智能天线是TD-SCDMA系统的一项关键技术，其基于空分复用（SDMA）原理，通过波束赋型为不同方向上的用户分配相同的系统资源，成倍地提高系统容量、减少用户干扰、扩大小区的覆盖范围、提高网络的安全性以及实施用户定位等。 智能天线实体是由多根天线阵元组成的天线阵列，通过调节各阵元的加权幅度和相位来改变阵列天线的方向图，从而抑制干扰，提高信干比。 2006年以前，8阵元天线是业界普遍认为综合性能较好的智能天线，但是在2006年的规模试验网中，8阵元天线尺寸较大的问题引起了众多的讨论： 1．安装站点的天面要求高，工程施工困难； 2．能充分利用2G系统站址资源； 3．站址协调困难从而影响工程进度。 基于以上原因，从2006年4月份开始，部分设备厂商和天线厂商开始推出6阵元天线的解决方案。 显著降低工程要求和成本 通过对业内智能天线厂家生产的6/8阵元天线的比较，可以看出6阵元智能天线在尺寸上比8阵元天线有明显的减小，并提高了风荷能力、减少了施工耗时。详细数据请见表1。 按照表1中的数据，对于规模为1000个基站（3000个扇区）的网络建设，采用6阵元天线比8阵元天线约能节约9000多个工时。 此外，6阵元天线尺寸和重量的减少，对安装的要求也降低了很多，下面我们以女儿墙安装和8M增高架安装这两种典型的方式为例，对6/8阵元天线的安装要求进行对比（如表2）。 还是按照上述1000个基站（3000个扇区）的规模为例计算： 1．对于女儿墙安装方式，可节约物料成本约150万元和5万多工时； 2．8m增高架安装方式，可节约物料成本约900万元和18万多工时; 由此可见，6阵元天线在天线尺寸、工程施工（进度和成本）和安装要求方面，具备明显的优势。 优化的6阵元天线性能分析 性能分析主要分为容量和覆盖两方面。 对于容量来说，6阵元天线和8阵元天线同为码道受限系统，由仿真结果可知，在不考虑码道资源受限的情况下，6阵元天线每时隙可支持9个话音用户的极点容量，而TD-SCDMA系统实际上每时隙为16个码道，最多支持8个话音用户（每个话音用户占2个码道），因此，采用6阵元天线与8阵元天线在实际网络容量上没有任何差异。 对于覆盖性能而言，由于都是上行受限，我们仅分析上行即可。由于6阵元天线比8阵元天线少了两个阵元，天线赋型增益损失1.25dB。应该说，这1.25dB的损失对密集市区覆盖性能的影响几乎可以忽略，但在郊区和农村则会有比较明显的影响。如果这个问题不解决，则6阵元天线只能在密集市区中采用，就无法在建网中大规模采用。 为了弥补因为阵元数量减少而带来的赋型增益损失，设备厂家成功开发出了优化的检测算法并在实际系统中得到有效采用，从而弥补了赋型增益的损失，使6阵元天线具有与8阵元天线相当（甚至略优）的覆盖性能。 以下是采用了6阵元天线优化方案与8阵元天线的覆盖性能的仿真比较。 近期，某运营商在其规模试验网中对6/8天线的赋形能力、覆盖能力、容量等指标进行对比测试。测试主要在密集市区、郊区和公路环境进行，其中密集市区在11个基站（33个扇区）范围内进行测试，郊区和公路环境在3个基站（9个扇区）范围内进行了测试。路测数据采集主要采用定点测试（CQT）和驱车测试（DT）两种方法进行。 此次测试得出了以下结论： 在业务覆盖能力方面，无论CS12.2kbit/s语音业务或PS64kbit/s数据业务，6阵元天线（结合优化算法）方案在密集市区与郊区公路环境的业务覆盖性能略优于8阵元天线； 在小区容量方面，6阵元天线（结合优化算法）与8阵元天线方案均能实现满容量接入； 对于弱覆盖区域，采用6阵元天线（结合优化算法）比采用8阵元天线性能更好一些。 因此，无论是从仿真还是实测，都充分说明了6阵元天线在采用优化算法的前提下，其组网性能与8阵元天线相比，完全没有损失。 我们同时需指出： 1．由于优化算法的复杂性（其复杂性与天线阵元的数量呈指数关系）较高，该优化算法无法在8阵元天线上采用； 2．4阵元天线与8阵元天线相比，其赋性增益损失为3dB，虽也可应用优化算法来补救，但经研究，该优化算法对性能的提升无法弥补3dB赋性增益损失带来的影响。 表1 6阵元智能天线尺寸 <>LGROUP> | | 6阵元天线 | 8阵元天线 | 差值比 | | 外形尺寸 | 1350×506×70 | 1347×650×110 | 减少50% | | （高×宽×深）mm | | 天线阵重量（kg） | 小于13 | 大于17 | 减少24% | | 最大风荷能力 | 60m/s | 55m/s | 增加9% | | 最大迎风面积(m2) | <0.74 | 平均0.86 | 减少14% | | 功耗(W) | <200 | >300 | 降低33% | | TPA数量 | 1 | 2 | 减少50% | | 施工耗时（小时） | 7 | 10 | | 表2 6/8阵元天线安装要求对比 | 型号 | 指标 | 6阵元天线 | 8阵元天线 | | 女儿墙型 | 要求女儿墙高度 | 0.8m | 1.2m | | (TPA/RRS抱杆安装) | 要求女儿墙强度 | 1.6MPA | 2.1MPA | | | 上膨胀螺栓抗拔力 | 4.3kN | 8kN | | 下膨胀螺栓抗拔力 | 3.0kN | 6.5kN | | 钢管直径 | φ76mm | φ89mm | | 物料成本比较（估算） | | | | 1100元 | 1600元 | | | 人工成本比较（工时） | | | | 25 | 42 | | | | | | | 8M增高架 | 钢管直径 | φ76mm | φ89mm | | （抱杆高度2M） | 抱杆支臂长度 | 1m | 1.2m | | | 物料成本比较（估算） | | | | 12000元 | 15000元 | | | 人工成本比较（工时） | | | | 240 | 300 | |
结论 6阵元天线解决方案在工程施工与成本方面具有明显的优势，通过采用有效的优化算法，其网络性能与8阵元天线相比没有损失。 因此，采用优化算法后的6阵元天线方案是在“尽可能缩小天线尺寸同时确保网络性能”要求下的最优方案，应该成为此次大规模建网中室外宏覆盖的主流应用。事实上，目前大部分系统厂商在其新推出的产品或后继将推出的产品方案中，都采取了6阵元天线作为室外宏覆盖的标准配置。 |
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