TD-LTE系列有源天线简介
TD-LTE网络中的多天线技术
典 型 公 路 环 境 。 虽 然 站 间 距 与 城 区 环
功 率 损 失 的 增强 型 公 共 信道 发 送 方 案 ， 有 效 克 服 了静 态 赋 形 的 功 率损 失 问题 ， 提 升 了 广 播 信 道 的 覆 盖 ，使 ８ 线 公 共 天 信 道 获 得 与 ２ 线 相 当的 覆 盖 能 力 。在 天 深 圳 外 场 测 试 中 ，我 们 看 到 类 似 的 现 象 。 用扫 频 仪 在 相 同环 境 中 测 得 的结 果
ＥＲＩ Ｓ ＣＳ ＯＮ
Ｔ Ｔ 网络中的 Ｅ
马 嫡
爱 立信市 场与 战略发展 部
口 多天线技术简介
在 无 线 通 信 领 域 ，对 多 天 线 技 术 的 研 究 由来 已 久 。 其 中 天 线 分 集 、波 束 赋 形 、 空 分 复 用 （ Ｉ Ｏ ）等 技 术 Ｍ Ｍ 已在 ３ Ｇ和 Ｌ 网 络 中得 到 广 泛 应 用 。 ＴＥ 多 天 线 技 术 给 网 络 带 来 的 增 益 包 括 更 好 的 覆 盖 （ 波 束 赋 形 ）和 更 高 的 速 如 率 （ 空分 复 用 ）。 如 ３ Ｐ 范 Ｒ９ 本 中规 定 了 ８ 传 ＧＰ 规 版 种 输模 式 ，见表 １ 原 则上 ，３ Ｐ 对 天 线 。 ＧＰ
数 目与 所 采 用 的 传 输 模 式 没 有 特 别 的
考 虑 两 种 天 线 配 置 ： ８ 线 波 束 赋 形 天 （ 流 、双 流 ）和 ２ 线 Ｍ Ｉ Ｏ （ 分 单 天 Ｍ 空
复 用 、发 送 分 集 ）。
果 基 本 一 致 。 引入 模 式 内 、 问切 换 后 ８ 天 线 在 小 区 中心 采 用模 式 ３ ，边 缘 则 为
TD-LTE2、8天线分析
6
2/8天线仿真性能对比
n
Ø Ø Ø
上行性能增益的对比结果
不同厂商仿真结果虽有不同，但八天线较两天线在上行性能上都有显著增益 增益来自8通道天线接收的接收分集增益，理论增益9dB 8通道上行小区平均容量增益在1.24～1.99区间内，去掉最高最低值之后，8通道 上行小区平均容量增益为1.47； 8通道上行边缘用户容量增益在1.08～2.44区间内，去掉最高最低值之后，边缘用 户容量增益为2.02。 注：大唐认为若8 通道天线增益为 14.5dBi时，由于 现有仿真条件下系 统噪声受限特性， 上行性能增益体现 不出来；若天线增 益为16.5dBi，则 增益较高；
仿真结论
p 8通道290个站的性能与2通道340个站的性能基本能满足边缘下行1M的 要求，2通道站增加比例为：17% p 8通道350个站的性能与2通道400个站的性能基本一致，均为1.2M，2 通道站增加比例为：14% p 相同站址数（均为290）时，采用8通道天线方案边缘速率为 984.82kbps，采用2通道天线方案边缘速率为857.22kbps，2通道边缘 速率下降13%。 Ø 仿真案例中，利用现有GSM和TD-SCMDA站址，采用2天线规模组网相 对采用8天线规模组网均不需要新建设基站。 Ø 当达到相同覆盖指标时，在全部利用现有站址资源的情况下，采用2天线 规模组网相对采用8天线规模组网约增加15%站点。 Ø 根据仿真结果，2天线规模组网，为保证小区边缘数率大于1Mbps，平均 站间距应不大于520M
频率
2.5G 2.6G 2.6G 2.6G 3.5G 2.3G 700M 700M 800M 2.6G 2.6G
RRU
4T4R 4T4R 4T4R/2T2R 4T4R 4T4R 2T2R 2T2R 2T2R 2T2R 2T2R 2T2R
TD-LTE2、8天线分析
仿真结果
2天线仿真结果 仿真条件 原下倾角参数 原下倾角参数 原下倾角参数 压低1度下倾角 压低2度下倾角 原下倾角参数 原下倾角参数 站点数 290 310 340 370 400 下行小区平均边缘吞吐量（kbps） 857.22 933.15 1011.12 1161.43 1275.91 984.82 1223.54
– 2天线相比8天线不具备很好的赋形和干扰抑制能力；
• 下行，8天线相对于2天线的赋形增益达到 4 ~ 9 dB • 上行，8天线IRC（干扰协调）相对于2天线的增益达到 6 ~ 9 dB；
– 可以弥补由于TD-LTE上行子帧少于FDD而导致上行性能弱于FDD的问题
16
LTE能力的演进——带宽
• 通过载波聚合技术，在频率资源丰富的情况下也可有效
平均吞吐量 = 所有小区吞吐量之和/小区数；
小区边缘用户吞吐量 = 对网络中所有用户按照用户吞吐量的大 小降序排列，取5%处用户，计算该用户吞吐量；
小区频谱效率 = 所有小区吞吐量之和/小区等效带宽/小区数； 小区边缘用户频谱效率 = 对网络中所有用户按照用户吞吐量的 大小降序排列，取5%处用户，计算(该用户吞吐量/小区等效带 宽)。
主传输方式为 主传输方式为 单流波束赋形， 双端口导频的 提升边缘用户 双流波束赋形， 吞吐量，信号 小区边缘可以 条件好的时候 自适应为TM7， 可以自适应为 部分条件下可 TM3，部分条 回退为TM2或 件下可回退为 TM3 TM2 8通道 8通道
支持天线
8通道 2通道
8通道 2通道
5
2/8天线仿真性能对比—目标参数
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8天线仿真结果
290 350
仿真结论
8通道290个站的性能与2通道340个站的性能基本能满足边缘下行1M的 要求，2通道站增加比例为：17% 8通道350个站的性能与2通道400个站的性能基本一致，均为1.2M，2通 道站增加比例为：14% 相同站址数（均为290）时，采用8通道天线方案边缘速率为 984.82kbps，采用2通道天线方案边缘速率为857.22kbps，2通道边缘 速率下降13%。
TD-LTE天线基础-天线原理及参数
波长
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天线原理
• 什么是天线？ • 把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间…... • 收集无线电波并产生电信号 • 无线通讯系统的关键组成部分之一，选择天线性能直接影响 整个通讯系统的运行状态。
后向功率
前向功率
F/B = 10 log(前向功率/后向功率） typically ： 25dB
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天线电参数-集束天线、多频天线
集束天线
多频天线
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天线电参数-集束天线、多频天线
• 3G在实施过程中,寻找新的 基站将会较2G更加困难,且 租金日益昂贵
• 由于环保意识的加强,居民 和团体更加不愿看到更多 的天线架设在其周边环境
• 当天线下倾角超过10度时,天线方向图会严重变 形,此时宜选用带电调下倾的天线
无下倾
电调下倾
机械下倾
城区天线常选用(固定)电子下倾+机械下倾的下倾方式
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天线电参数-下倾方式
• 下倾技术的主要目的是倾斜主波束以降低朝邻 覆盖区域的辐射电平。在这种情况下，虽然在 区域边缘载波电平降低了，但是干扰电平比载 波电平降低更多。
面Hale Waihona Puke 未来的教育技术企业BeiJing Huatec Information Technology CO.,LTD
天线基础
讲师：张强
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1
课程内容
天线原理及参数
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2
TD-LTE系统FAD双通道射灯天线(1)
5:接好馈线接头。
6:最后检查好所有的螺栓是否锁紧,如果检查没有问题即安装完成
输入阻抗
50Ω
Input Impedance
50Ω
增益
13.5dBi
Gain
13.5dBi
极化形式
±45°
Polarization
±45°
水平波瓣宽度
32±8°
Horizontal beamwidth
32±8°
垂直波瓣宽度
35±8°
Vertical beamwidth
35±8°
功率容量
100W
Max Input Power
100W
接口形式
2*N型阴头
Connector
2*N Female
雷电保护
直流接地
Lighting Protection
Direct ground
机械性能
Mechanical Specifications
尺寸
360*340*125mm
Dimensions
360*340*125mm
重量
3kg
Weight
TD-LTE系统FAD双通道射灯天线
1电性能指标
电气性能
Electrical Specifications
频率范围
1880～1920/2010～2025/
2555～2635MHz
FrequencyRange
1880～1920/2010～2025/
2555～2635MHz
驻波比
＜1.5
VSWR
＜1.5
g
天线罩材料
铝
Radome material
TD-LTE有源天线简介
5、关键问题分析
干扰分析
互调干扰：
多系统合路时可能会产生互调干扰，互调干扰主要依靠合路器 进行抑制，目前较好的合路器三阶互调抑制指标在-120~140dBc左右。 对于LTE使用的2350~2370MHz频率的情况，不会与GSM、DCS、 TD-SCDMA系统产生互调干扰。
5、关键问题分析
覆盖指标
边缘场强： 覆盖区域内满足RSRP > -105dBm的概率大于90％ 。 承载速率： 小区吞吐量 在室内分布支持MIMO情况下，室内单小区采用20MHz组网时，要求 单小区平均吞吐量满足DL 30Mbps/UL 8Mbps；采用单小区10MHz、双 频点异频组网时，要求单小区平均吞吐量满足DL 15Mbps/UL 4Mbps 。 边缘速率 室内覆盖站（E频段）：同频网络、 20MHz 、10用户同时接入，小 区边缘用户下行速率约1Mbps/250Kbps。
产品状态
TD-LTE有源天线目前已处于量产状态， 中移动已在网使用3000台以上。 FDD制式有源天线处于小批量在网实验阶 段，目前支持联通1800和2100频段 其他频段有源天线可根据客户需求进行定 制设计
TD-LTE有源天线技术参数：
1、系统概述
TD-LTE系列有源天线是一种利用单根馈线实现双 流MIMO的TD-LTE的室内覆盖设备，简化了LTE 的双流信号覆盖时的大量的馈线安装工作，并可兼 容借用原有室内覆盖布线进行覆盖，大大节省工程 建设成本。
2、工作原理简介
TD-LTE系列有源天线分布系统主要由三部分组成：有源合 路器（MU）、有源双极化天线（RU）、同轴远程馈电电源组 成。利用原有的射频分布系统实现TD-LTE信号的双流MIMO， 如图1-1所示。
TD智能天线原理和优势
作为第三代移动通信系统标准之一的TD-SCDMA，采用了两项最为关键的技术，即智能天线技术和联合检测技术。
其中智能天线对于系统的作用主要包括：（1）通过多个天线通道功率的最大比合并以及阵列信号处理，明显提高了接收灵敏度；（2）波束赋形算法使得基站针对不同用户的接收和发射很高的指向性，因此用户间的干扰在空间上能够得到很好的隔离；（3）波束赋形对用户间干扰的空间隔离，明显增加了CDMA的容量，结合联合检测技术，使得TD-SCDMA 能够实现满码道配置；（4）通过波束赋形算法能够实现广播波束宽度的灵活调整，这使得TD-SCDMA在网络优化过程中小区广播覆盖范围的调整可以通过软件算法实现（常规基站天线的广播波束是固定不可变的，若想调整覆盖范围必须要更换天线），从而明显提高了网优效率；（5）通过对天线阵进行波束赋形使得下行信号能够对准一个（或若干个不同位置的用户）用户，这等效于提高了发射机的有效发射功率（EIRP）。
CDMA系统中采用了大功率线性功放，价格比较昂贵；采用智能天线技术的TD系统可以采用多个小功率功放，从而降低了制造成本。
基本工作机理根据波束成形的实现方式以及目前的应用情况，智能天线通常可分为多波束智能天线和自适应智能天线。
多波束智能天线采用准动态预多波束的波束切换方式，利用多个不同固定指向的波束覆盖整个小区，随着用户在小区中的移动，基站选择其中最合适的波束，从而增强接收信号的强度。
多波束智能天线的优点是复杂度低、可靠性高，但缺点是它受天线波束宽度等参数影响较大，性能差于自适应智能天线。
自适应智能天线采用全自适应阵列自动跟踪方式，通过不同自适应调整各个天线单元的加权值，达到形成若干自适应波束，同时跟踪若干个用户，从而能够对当前的传播环境进行最大程度上的匹配。
自适应智能天线在理论上性能可以达到最优，但是其实现结构和算法复杂度均明显高于多波束智能天线。
TD-SCDMA系统采用的是自适应智能天线阵，天线阵列单元的设计、下行波束赋形算法和上行DOA预估是智能天线的核心技术。
移动TD-LTE天线技术要求-电气
T D -L T E 系统双极化天线技术要求中国移动通信企业标准 T D -L T E D u a l -p o l a r i z e d A n t e n n a D e v i c e S p e c i f i c a t i o n版本号： 4.0.0 中国移动通信集团公司 发布╳╳╳╳-╳╳-╳╳发布 ╳╳╳╳-╳╳-╳╳实施QB-╳╳-╳╳╳-╳╳╳╳前言本标准旨在明确中国移动通信集团公司对TD-LTE系统双极化天线设备的技术要求，并为相关设备的集中采购和网络建设提供技术参考。
TD-LTE天线工作频段涵盖F频段（1880～1920MHz）、A频段（2010～2025MHz）以及D 频段（2575～2635MHz）。
天线类型包括FAD宽频智能天线、单D频段智能天线、FAD小型化智能天线、FAD可独立电调智能天线、单D频段电调智能天线以及FAD双通道天线。
TD-SCDMA天线工作频段为F频段（1880～1920MHz）和A频段（2010～2025MHz）。
天线类型包括FA窄带智能天线、FA电调智能天线以及FA双通道天线。
其指标皆可对应TD-LTE 天线指标相应列。
本标准主要起草人：马欣、王安娜、曹景阳、许灵军、金磊、程广辉、丁海煜、高峰、苏健、张晟※浅蓝色部分大多为概念、原理性的东西，可以加深对天线的了解※红色部分为重要的表格和信息，要熟练掌握。
※黄色部分为关键的尺寸要求，要牢记于心1范围本标准规定了移动通信基站天线的常用术语、定义、电气性能、机械性能、环境条件、可靠性、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输和贮存要求。
本标准主要适用于工作频段为TD-LTE系统。
2术语、定义和缩略语下列术语、定义和缩略语适用于本标准：3双极化智能天线阵列的结构、原理3.1双极化智能天线的结构双极化智能天线是用一组双极化辐射单元代替原有单极化辐射单元，并且阵列数量减少为原来的一半，以达到在保持端口总数不变的前提下，减小天线宽度的目的。
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TD-LTE系列有源天线简介
V0.1
第一章系统概述
摘要
本章主要从系统角度，对本系列产品作一般介绍，包括应用范围、基本工作原理、产品特点及主要技术指标等内容。
1.1 概述
TD-LTE系列有源天线是一种利用单根馈线实现双流MIMO的TD-LTE的室内覆盖设备，简化了LTE的双流信号覆盖时的大量的馈线安装工作，并可兼容借用原有室内覆盖布线进行覆盖，大大节省工程施工成本。
1.2 工作原理简介
TD-LTE系列有源天线分布系统主要由三部分组成：有源合路器（MU）、有源双极化天线（RU）、同轴远程馈电电源组成。
利用原有的射频分布系统实现TD-LTE信号的双流MIMO，如图1-1所示。
图1-1
有源合路器通过获取来自TD-LTE设备RRU的2*2的MIMO信号，其中一路TD-LTE
信号接入到有源天线系统近端机（有源合路器），经过近端机放大、变频后接入多合路器系统与基站另一路TD-LTE信号合路；合路后RRU的2*2的MIMO信号通过射频分布系统馈线传输，最后在远端机（有源双极化天线）通过分频器将两路信号分开，并将在近端变频的一路TD-LTE的信号进行再次变频，恢复成原始的TD-LTE的射频信号，通过有源天线有源支路端覆盖，另一路未经变频的信号经过滤波后进入有源天线的无源旁路端覆盖。
有源天线分别接收TD-LTE覆盖区终端的上行信号，其中一路在经过有源天线端通过低噪声放大之后做变频处理后，与另外一路上行信号进行合路，并在射频分布系统馈线传输，最后通过在有源天线系统近端机（有源合路器端）进行反变频恢复信号，分别输出给不同的RRU。
其他非TD-LTE制式信号，可直接合路接入有源天线系统近端机（有源合路器端）旁路端口，合路后的信号经过多合路器后进入射频分布系统馈线传输，最后进入有源天线的无源旁路端覆盖。
图1-2 系统安装示意图
1.3 技术特点
●良好的系统性能，支持多种制式接入覆盖，减低建设成本。
●全部采用模块化结构，可靠性高，易于维修
●采用TCP/IP及MODEM接口，为产品提供了两种远程监控通道
●采用远程馈电技术，解决远端取电难题。
●具备远程调试功能，可在近端通过调试软件，对有源天线端进行调试，节省维护成本
●采用自然散热
●提供本地和远程监控功能
1.4 整机外型
工字型机箱外形图
图1-2 TD-LTE系列有源合路器外型图
天线直径186mm，高165mm（含安装柱的高度） 1.2kg 图1-3 TD-LTE系列有源天线外型图295mm*273mm*108mm 4.5kg
1.5 接口
MODEM
SIM LOCATION
AC(DC)
ALARM
LOC
COMBINER
LTE(BYPASS) LTE(MIMO)！+10dbm MAX
R F
R U
N
S Y
N A L
A R M
图1-5有源合路器H2型MODEM 机箱外部接口
A L
A R M S Y
N R U
N
R F
LTE(MIMO)！+10dbm MAX
LTE(BYPASS) COMBINER
LOC ALARM AC(DC)LOCATION IP
图1-6有源合路器H2型IP 机箱外部接口
有源合路器外部接口定义:
● COMBINER ：产品的重发接口，N/F 接头。
● LTE （BYPASS ）：GSM 、DCS 、TD 、LTE 旁路信号输入口。
● LTE （MIMO ）：2320~2370MHz 有源路信号输入口。
● LOC ：产品本地监控接口，PLT-163接头，具体定义见表1-1。
● ALARM ：产品外部告警接口，X14K7A 航空插座，具体定义见表1-2。
●
：机箱大地接口，M6接地柱。
● AC （DC ）：交流或直流电源线输入端口，电源线直接输入机箱内部。
● MODEM ：远程网管监控网线接口。
● SIM ：SIM 卡放置位。
● LOCATION ：位置告警线接口。
● IP ：TDP/IP 远程网管监控网线接口。
表1-1 本地监控接口（PLT-163插座，RS232电平）接线定义
表1-2 外部告警定义
注: 当端口GJ1~GJ6和COM环回,相应端口出现告警，反之不告警。
有源合路器供电接口：
●AC IN：交流电源输入端口，三芯插座.
1脚:褐色, L; 2脚:蓝色, N; 3脚:黄色,GND.
●DC IN：直流+48V 或者直流-48V 输入端口.
有源合路器设备提供4个指示灯：
●RF(绿色)：射频指示灯，当电源模块给射频单元供电时灯亮，反之灯灭。
●SYN(绿色)：同步指示灯，当射频信号同步时常亮，反之灯灭。
●RUN(绿色)：运行指示灯，当产品运行正常闪烁，反之灯常亮或则常灭。
●ALARM(红色)：告警指示灯，当产品出现不正常的状态时灯亮，除了门禁告警状
态，反之灯灭。