智能天线对TD无线网络设计的影响

智能天线是TD-SCDMA系统的关键技术，其应用能有效降低干扰、提高系统容量和频谱效率，是TD-SCDMA系统宏基站的必选技术。智能天线的基本原理是把具有相同极化特性、相同方向特性及增益相同的多个天线阵元(例如8个)，按一定的排列方式，构成天线阵列。通过对多个天线阵元接收和发射的信号进行相位和幅度加权，控制并形成多个独立的波束，对多个用户实现定向发射和接收，针对不同信号传播环境而达到最优性能。智能天线技术既有与普通天线技术相同的地方，也有它特定的内容。

智能天线技术与普通天线技术的主要差异在于以下几点。天线尺寸大——智能天线尺寸规格远大于普通天线。从物理结构的角度看，多阵元智能天线基本可以看作是多个单阵元普通天线的捆绑，因此其物理尺寸远大于普通天线。以8阵元天线为例，天线尺寸约为1350mm×680mm，而普通天线仅在1320mm×220mm左右。

馈线多——由于每个阵元均需1根馈线与主机架相连，此外还有天线校准线1根，同时因供电和控制需要另有综合馈电线1根。以8阵元智能天线为例，每扇区馈线数量达10根之多。而采用普通天线技术的其他系统，则通常只需两根馈线。

天线设备复杂——智能天线馈线规格细，传输损耗大，因此在智能天线底部需要为每个阵元加挂1个放大器。即每个8阵元智能天线下面需要另挂8个放大器。

天馈设备重——因天馈设备规格大、数量多，其重量也远比普通天馈系统要大。一副智能天线约17.5kg，一个TPA约28kg，再加上馈线重量，一个扇区的天馈设备重达80kg～90kg。而一副普通天线重量仅为10kg左右，加上软跳重量，也不过10kg～15kg。

智能天线技术较普通天线技术的上述4大主要差异实际上是给工程设计、施工提出了更为苛刻的要求。最突出的几点主要表现在如下方面。

(1)对天线载体负载能力要求高。智能天线的迎风面积约达0.9m

2，相比于普通天线约0.3m2的面积，大出约3倍。同时TPA的迎风面积也有约0.2m2，高风压对天线支架的横向负荷提高3~4倍。另外因为天线重、馈线多、TPA外挂，也相应地增加了天线支架的垂直负荷。这一点对实际的工程设计影响非常大。

(2)天线美化难度大。普通天线的美化手段有很多种，但是这些用于小尺寸普通天线的美化办法往往并不适用于大尺寸的智能天线。

(3)走线架需求量大。30根馈线外加1条GPS线的布线量，对走线架是一个很大的挑战。3个扇区31条馈线(含GPS馈线1根)约需350mm宽的走线空间，也就是说需要一路独立的标准400mm宽走线架。

(4)馈孔需求量大。31条馈线需要穿墙而过，相应的馈孔数量配置必须能跟得上需求。如果按TD-SCDMA采用1/2″的馈线考虑，传统馈窗(馈孔径为7/8″)一般难以满足智能天线的过线需求。传统7/8″馈孔实际能通过的1/2″馈线仅为两条，也就是说馈孔需求总量高达16个，而目前移动机房普遍采用的馈窗也就是18孔而已。

(5)馈线保护难度大。一是防雷接地，31根馈线在室外均需多次接地；尤其是在室内接地这个环节，为达到更好的防雷效果，每根馈线均应加装防雷器。这些从空间需求和操作难度上看，都不是太容易处理的。二是防破坏保护，室外馈电线和采用BBU+RRU设备的光纤室外部分，容易受到人为破坏。

智能天线技术所产生的上述影响，直接导致了工程设计、施工难度的大幅提升。在实际工程中，需综合调用各个层面的可用手段加以解决。

(1)天线载体负荷问题。可以有两种解决思路：首先是严格控制可用载体类型，如美化杆等载体方式不允许用于智能天线。对于可用载体，应在严格的负荷能力验算基础上，采用更为坚实的载体用材、结构及加工加固方法。然后还可以立足于技术研发的底层，考虑如何在满足技术要求的前提下尽量减少天线阵元数量。天线阵元数降下来，TPA和馈线数也就降下来了，天线载体的横向和垂直负荷就会相应降低。

(2)天线美化问题。智能天线美化是一个难题，如果3个扇区的天线集中在一个美化体内，对美化体有很高的容积要求。所以可采用各扇区天线分别美化的方式，具体美化形式可以是仿柱、仿空调室外机等。如果因环境条件限制，只能集中美化的话，那么可采用粗壮底座的大型水塔或给整个天线表面架设围栅。目前业内的美化产品尚不成熟，还需要进一步研究。

(3)走线架及馈孔需求量大的问题。首先立足于条件许可的情况下，尽可能新增走线架及馈窗，这样做的好处是可以将TD-SCDMA的路由与已有路由相对独立开来，一方面不影响其它系统的扩容，一方面也便于TD-SCDMA的后期维护。但往往实际环境中不具备新增走线架和馈窗的条件，一种权宜的做法是共用原有走线架和馈窗，这样对走线的美观性方面会有所折损。而解决路由问题最好的办法，还是应该从研发的层面出发，通过集束馈线或光纤传送技术，尽量克服馈线过多的问题。目前业内已有成熟的此类产品。

(4)馈线保护难度大的问题。外挂的TPA需要供电，这就是室外用电。馈电线室外布放会面临恶劣室外环境的威胁，容易造成老化漏电问题。工程上宜进行防护设计，如用PVC管套装或采用铠装电缆等。另一个问题是馈线接地，尤其是集束馈线的接地，一定要配备专业的工具和熟练的技工。