智能天线的信息化管理

传统天线包括智能天线都属于无源器件，由于不直接对天线供电，天线内部也没有可用于信息交互的电子电路和接口，在对天线的管理方面长期存在挑战与难题。当有源器件发生损坏时可以传送告警信息，同时有源器件也会同系统网管侧交互大量信息，这些都非常有利于通信设备的远端管理和维护；而天线作为无线通信的末端，该功能的缺失在一定程度上导致了天馈管理的混乱。

另一方面，智能天线不同于传统天线，“权值”是智能天线实现广播波束赋形的重要参数，且该参数同智能天线产品型号密切相关。每个智能天线必须从系统侧配置好正确的权值信息，才能最大程度发挥其性能。

现有的权值管理手段之一，是设立“权值版本管理中心”，天线厂家将各型天线的最新版权值发给运营商的管理网站，由运营商作为权值的出口，网站的后台数据库存储各个厂家的各型天线的权值；在建站时，各主设备厂家的OMC从网站读取权值，并下载到基站内存储；通过输入厂家型号、波束宽度等信息，从基站的存储信息中可以得到权值信息。

现有方案虽然解决了厂家权值信息种类多的统一管理问题，但易出错的环节并未有效解决，且目前还没有出现全国统一的权值管理平台，因此管理难度很大，主要体现在以下方面：

— 天线安装信息混乱，导致部署的天线类型、厂家与规划不符；

— 施工安装后，上报信息不准确；

— 站点变动，原站点信息处理不及时，导致基本信息丢失；

— 操作人员错配数据。

为了实现更有效的智能天线信息管理，尤其是权值管理，智能天线设备可以内置信息化管理模块Remote e-Antenna Extension（简称RAE）来有效解决上述问题。RAE为内嵌于天线内部的电子模块，该模块遵从AISGv2.0系列标准，用于智能天线的信息化管理，涉及权值管理、天线频段、增益等重要数据管理。RAE内部可存储包括天线基础信息（如厂商名称、型号、支持频段、增益、方向图等）、天线权值库、工勘参数（如挂高，下倾角，方位角，地理位置等）、出厂测试记录等信息。除工勘以外的信息均可在出厂前预设；其中的天线权值库、工勘信息等可以在实际网络安装后通过后台网管系统进行更新。

目前，支持电调功能的智能天线设备已经支持该功能；主设备可以通过软件升级支持该功能并实现信息实时交互。

开站后或天线变更后，主设备可以自动读取并下载天线信息，并存储于本地。当主设备预存的天线信息与从天线侧读取的信息不一致时，可自动产生告警并自动应用正确的天线配置及权值信息，有效减少人工干预导致的配置错误问题。

另外，开站后维护人员可以通过网管后台把工勘信息写入天线RAE，便于日常管理与维护，解决目前天馈安装信息混乱问题。一旦批次天线出现问题，就可以及时调取天线位置信息。

RAE还可以辅助进行网优管理工作。RAE中存储的丰富天线特征信息，有利于开展自动化程度更高的网优工作。比如，从RAE获取天线单元方向图信息后，可以通过辅助工具自动合成满足特定覆盖需求所需要的波形。

总之，方便的信息化管理方式将极大提升智能天线的可管理水平，丰富网络优化的手段，提升网管效率，如图1所示。

智能天线在移动通信中的用途主要包括抗衰落、抗干扰、增加系统容量以及移动台的定位。

抗衰落：采用智能天线控制接收方向，天线自适应地构成波束的方向性，使得延迟波方向的增益最小，减少信号衰落的影响。智能天线还可以用于分集，减少衰落。

抗干扰：高增益、窄波束智能天线阵用于WCDMA基站，可减少移动台对基站的干扰，改善系统性能。抗干扰应用实质是空间域滤波。

增加系统容量：为了满足移动 通信业务的巨大需求，应尽量扩大现有基站容量和覆盖范围。要尽量减少新建网络所需的基站数量，必须通过各种方式提高频谱利用效率。方法之一是采用智能天线技术，用多波束板状天线代替普通天线。

实现移动台定位：目前蜂窝移动通信系统只能确定移动台所处的小区。如果基站采用智能天线阵，一旦收到信号，即对每个天线元所连接收机产生的响应作相应处理，获得该信号的空间特征矢量及矩阵，由此获得信号的功率估值和到达方向，即用户终端的方位。

早期的单极化智能天线面积较大（结构尺寸达1300mm×660mm×110mm），尤其是宽度巨大，给站址选取和工程安装造成很大难度。为了减小智能天线的结构尺寸，业界先后提出过6列单极化智能天线、紧缩型智能天线和镂空型智能天线等方案，后来又引入了4列双极化智能天线方案。4列双极化智能天线将±45极化的两列通道以“×”型组合，大大降低了智能天线的整体宽度，很大程度上解决了工程安装的难题，而性能上接近于单极化天线。目前智能天线基本上都采用双极化方式，如图1所示。

智能天线双极化之后，天线尺寸有了很大改观，但在密集城区的某些区域，天面资源非常有限，普通双极化天线仍然难以架设；另一方面，对于密集城区，站点间距小，对天线的增益要求不高，但对其覆盖的均匀性要求较高。在损失部分增益但保证天线基本性能的前提下，可以通过改进设计进一步降低天线尺寸，使其更易于在空间资源匮乏的站点安装。发展小型化天线（如图2所示）正是基于上述考虑。通过优化馈电网络等设计，小型化天线在尺寸减少一半的同时，增益仅降低约1.5dB。

从外场初步测试的情况来看，小型化天线的拉远距离与普通天线差距不大。按照站间距500m以内的密集城区来评估，小型化天线在覆盖能力和吞吐量方面与普通天线基本相当，其测试结果如图3和图4所示。

小型化天线在面积上仅有垂直极化8天线的24%，重量减轻了70%。由于外形轻巧，工程安装的难度大大降低，单人即可完成上站安装的全部过程，体现出极大的工程优势。