廣播波束賦形技術(shù)讓天線更“智能”

目前，寬帶無線通信系統(tǒng)需求大為增加。充分利用而不是抑制多徑傳播，進(jìn)一步開發(fā)空域資源，提高無線傳輸性能，即從常規(guī)天線向多天線系統(tǒng)演進(jìn)，成為必然發(fā)展趨勢。智能天線，在通信過程中動態(tài)調(diào)整各個天線單元激勵信號的相位和幅度，形成符合覆蓋區(qū)域要求的廣播波束和在空間針對用戶的業(yè)務(wù)波束，廣播波束可根據(jù)覆蓋區(qū)域要求設(shè)定或改變波束形狀，業(yè)務(wù)波束會隨用戶移動而移動，始終跟隨用戶。隨著智能天線理論在實(shí)際中應(yīng)用，如何更好的利用智能天線賦形的優(yōu)勢做好網(wǎng)優(yōu)，是一項(xiàng)全新的工作，也是亟須解決的問題。

TD 智能天線廣播波束賦形項(xiàng)目流程

傳統(tǒng)調(diào)整方法帶來工程實(shí)施難度

目前，傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)化工程參數(shù)調(diào)整方法還是機(jī)械調(diào)整天線傾角、方向角和掛高等方法，沒有考慮多陣元的聯(lián)合作用，以及智能天線在廣播波束和業(yè)務(wù)波束賦形方面的優(yōu)勢，而在單天線系統(tǒng)中，廣播波束與業(yè)務(wù)波束是一樣的，這樣會帶來一定的工程實(shí)施困難。主要表現(xiàn)在：1.現(xiàn)階段智能天線系統(tǒng)優(yōu)化未單獨(dú)考慮廣播波束與業(yè)務(wù)波束，不能充分發(fā)揮多智能天線優(yōu)點(diǎn)；2.智能天線尺寸和重量都比傳統(tǒng)單天線系統(tǒng)大，在進(jìn)行傾角，方向角和掛高等工程參數(shù)調(diào)整時有一定施工難度；3.現(xiàn)階段由于智能天線廣播波束未賦形，公共信道干擾問題還很嚴(yán)重，影響網(wǎng)絡(luò)覆蓋水平和服務(wù)質(zhì)量；4.在一些優(yōu)化存在困難的特殊場景，如高樓密集、高速公路等，如何通過網(wǎng)優(yōu)最大效能發(fā)揮智能天線系統(tǒng)的作用值得進(jìn)一步考慮。

作為一種多陣元系統(tǒng)，智能天線可通過調(diào)整其各天線陣元的激勵(權(quán)值，包含幅值和相位)，來使天線波束方向圖形狀變?yōu)橹付úㄊ�形狀，即�?shí)現(xiàn)所謂波束賦形，波束賦形分為業(yè)務(wù)波束賦形(業(yè)務(wù)時隙)和廣播波束賦形(廣播時隙)。

業(yè)務(wù)波束賦形是在業(yè)務(wù)時隙形成的，系統(tǒng)根據(jù)用戶的位置信息形成多個高增益窄波束動態(tài)地跟蹤多個期望用戶。接收模式下，來自窄波束之外的信號能被抑制；發(fā)射模式下，能使期望用戶接收的信號功率最大，同時使窄波束照射范圍以外的非期望用戶受到干擾最小。業(yè)務(wù)波束賦形現(xiàn)在采用的基帶算法主要有EBB(特征分解賦形算法)和GOB(固定波束賦形算法)。該技術(shù)的進(jìn)一步完善和推廣，將突出發(fā)揮TD智能天線賦形的功能，使TD較其他3G網(wǎng)絡(luò)更為靈活地建設(shè)優(yōu)化，滿足不同地貌、不同建筑、不同話務(wù)密度的覆蓋需求，有效提高TD的技術(shù)競爭力，從而提升民族通信技術(shù)品牌形象。

創(chuàng)新研究思路

TD智能天線廣播波束賦形研究項(xiàng)目開展過程如圖所示。

1.仿真軟件開發(fā)。權(quán)值仿真軟件對于項(xiàng)目開展是第一步，也是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要使用仿真軟件根據(jù)廠家提供的權(quán)值數(shù)據(jù)來生成仿真波形，從而具備進(jìn)行權(quán)值生成和核查的前提基礎(chǔ)。

2.暗室測試驗(yàn)證。微波暗室廣泛應(yīng)用于軍事和民用的高精度電磁場測試，可有效降低反射電波和外界干擾電波對測試的影響。暗室測試的目的是為了驗(yàn)證軟件仿真結(jié)果和暗室測試結(jié)果的一致性，從而驗(yàn)證軟件仿真效果的可靠性和權(quán)值數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.外場測試驗(yàn)證。外場測試驗(yàn)證是在暗室測試驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步在外場的特定場景下驗(yàn)證智能天線權(quán)值優(yōu)化調(diào)整對廣播波束覆蓋的影響，以及對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的提升。

4.現(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化。在暗室測試和外場測試驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，將智能天線廣播波束賦形技術(shù)用于TD現(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)的提升。

現(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化明確原則

通過對河北現(xiàn)網(wǎng)TD一期、二期基站權(quán)值數(shù)據(jù)進(jìn)行普查，發(fā)現(xiàn)權(quán)值設(shè)置混亂的現(xiàn)象比較普遍，問題發(fā)生是由于TD產(chǎn)業(yè)技術(shù)新、標(biāo)準(zhǔn)少。主要問題包括：部分基站的權(quán)值設(shè)置錯誤，造成覆蓋空洞和干擾問題嚴(yán)重；部分基站權(quán)值設(shè)置沒有依據(jù)覆蓋場景需求設(shè)置，如縣區(qū)半功率角應(yīng)設(shè)置90度，卻設(shè)置成120度，造成覆蓋區(qū)域過近，且對臨小區(qū)干擾嚴(yán)重；部分基站權(quán)值沒有根據(jù)天線的類型進(jìn)行設(shè)置，造成覆蓋畸形的產(chǎn)生。

針對這些問題河北移動提出了規(guī)劃、優(yōu)化的原則，如下：

智能天線權(quán)值的設(shè)置原則：1)對于密集城區(qū)，初期規(guī)劃應(yīng)采用65度的權(quán)值設(shè)置；2)對于開闊地帶，初期規(guī)劃應(yīng)采用90度的權(quán)值設(shè)置；3)對于特殊場景的覆蓋需求，應(yīng)規(guī)劃特殊的權(quán)值。

智能天線的使用原則：1)一個本地網(wǎng)建議使用最少數(shù)目的天線型號，便于維護(hù)、優(yōu)化；2)同一種天線型號需成片使用，避免不同型號的天線插花使用。

TD基站割接入網(wǎng)的注意事項(xiàng)：1)新建基站入網(wǎng)時，需核查智能天線的型號及權(quán)值參數(shù)；2)主設(shè)備廠家變更時，需注意智能天線權(quán)值的調(diào)整；3)基站的天線型號變更時，需注意智能天線權(quán)值的調(diào)整。