關(guān)于共建共享多頻天線的研究

魯娜

[摘要]為了解決運(yùn)營商在站點(diǎn)稀缺、天面空間受限地區(qū)尋址困難的問題，文章探討了運(yùn)營商共建共享多頻天線的技術(shù)要求、應(yīng)用場(chǎng)景、建設(shè)模式、運(yùn)營模式等，同時(shí)通過測(cè)試驗(yàn)證了使用多頻天線后各系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能。共建共享多頻天線為共建共享深入開展提供了更多的選擇方案，有助于進(jìn)一步降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，推動(dòng)共建共享進(jìn)程。

[關(guān)鍵詞]運(yùn)營商共建共享多頻天線

截至2011年3月底，中國電信cDMA用戶抵達(dá)1億。6月，諾基亞加入CDMA終端陣營，民間也開始有cDMA版iPhone 4出售。從CDMA發(fā)展之一角窺望出去，國內(nèi)全業(yè)務(wù)運(yùn)營商兩年來的深耕細(xì)作開始有明顯回饋。與此同時(shí)，歐洲第一張LTE商用網(wǎng)也于6月正式推出。國內(nèi)電信全業(yè)務(wù)運(yùn)營是否漸入佳境?國內(nèi)電信業(yè)是緊隨潮流風(fēng)向，還是安之若素根據(jù)實(shí)力不急不躁地謀求個(gè)性發(fā)展?這些問題或許終歸未如cDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、優(yōu)化、運(yùn)營以及用戶需求更務(wù)實(shí)。本刊今年陸續(xù)推出2月“TD-sCDMA網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與運(yùn)營專題”、4月“中國聯(lián)通3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展專題”，2011年國內(nèi)電信運(yùn)營商發(fā)展專題走筆至此，正好是第三部曲。本次專題意在以點(diǎn)帶面，管窺CDMA兩年來的發(fā)展和挑戰(zhàn)。

1引言

2008年工信部、國資委聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)電信基礎(chǔ)設(shè)施共建共享的緊急通知》(工信部聯(lián)通[2008]235號(hào)文)，要求運(yùn)營商間共建共享。共建共享對(duì)于深入貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，解決運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題，建設(shè)資源節(jié)約、環(huán)境友好型社會(huì)，減少電信重復(fù)建設(shè)，提高通信基礎(chǔ)設(shè)施利用率尤為重要。

在我國，多種通信制式共存。由于天面空間的限制，部分空間狹小的天面僅能安裝少量的天饋系統(tǒng)：同時(shí)公民環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，使架設(shè)多副天線的難度大大增加。多運(yùn)營商多系統(tǒng)共天饋有助于解決困擾運(yùn)營商的尋址困難、天面空間受限的難題。

本文根據(jù)目前CDMA多頻天線性能，結(jié)合共建共享室外基站多頻天線現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，探討中國電信移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)室外基站多頻天線建設(shè)過程中的技術(shù)方案、應(yīng)用場(chǎng)景、建設(shè)模式、運(yùn)維模式等，以期能為共建共享提供更多更好的選擇方案，進(jìn)一步降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，推動(dòng)共建共享進(jìn)程。

2共建共享多頻天線技術(shù)要求

2.1室外基站天線分類

目前移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中使用的室外基站天線可以分為以下三類：

◆單頻天線：其工作頻段僅覆蓋一個(gè)通信制式，內(nèi)部為單一的饋電及移相網(wǎng)絡(luò)，其內(nèi)部示意圖如圖1所示。

◆寬頻天線：其工作頻段覆蓋兩個(gè)或以上通信制式，但內(nèi)部仍為單一的饋電及移相網(wǎng)絡(luò)，即饋電及移相網(wǎng)絡(luò)被各頻段所共用，其內(nèi)部示意圖如圖2所示。

◆多頻天線：其工作頻段覆蓋兩個(gè)或以上通信制式，各頻段的陣列的饋電及移相網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立，故各陣列間可獨(dú)立設(shè)置下傾角。多頻天線又可區(qū)分為內(nèi)部不帶合路器及內(nèi)部帶合路器兩類，示意圖分別如圖3和圖4。

我國移動(dòng)通信系統(tǒng)制式、頻段眾多，不同場(chǎng)景不同系統(tǒng)對(duì)增益、波瓣寬度要求不同，組合起來共天饋的產(chǎn)品方案非常多。實(shí)際常用的共天饋系統(tǒng)大概可歸納為共天線共饋線和共天線不共饋線兩類，其中共天線共饋線根據(jù)共用天線的不同又可分為共寬頻天線共饋線和共多頻天線共饋線兩種。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中，應(yīng)根據(jù)使用場(chǎng)景和共建共享多頻天線的系統(tǒng)組合給出具體的建設(shè)方案。各種共天饋系統(tǒng)建設(shè)方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表1所示。

2.2多頻天線技術(shù)要求

鑒于多頻天線目前還沒有國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，建議多頻天線的性能指標(biāo)在滿足各運(yùn)營商企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，增加不同系統(tǒng)間的端口隔離度要求，以保證系統(tǒng)間無干擾共存。具體指標(biāo)需根據(jù)系統(tǒng)間隔離度要求和天線的工藝實(shí)現(xiàn)綜合考慮。目前來說多頻天線端口隔離度為30dB左右。

2.3合路器技術(shù)要求

在共用天饋系統(tǒng)中，合路器的選擇十分重要，其性能指標(biāo)如何將直接影響到系統(tǒng)性能的好壞。如合路器的隔離度決定系統(tǒng)間是否可無干擾共存；合路器的插入損耗過大會(huì)減小系統(tǒng)覆蓋范圍：合路器的輸入阻抗與天線的阻抗不匹配，會(huì)使駐波比數(shù)值過大，信號(hào)質(zhì)量下降。

不同的系統(tǒng)共用天饋，對(duì)合路器的隔離度要求有所不同，主要取決于系統(tǒng)間無干擾共存所需的隔離度。

3共建共享多頻天線測(cè)試

3.1測(cè)試環(huán)境

本次測(cè)試站點(diǎn)選擇安徽省電信公司、安徽省聯(lián)通公司共同建設(shè)的一個(gè)基站，其有二個(gè)獨(dú)立的機(jī)房，但兩家企業(yè)共用1 5米天線增高架。該基站周圍樓層較低，屬于近郊環(huán)境。試驗(yàn)共有電信CDMA800，聯(lián)通GSM900、GSM1800、WCDMA四個(gè)系統(tǒng)接入，分別對(duì)四個(gè)系統(tǒng)使用單頻天線(如圖5)、多頻天線不共饋線(如圖6)、多頻天線共饋線(如圖7)三種天饋方式建設(shè)，進(jìn)行覆蓋測(cè)試、話音業(yè)務(wù)測(cè)試、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)測(cè)試、干擾測(cè)試、網(wǎng)管KPI指標(biāo)監(jiān)測(cè)對(duì)比，以比較共用多頻天線前后系統(tǒng)的性能。

測(cè)試時(shí)選取多頻天線水平波瓣寬度和增益均與單頻天線指標(biāo)相同，每次測(cè)試保證單頻天線與多頻天線方向角、下傾角均相同。

3.2測(cè)試結(jié)果

對(duì)電信CDMA800、聯(lián)通GSM900、GSM1800、WCDMA的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，可以得到以下結(jié)論：

(1)從下行Ec／10、RxPower、上行TxPower的整體覆蓋效果圖來看，單頻天線與多頻不共饋線、多頻共饋線各項(xiàng)指標(biāo)覆蓋情況大致相同：

(2)從忙閑時(shí)話音業(yè)務(wù)的接通率、掉話率、話音質(zhì)量來看，多頻不共饋線、多頻共饋線的各項(xiàng)指標(biāo)與單頻天線均無明顯差異，均滿足網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行要求：

(3)從忙閑時(shí)數(shù)據(jù)下載速率結(jié)果來看，多頻不共饋線、多頻共饋線的各項(xiàng)指標(biāo)與單頻天線均無明顯差異：

(4)從相關(guān)KPI來看，使用多頻天線后的測(cè)試站點(diǎn)及周邊基站各項(xiàng)指標(biāo)與單頻天線時(shí)相比無明顯變化，均滿足網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行要求：

(5)從干擾測(cè)試結(jié)果來看，CDMA基站設(shè)備的雜散值優(yōu)于指標(biāo)限值，使用單頻天線系統(tǒng)間的隔離度是由空間隔離提供的，為了避免電信CDMA系統(tǒng)對(duì)聯(lián)通GSM系統(tǒng)造成干擾，建議兩系統(tǒng)天線水平隔離3米以上，或垂直隔離1米以上。使用多頻天線不共饋線系統(tǒng)間的隔離度是由多頻天線的端口隔離度提供的，本次試驗(yàn)多頻天線不同低頻端口間的隔離度為33dB，未造成電信CDMA和聯(lián)通GSM系統(tǒng)間干擾。使用多頻天線共饋線系統(tǒng)間的隔離度由合路器和天線端口共同提供，為了規(guī)避系統(tǒng)間相互干擾，需由具體共用多頻天線的系統(tǒng)間無干擾共存條件對(duì)合路器之間的隔離度提出要求。本次試驗(yàn)中使用多頻天線未造成系統(tǒng)間干擾。

4共建共享多頻天線指導(dǎo)原則

4.1應(yīng)用場(chǎng)景

共建共享多頻天線建議在天面空間受限、景區(qū)美化需求高、新增天線難度大的場(chǎng)景下使用。使用時(shí)多頻天線的方位角、下傾角應(yīng)與各運(yùn)營商單頻天線盡量保持一致。在各運(yùn)營商共建站點(diǎn)覆蓋一致的場(chǎng)景下，也可使用多頻天線。

共建共享多頻天線后，各系統(tǒng)方位角不可單獨(dú)調(diào)整。若多個(gè)系統(tǒng)共用多頻天線的輻射單元和饋電及移相網(wǎng)絡(luò)，則多個(gè)系統(tǒng)下傾角也不能單獨(dú)調(diào)整，會(huì)給后期網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和故障檢修等運(yùn)維管理方面帶來難度。若天面空

間能滿足多系統(tǒng)單頻天線需求，且在新增天線難度不大的場(chǎng)景下，建議使用單頻天線。

4.2總體原則

共建共享室外基站多頻天線建設(shè)，應(yīng)根據(jù)各地運(yùn)營商的具體需求，結(jié)合站址天面空間的實(shí)際情況、共建共享的整體進(jìn)程等因素，循序漸進(jìn)地推進(jìn)。在建設(shè)過程中應(yīng)注重對(duì)方案的合理性、經(jīng)濟(jì)性、前瞻性進(jìn)行必要的評(píng)估和優(yōu)選比對(duì)，綜合權(quán)衡共建共享多頻天線建設(shè)方案的整體效益和系統(tǒng)性能。

中國電信移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)共建共享室外基站多頻天線應(yīng)遵循三個(gè)方面的指導(dǎo)原則：

(1)合理性原則

共建共享多頻天線需綜合考慮各運(yùn)營商對(duì)頻段、方位角、下傾角、增益、波瓣寬度及運(yùn)維等方面的需求，針對(duì)不同建設(shè)方案，充分進(jìn)行可實(shí)施性、經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性能、維護(hù)方便性方面比較，在此基礎(chǔ)上確定合適的建設(shè)方案。對(duì)原有站點(diǎn)進(jìn)行共享室外多頻天線改造時(shí)，應(yīng)最大程度減小對(duì)原有系統(tǒng)的影響。改造方案應(yīng)更多地注重整體方案的合理性和可實(shí)施性，確保共享室外多頻天線后性能指標(biāo)不低于原有系統(tǒng)，并滿足各運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求。

(2)經(jīng)濟(jì)性原則

共建共享多頻天線應(yīng)在滿足需求的前提下，選用經(jīng)濟(jì)成本低的方案。改造方案應(yīng)盡可能地重用以往的平臺(tái)、支撐架、饋線，從而充分節(jié)省建設(shè)投資，降低改造成本。

(3)前瞻性原則

在天面空間狹小和共建共享基礎(chǔ)好的地方，建設(shè)改造方案宜前瞻性考慮使用多頻天線。在新建站點(diǎn)的天線選型、鐵塔、支撐架承重等方面進(jìn)行必要的預(yù)留，以方便與后續(xù)系統(tǒng)或其它運(yùn)營商系統(tǒng)共用天線。

4.3建設(shè)模式

室外多頻天線共建共享可采用由一家運(yùn)營商主建，其他運(yùn)營商配合的建設(shè)模式。該建設(shè)模式主要由一家電信運(yùn)營商負(fù)責(zé)共建共享站點(diǎn)天饋系統(tǒng)的建設(shè)，系統(tǒng)建成后服務(wù)于多家運(yùn)營商移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，天饋系統(tǒng)的資產(chǎn)歸屬于主建運(yùn)營商。

4.4運(yùn)維模式

共建共享多頻天線可能會(huì)造成不同運(yùn)營商共享天線后方位角、下傾角不能單獨(dú)可調(diào)等情況，在運(yùn)維過程中需要明確維護(hù)的主體和責(zé)任單位以及遇到故障時(shí)的處理方式，在涉及到第三方代維時(shí)更需要有規(guī)范的運(yùn)維模式。

5結(jié)論

本文主要對(duì)共建共享多頻天線的技術(shù)方案、網(wǎng)絡(luò)性能等進(jìn)行了研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，在天線性能指標(biāo)、天線方位角、下傾角均相同的情況下，使用多頻天線的網(wǎng)絡(luò)性能整體與單頻天線相當(dāng)。多頻天線可以解決天面空間受限、景區(qū)美化需求高、新增天線難度大的問題，但由于使用多頻天線不同系統(tǒng)的方向角不能獨(dú)立調(diào)整，如果是共用饋電網(wǎng)路，不同系統(tǒng)下傾角也不能獨(dú)立調(diào)整，會(huì)給后期網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和故障檢修等運(yùn)維管理方面帶來難度。因此，建議在新增天線難度不大的場(chǎng)景下，仍采用單頻天線。

截至2011年5月底，日本移動(dòng)用戶總數(shù)已經(jīng)達(dá)到1.2073億。5月份日本運(yùn)營商共增加了54.8萬新入網(wǎng)移動(dòng)用戶。根據(jù)電信運(yùn)營商協(xié)會(huì)(TCA)公布的數(shù)據(jù)顯示，軟銀再次保持新增用戶數(shù)位居第一的領(lǐng)先地位，5月新增用戶數(shù)為29.9萬，從而使其用戶總數(shù)達(dá)到2595萬。緊隨軟銀之后的是KDDI，5月新增用戶數(shù)為11.09萬，截至5月底KDDI的用戶總數(shù)為3325萬。另一運(yùn)營商Emobile則在5月吸引了7.5萬新增用戶，從而使其用戶總數(shù)增~327萬。Nn Docom05月僅增加了6.3萬新用戶，截至5月底，該運(yùn)營商的用戶總數(shù)為5826萬。WiMAX服務(wù)供應(yīng)商UQ通信5月新簽約了6.78萬用戶，其用戶總數(shù)達(dá)到了97.02萬。小靈通運(yùn)營商Willcom在5月的新增用戶數(shù)為13.29萬，該公司的用戶總數(shù)達(dá)394萬。

近日，市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Juniper Research發(fā)布最新調(diào)查報(bào)告稱，2014年全球近場(chǎng)通訊(NFC)移動(dòng)支付交易規(guī)模將逼近500億美元。Juniper Research稱，NFC交易規(guī)模正在穩(wěn)步增長，隨著該技術(shù)在美國及其他國家推出，2011和2012年有望成為NFC服務(wù)發(fā)展的旗幟性年份。Nexus S等Android智能機(jī)已經(jīng)配備了NFC芯片，手機(jī)能當(dāng)做移動(dòng)錢包來用，目前還不清楚蘋果iPhone 5是否會(huì)支持這種技術(shù)。

其實(shí)NFC技術(shù)早在國際市場(chǎng)取得了發(fā)展，移動(dòng)運(yùn)營商Orange已經(jīng)在英國推出了移動(dòng)支付服務(wù)，而星巴克也計(jì)劃在英國提供移動(dòng)支付服務(wù)。JuniperResearch表示，未來18個(gè)月，接近20個(gè)國家將使用上NFC技術(shù)。從交易額上來看，北美和西歐的整體交易額將在3年內(nèi)超越遠(yuǎn)東地區(qū)。到2014年，北美和西歐將占據(jù)NFC支付市場(chǎng)50％的交易額。