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TD系列培训教材之—TD智能天线技术规范©2006CNTTR.AllRightsReserved.2内容概述规范提纲规范内容介绍©2006CNTTR.AllRightsReserved.3概述范围：TD-SCDMA智能天线阵列设备规范版本：V1.9.2企标共：302项；行标共对应185项企标对行标制定起到了积极促进左右企标的制定极大地推动和引导了智能天线技术发展由于智能天线技术发展的不成熟性，当前行/企标中的部分指标有待进一步通过网络运营验证©2006CNTTR.AllRightsReserved.4内容概述规范提纲规范内容介绍©2006CNTTR.AllRightsReserved.5规范提纲-1智能天线阵列的结构、原理、分类§智能天线的构造§智能天线的原理§智能天线的分类§智能天线的频段§智能天线各端口的标识方法©2006CNTTR.AllRightsReserved.6规范提纲-2电气性能要求§8/6/4path天线电气性能§垂直面波束赋形指标要求§阵列极化要求§阵列间距§匹配要求§增益系列化要求§广播波束宽度的约定§广播波束权值的约定©2006CNTTR.AllRightsReserved.7规范提纲-3天线校准网络要求§校准电路原理§校准网络性能要求§幅相误差对旁瓣抑制要求机械性能指标要求§共同指标要求§4/6/8path指标要求环境指标要求及适应性要求§环境指标要求§适应性要求©2006CNTTR.AllRightsReserved.8规范提纲-4可靠性要求天线美化要求§美化原则§天线美化类型及要求GPS接收天线要求附录§智能天线应用场景建议§电性能和环境测试要求§各类天线安装指导要求§天线系统改进指导意见§检测、标志、包装、存储©2006CNTTR.AllRightsReserved.9内容概述规范提纲规范内容介绍©2006CNTTR.AllRightsReserved.10智能天线原理介绍：Ø没有“智能”的天线.Ø只有“智能”的天线系统.智能天线系统的组成：1.天线阵列，2.使天线系统智能化的数字信号处理算法。©2006CNTTR.AllRightsReserved.11TD系统的智能天线系统架构©2006CNTTR.AllRightsReserved.12增大覆盖降低干扰提高容量能量集中空间方向性经济定位方式TD系统无线网络设计的新特点©2006CNTTR.AllRightsReserved.13传统天线的广播波束传统天线的业务波束智能天线的业务波束传统天线和智能天线的对比-定向定向天线的对比智能天线的广播波束©2006CNTTR.AllRightsReserved.14全向天线的对比传统天线的广播波束传统天线的业务波束智能天线的业务波束智能天线的广播波束传统天线和智能天线的对比-全向©2006CNTTR.AllRightsReserved.15圆阵天线赋形效果更稳定，线阵天线赋形效果随方向有更恶化的趋势智能天线圆阵和线阵的比较©2006CNTTR.AllRightsReserved.16DBF智能天线发射波束形成©2006CNTTR.AllRightsReserved.17TD-SCDMA智能天线算法介绍波束扫描法（GOB）将整个空间分为L个区域，并为每个区域设置一个初始角度。以各个区域的初始角度的方向向量为加权系数，计算接收信号功率，然后找到最大功率对应的区域，再将该区域的初始角度当作估计的到达角特征值分解法（EBB）对于整个波束空间，找到使接收信号功率最大的赋形权矢量。这通过对用户空间相关矩阵进行特征分解，找到最大特征值对应的特征向量即为权矢量©2006CNTTR.AllRightsReserved.18GOBGOB算法是一种固定波束扫描的方法当用户在小区中移动时，它通过测向确定用户信号的到达方向(DOA)，然后根据信号的DOA选取预先设定的波束赋形系数进行加权，将方向图的主瓣指向用户方向，从而提高用户的信噪比波束转换动态相控阵自适应天线阵信号干扰©2006CNTTR.AllRightsReserved.19EBB（EigenvalueBasedBeamforming）EBB算法是一种自适应的波束赋形算法，其方向图没有固定的形状，随着信号及干扰而变化。EBB算法目标：最小化其他用户信号干扰，最大化有用信号的能量。波束转换动态相控阵自适应天线阵信号干扰©2006CNTTR.AllRightsReserved.20两种算法的比较(1))(kIR)()()(kkxxHkwRw,θ,)(xxθ,2θ,mlkHllaRa=sp从减少对其他用户干扰的角度来说，EBB要明显优于GOB算法。对前面的GOB算法和EBB算法比较可以看出，GOB使期望用户接收功率最强。而EBB算法则是在使期望用户接收功率最大的同时，还要考虑对其他用户干扰的问题。另外，即使将简化为单位矩阵，EBB算法得到的也大于GOB算法的所以EBB算法的性能优于GOB算法。©2006CNTTR.AllRightsReserved.21两种算法的比较(2)从使得期望用户接收功率最大化的角度来说，在多径环境中，EBB算法也要优于GOB算法。GOB算法在波束赋形时只生成一个主波束，并把该主波束对准期望用户最强径方向，而EBB算法还考虑了用户的多径信息，它通过波束赋形生成几个较强的波束分别对准几条较强的多径，因而期望用户所得到的接收功率要大于仅用主波束对准最强径的情况。尤其在有几条强度接近的多径环境中，EBB的优势更为显著。©2006CNTTR.AllRightsReserved.22两种算法的比较(3)在GOB算法中，预先设定的波束赋形系数与阵列类型有关，因此在改变阵列类型（数目、分布）的时候（如由均匀线阵改为均匀圆阵），必须重新产生存储波束赋形系数。而EBB算法与阵列类型无关，因此在改变阵列类型的时候，无需重新配置或修改波束赋形程序，更为灵活。©2006CNTTR.AllRightsReserved.23两种算法的比较(4)GOB算法的性能还取决于预先存储的阵列响应矢量的角度分辨率，一般说来，预先存储的阵列响应矢量的角度分辨率越高，则GOB算法的性能越好，但同时存储量和搜索时的计算量的开销也随着增加。从计算复杂度的角度来说，GOB算法计算复杂度与预先存储的阵列响应矢量的角度分辨率有关；EBB算法中求解最大特征向量是用迭代递归的方法，计算量与迭代次数有关。EBB算法的复杂度和计算量高于GOB。©2006CNTTR.AllRightsReserved.24天线的分类定向智能天线工作频段：1880-1920ＭＨz、2010-2025ＭＨz、2300-2400ＭＨz单元数目：8列单元，6列单元，4列单元全向智能天线工作频段：1880-1920ＭＨz、2010-2025ＭＨz、2300-2400ＭＨz单元数目：8列单元、6列单元智能天线根据是否镂空设计分为：镂空型天线和非镂空型天线。©2006CNTTR.AllRightsReserved.25天线构造-定向1-天线罩2-金属反射板3-金属隔离条4-馈电网络5-幅射阵列6、7-校准网络和屏蔽盖8-射频接头©2006CNTTR.AllRightsReserved.26天线构造-全向包括：-支架：支撑盘、底盘、顶盖以及中轴-辐射阵列-校准网络-天线罩-射频接头©2006CNTTR.AllRightsReserved.27智能天线支持的频段定向天线可同时支持1880-1920ＭＨz、2010-2025ＭＨz两个频段。全向天线可以支持2010-2025ＭＨz频段。支持下述频段（可选）：工作频段：2300-2400MHz工作频段：同时支持2010-2025/2300-2400MHz©2006CNTTR.AllRightsReserved.28智能天线端口标识智能天线阵外部结构及基准轴坐标示意图（1～8为八列单元天线阵单元馈电端口）（a）全向智能天线阵列电下倾角x6业务波束指向θyz基准轴8123457CALϕ（b）扇区智能天线阵列业务波束指向基准轴电下倾角θϕxyz7812346CAL5©2006CNTTR.AllRightsReserved.298path定向智能天线-1通用参数工作频段a1880-1920MHz2010-2025MHz2300-2400MHz极化方式垂直极化端口数目8(辐射端口)＋1(校准端口)每端口连续波功率容量≥50W电下倾角预设值b0/3/6/9电下倾角精度±0.5°校准参数校准端口至各辐射端口的耦合度-26±2dB校准端口至各辐射端口的幅度最大偏差c0.7dB校准端口至各辐射端口的相位最大偏差c5º校准端口电压驻波比d1.5电路参数辐射端口电压驻波比e1.5辐射端口有源电压驻波比（工作区的所有扫描角内）f2相邻辐射端口之间隔离度20dB©2006CNTTR.AllRightsReserved.308path定向智能天线-2辐射参数单元波束水平面半功率波束宽度90o±10º(2010-2025)100o±10º(1880-1920)单元波束增益≥15dBi前后比（dB）l＞23广播波束水平面3dB波束宽度65o±5o广播波束增益g16dBi波束±60o边缘功率下降h9dB±2dB垂直面半功率波束宽度≥7o业务波束0o指向波束增益i23.5dBi0o指向水平面半功率波束宽度15o±55o指向波束增益j18.5dBi±55o指向水平面半功率波束宽度24.5o±55o指向水平面方向图副瓣电平-7dB±60o方向的功率下降（相对±55o波束）k＜1.5dB前后比28dB业务波束指向偏移(每15M频段范围)1.5o©2006CNTTR.AllRightsReserved.31垂直面波束赋形指标要求各类定向天线的各类方向图的赋形指标应满足如下要求：§上旁瓣抑制：-16dB。§下部第一零点填充：≥-18dB。各类全向天线的各类方向图的赋形指标应满足如下要求：§上旁瓣抑制：-12dB。§下部第一零点填充：≥-20dB。©2006CNTTR.AllRightsReserved.32阵列要求阵列极化要求阵列间距§对于1880-1920ＭＨz、2010-2025频段定向天线，阵列间距取λ/2。目前要求取75mm内容指标交叉极化比（轴向）15dB交叉极化比（±60度范围内）10dB©2006CNTTR.AllRightsReserved.33增益系列化要求指标原指标（参考）a增益+1dB增益-1.5dB增益-3dB单元波束增益（dBi）GeGe+1dBGe–1.5dBGe–3dB广播波束增益（dBi）GbGb+1dBGb–1.5dBGb–3dB0度扫描时的业务波束增益(dBi)Gs1Gs1+1dBGs1–1.5dBGs1–3dB最大扫描角时的业务波束增益(dBi)Gs2Gs2+1dBGs2–1.5dBGs2–3dB垂直面方向图半功率波束宽度（度）VhpbwVhpbw/1.26Vhpbw/0.7Vhpbw/0.5天线总高度（mm）HH*1.26H*0.7H*0.5注a:原指标的参考值从相应的表5-1~5-3中得到。©2006CNTTR.AllRightsReserved.34广播波束宽度的约定§在天线器件支持广播波束赋形权值参数可满足半功率宽度达到65o±5o下的性能要求基础上，在不更改硬件的前提下可以满足系统进行30度、90度及120度水平面半功率波束的广播波束赋形的要求。项目30度65度90度120度误差范围±3o±5o±8o±10o增益变化（以65度增益为基础）+1.50-1-1.5©2006CNTTR.AllRightsReserved.35广播波束权值的约定要求天线厂商可向运营商提供下述内容：§每个阵列的（每个频段，取高中低三个频点）水平单元方向图，实测方向图精度可以达到0.5度，误差小于0.5dB。§每个阵列的默认最优权值（基于频段）其他类型的权值由系统厂商根据自身设备功能情况（如，容灾情况下的权值要求）自行计算。©2006CNTTR.AllRightsReserv