞻性、新天线加入后铁塔基建的承重以及安装空间局限、节能减排等因素，天线及其组件的小型化已成为重点。此外，节能降耗和容量提升均要求网络频繁调整，天线波束指向的单站人工调整难以满足要求，这就使得天线演进朝着智能化发展，在将来能通过天线网管系统，远程地、统一高效地对天线参数进行调整。

2 四网协同下的天线技术要求及测试案例分析

为满足多系统共天馈建设需求，有效节省天面资源，同时实现不同网络能够独立优化，对四网协同下的室外天线主要提出两方面的要求：可独立远端电调、低插损（小于0.5 dB）内置合路。

电调智能天线是在TD-SCDMA建设阶段开发并推广应用的，之前的智能天线主要采用预置下倾和机械下倾相结合的方式来调整天线的下倾角。这种方式在工程应用中也暴露出一些缺点，比如调整下倾角困难，在网络优化的工程中，需要耗费大量的人力资源，调节效率低；由于采用机械下倾，站点在进行隐蔽（美化）工程时，隐蔽（美化）外罩需要预留较大的下倾角调节空间，造成隐蔽（美化）工程体积庞大；在大角度下倾时水平面覆盖产生畸变，且伴随交叉极化和主极化特性变差、水平面前后比与无下倾时趋势不一致等，如图1所示。

图1 不同下倾方式对水平覆盖的影响

电调智能天线可实现波束下倾角的连续动态调整；在安装时无需考虑下倾预留空间，简单可靠，且便于美化；此外，可用数据库保存各基站天线波束的调整方案和历史数据，便于结合远程监控分析和优化网络覆盖。

下面将通过若干个测试对内置合路及独立电调的FAD宽频天线性能进行分析。

2.1 FAD内置合路天线性能分析

测试目的：测试8端口TD-SCDMA/TD-LTE内置合路器天线性能，验证TD-SCDMA与TD-LTE共天线是否相互干扰，性能是否下降。

图2 内置合路连接方式

测试方法：分为两个步骤，单独开通TD-LTE与同时开通TD-SCDMA/TD-LTE对比信噪比，单独开通TD-SCDMA与同时开通TD-SCDMA/TD-LTE对比信噪比，连接方式如图2所示。

测试结果：如图3所示。

测试分析：从测试数据来看，单独开通TD-LTE时的信噪比，和同时开通TD-LTE/TD-SCDMA的信噪比，差异非常小，在正常的测试波动范围内。这说明，TD-LTE/TD-SCDMA共天线时，TD-SCDMA并没有对TD-LTE系统造成明显干扰。

测试结论：综合以上测试结果，在原有TDSCDMA站点升级TD-LTE的建设场景中，两个系统采用内置合路方式共站共天线是可行的。

2.2 独立电调FAD天线性能测试分析

测试目的：TD-SCDMA+TD-LTE独立双电调天线是一种新型天线，结构复杂，验证此款天线的性能，比较相对应的TD-SCDMA+TD-LTE内置合路器固定下倾角天线，性能如何，是否满足网络建设要求。

测试方法：安装TD-SCDMA+TD-LTE独立双电调天线及TD-SCDMA+TD-LTE内置合路器固定角天线，在相同倾角（前者电倾角，后者机械倾角）下的对比测试终端接收电平。

测试结果：如图4所示。

测试分析：根据天线性能参数，在TD-LTE频段独立电调天线比固定下倾天线增益要小1 dB。对比TD-LTE路测数据，独立电调天线的接收电平比固定角接收电平差异在0.5～1.33 dB之间，这说明独立电调天线性能正常。另外，TD-LTE的接收电平普遍比较弱，在近点为-80 dBm左右，远点已经低于-120 dBm，因此，为了避免信号进一步衰减，独立双电调天线不适合和集束电缆一起使用，以减少损耗。

图3 测试结果

图4 测试结果

根据天线性能参数，在TD-SCDMA频段独立电调天线比固定下倾天线增益要小0.5 dB。对比TD-SCDMA路测数据，独立电调天线的接收电平比固定角接收电平差异在0.17～1.08 dB，这说明独立电调天线性能正常。

测试结论：FAD独立电调天线在连接TDSCDMA/TD-LTE系统时工作正常，但TD-LTE信号覆盖稍弱，考虑能独立调节倾角以覆盖不同区域，适合应用在密集城区、网络优化调整较多的区域。

3 结语

根据四网协同下对天线系统的技术新要求，本文对内置合路方式、独立电调方式的多系统合路天线进行了测试研究分析，对于推动 FAD内置合路器天线现网应用，以及进一步推动FAD可独立电调智能天线产品成熟提供了科学的实验数据，有力支撑了未来多网融合共天馈建设的解决方案。

Outdoor antenna system solution under the coordination of four networks

ZHANG Ke
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Guangdong Branch, Guangzhou 510623, China)

Currently TD-LTE has begun the scale construction, and considering the needs of the coordination of GSM /TD-SCDMA/LTE/WLAN network, multi-system antenna using the same roof of the buildings are very common. This paper first introduces under the four network coordination environment, the development of antenna system evolution, while focusing on the built-in antenna combiner and independent electrical downtilt features, evaluation of several new antenna performance and application scenarios, and then provide a reference to solve the four network coordination outdoor antenna system.

outdoor antenna system; four network coordination; built-in antenna combiner; independent electrical downtilt

TN929.5

A

1008-5599（2013）08-0028-04

2013--7-30