6、垂直面波束参数定义
根据第二代基站天线在应用过程中的经验,在标准中对全系列天线进行了完整的赋形天线的定义,对上旁瓣抑制和下零点填充进行了规定,提高了智能天线的性能,为网络规划和优化提供了有力的支持。在第二代天线标准中作为参考值的垂直面波束宽度在该标准中成了强制的指标,定义为≥6.5°。
7、单元波束定义
单元波束参数分为水平面半功率波束宽度和单元波束增益,它们在定向天线和全向天线的情况下有所不同。
对于定向智能天线,下行的业务窄波束和广播波束的实现都是由多个单元波束合成而来,上行的自适应波束也是对多个单元波束进行相关加权后形成的。由于定向智能天线典型覆盖120°扇区,因此,单元波束方向图的水平面半功率波束宽度应该有适当的范围限制。当波束宽度偏窄时,其±60°边缘的电平下降过多,造成业务波束扫描到±60°边缘时的增益也下降过多,同样,综合的广播波束在±60°边缘也呈现更低的电平;当波束宽度偏宽时,其±60°边缘的电平下降过少,单元波束更多能量进入相邻物理扇区产生额外干扰,同时单元波束的增益降低引起业务波束扫描和广播波束增益的同步降低。综合来看,单元波束的水平面半功率宽度应在90°~120°之间,拟定为100°±15°,如此可以包含更宽范围的系统对智能天线的要求。其中±15°的容差比较大,因为要考虑到物理边缘单元列的方向图边缘效应。相应地,根据限定的波束宽度,单元的波束增益也应该在一个合理的范围,并不是越高越好,拟定为≥14.5 dBi。
8、广播波束定义
广播波束参数在定向天线和全向天线的情况下有所不同:前者分为水平面半功率波束宽度、广播波束增益、波束在±60°边缘的功率电平下降;后者分为广播波束的平均增益和水平面方向图的圆度指标。
对于定向智能天线,下行的广播波束主要情况为覆盖120°的角域,其水平面半功率波束宽度在65°为宜,而波束在±60°边缘的功率电平下降在10 dB为宜,这样既不至于造成覆盖盲区,又可以避免对相邻物理扇区过多的信号重叠。根据水平面半功率波束宽度即可以合理地确定其广播波束增益。此外又增加了30°、90°和100°的广播波束宽度作为补充。
对于全向智能天线,下行的广播波束需要覆盖360°的角域,因此希望各列单元等幅等相馈电,以实现全向辐射的广播波束,根据系统的要求,其水平面方向图波束的圆度指标拟定为±1 dB,由于水平面方向图±1 dB的起伏,广播波束的增益也有起伏,考虑这一因素,拟定广播波束的平均增益为>8.5 dBi。
9、业务波束定义
业务波束参数在定向天线和全向天线的情况下有所不同,前者覆盖120°空域,后者覆盖360°空域。
定向天线的业务波束在扫描时,随着扫描角的增大,其增益越来越低,且波束宽度越来越宽,原因在于单元方向图波束离开阵面法向时的电平自然下降,因此需要限定在-60°~+60°整个波束扫描角范围内的波束增益、波束宽度及副瓣电平。另外,波束扫描的原理来自相控阵天线原理,它适用于阵列尺寸为无限大的情况,对于有限阵列,目前具体为8单元、6单元和4单元,波束实际扫描到±60°时,增益下降很多,其下降的结果超出了波束扫描未到±60°但趋于±60°时相应指向的波束在±60°的实际增益电平,因此,根据理论、仿真以及设计经验,8单元阵列波束实际扫描到±55°范围为好,±(55°~60°)的增益电平直接从±55。波束上读取;而4单元阵列波束实际扫描到±45°范围为好,±(45°~60°)的增益电平直接从±45°波束上读取。由此,根据扫描原理可定出相应的指标。
全向天线的业务波束在扫描时,则主要需要合理地规定其增益和半功率波束宽度指标。
上述几点体现出TD-SCDMA智能天线在当前应用场景下的技术特点,随着TD-SCDMA网络和智能天线技术的发展,该标准还可能做一些技术上的修订,以适应应用的需求。今后该部分标准的修订工作应该会包括以下几个方面:
●由于应用上的考虑,暂时没有2300~2400 MHz频段的指标定义,在商用逐步深入,技术日渐成熟的基础上,增加2300~2400 MHz频段的指标是必然的;
●双极化天线是本标准中没有涉及到的,业界对于双极化的研究并没有停止过,当研究成果在网络得到一定程度上的验证时,标准也会添加相应的内容;
●无论是技术指标定义还是参数值方面,小型化天线均有较大的变化,随着应用场景对天线小型化的要求,标准化的工作也将随之开展。
现在颁布是标准的第一部分天线部分,标准第二部分天线智能控制部分的起草工作正在紧张的准备中。天线智能控制部分是影响智能天线技术特点发挥的关键,也是整个标准工作的难点。这部分标准涉及的指标不会太多,主要是天线的跟踪性能、抗干扰性能等方面,这是影响整个网络性能的重要指标,所以在指标的定义和参数的确定方面是需要业界花大力气进行研究和讨论。
该标准包含国内相关单位的技术创新和自主知识产权,是我国移动通信天线及相关行业集体智慧的结晶,必将加速国内智能天线的产业化进程。随着产业化的规模发展,该标准可能影响到国际标准的制定,这样能极大地提高国内企业在国内外市场中的竞争力,并支撑我国科技创新,由电信大国走向电信强国。
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