LTE网络的天馈系统_20120524

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电磁波的传播
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偶极子
F0 (MHz)
(Meters) (Inches) 10.0 3.75 1.87 1.07 0.65 0.38 0.31 0.18 0.15 393.6 147.6 73.8 42.2 25.7 14.8 12.3 6.95 5.90
¼
30 80 160 280 460 800 960 1700 2000
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目录
天线基础知识 天线溯源 电参数和辐射参数 智能天线 原理与应用 MIMO天线 分集、复用与赋形

室外天线演进
LTE与3G、2G共天线 2、8天线性能对比 传输模式选择及天线技术应用建议 8天线覆盖增强技术

室内天线演进 双极化MIMO天线的测试
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智能天线的赋形
波束形成技术： 使阵列天线方向图的主瓣指向所需的方向，提高 阵列输出所需信号的强度； 零点技术： 使阵列天线方向图的零点对准干扰方向，减少干 扰信号的强度； 空间谱估计技术： 处理带宽内信号的到达方向DOA（Direction of Arrival）的问题；
0
Transmit Power = 1 W
-20 -40 -60 -80 -100 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Base Station Antenna Height = 40 m Base Station Antenna Gain = 16 dBd Elevation Beamwidth = 6.5°
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•The little lobes, illustrated in the lower section, are secondary minor lobes.
方向图及圆度
方向（性）图是表示天线方向性的特性曲线，即天线在各个方向上所具有的发射
或接收电磁波能力的图形。 天线实际工作在三度几何空间中，其方向图应该是立体图，因此又由于所取的截 面不同而有不同的方向性图。最常用的是水平面内的方向图（即和大地平行的平 面内的方向图）和垂直面内的方向图（即垂直于大地的平面内的方向图）。有的 专业书籍上也称赤道面方向图或子午面方向图。 方向图圆度（antenna pattern roundness）是反映全向天线的覆盖均匀性指标。全 向天线的方向图圆度是指在水平面方向图中，其最大值或最小值电平值与平均值 的偏差，平均值是指水平面方向图中最大间隔不超过5°方位上电平（dB）值的算 术平均值。
空间复用
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传输分集技术
•
复杂和动态的无线信道 – 快衰落和慢衰落；大尺度衰落与小尺度衰落 – 平坦衰落与频率选择性衰落
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常用发射分集天线
TSTD(时间开关的发射分集)
下行用户数据的功率分配
所有用户都由相同 的天线发送，且一 起在不同的天线间 切换 SCTD（空间码分集）
STTD(空时发送分集) 可以用一个简单的 线性变换实现分集 信号的分离和最大 似然检测。
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智能天线的形式
根据工作方式的不同： 欲多波束或切换波束系统； 自适应阵列系统； 根据波束形成的不同： 阵元空间处理方式； 波束空间处理方式；
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切换波束系统
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自适应阵列系统
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阵元空间处理方式
阵元空间处理方式直接对各阵元按接收信号
采样进行加权求和处理后，形成阵列输出， 使阵列方向图主瓣对准用户信号到达方向。 由于各种阵元均参与自适应加权调整，这种 方式属于全自适应阵列处理。
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增益
•Aperture of Dipoles •Vertical Pattern •Horizontal Pattern
•Single Dipole
•Stacking 4 dipoles vertically in line changes the pattern shape (squashes the doughnut) and increases the gain over single dipole. •The peak of the horizontal or vertical pattern measures the gain.
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智能天线和自适应天线的不同
智能天线以自适应天线为基础的新一代天线系统
，其目标是通过抑制干扰和对抗衰落来增加系统 容量，进而提高频谱利用率，不仅涉及智能接收 ，还包括智能发射； 智能天线与自适应天线有着本质的区别，后者只 能对功率方向图进行调整，而前者还可以独立的 对信道方向图进行调整。智能天线的最大魅力在 于，它可以利用信号方向的不同，将不同信号分 开，从而对传统信道空分复用，增加系统容量。
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智能天线的结构
典型阵列； 结构原理； 系统组成。
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典型阵列
均匀线阵； 随机分步线阵； 十字阵； 圆阵； 面阵，等。
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结构原理图
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智能天线的系统组成
天线阵列： 模数转换： 智能处理：
天线阵元数量与天线阵元的配置方式，对智能天线的性
能有着重要的影响；
•4 Dipoles Vertically Stacked
GENERAL STACKING RULE: • Collinear elements (in-line vertically). • Optimum spacing (for non-electrical tilt) is approximately 0.9λ. • Doubling the number of elements increases gain by 3 dB, and reduces vertical beamwidth by half.
ф ф
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半功率波束宽度和前后比
半功率波束宽度 前后比
1/2 Power Beamwidth
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F/B Ratio @ 180 degrees 0 dB - 25 dB = 25 dB
下零点填充和上旁瓣抑制
Null Filled to 16 dB Below Peak Received Level (dBm)
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LTE系统多天线技术
MIMO（Multiple Input Multiple Output）
不相关的各个天线上分别发送多个数据流； 利用多径衰落，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，提高信道容量
及频谱利用率，下行数据的传输质量。
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LTE系统多天线技术应用
传输分集
多天线技术 波束赋形
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目录
天线基础知识 天线溯源 电参数和辐射参数 智能天线 原理与应用 MIMO天线 分集、复用与赋形

室外天线演进
LTE与3G、2G共天线 2、8天线性能对比 传输模式选择及线演进 双极化MIMO天线的测试
接收链路：模拟信号 → 数字信号 发射链路：数字信号 → 模拟信号 天线波束在一定范围内能根据用户的需要和天线传播环
境的变化而自适应地进行调整，包括： • 以数字信号处理器和自适应算法为核心的自适应数字 信号处理器，用来产生自适应的最优权值系数： • 以动态自适应加权网络构成自适应波束形成网络
发射分集天线
根据实际信道条件确 定各天线信号的加 权系数，实现分集 发送。
P-CCPCH的分集发 送。这种方式占用 了码道的资源，只 能对少数重要的码 道使用
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波束空间处理方式
包含两级处理过程，第一级对各阵元信号进行固定
加权求和，形成多个指向不同方向的波束； 第二级对第一级的波束输出进行自适应加权调整后 合成得到阵列输出，此方案不是对全部阵元是从整 天计算最优的加权系数作自适应处理，而是仅对其 中的部分阵元作自适应处理，因此，属于部分自适 应阵列处理； 计算量小，收敛快，且具有良好的波束保形性能， 是当前自适应阵列处理技术的发展方向。
LTE系统的性能分析
目录
天线基础知识 天线溯源 电参数和辐射参数 智能天线 原理与应用 MIMO天线 分集、复用与赋形

室外天线演进
LTE与3G、2G共天线 2、8天线性能对比 传输模式选择及天线技术应用建议 8天线覆盖增强技术

室内天线演进 双极化MIMO天线的测试
“dBc” – Signal strength relative to a signal of known strength, in this case: the carrier signal Example: -100 dBc = 100 dB below carrier signal If carrier is 100 Watt = 50 dBm -100 dBc = -50 dBm or 0.00001 mWatt dBi和dBd，3D天线演示
Distance (km)
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下倾角
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交叉极化比
交叉极化比是在希望的波束范围内（轴向，±60°），双极化天线
同极化与正交极化的图形性能的比较。 一般取值轴向≥15，±60°以内≥10
120°
0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40
TYPICAL
Co-Polarization Cross-Polarization (Source @ 90°)
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传输线演变为天线
导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的照射，照射的能力与导线的
长短和形状有关. 如由于两导线的距离很近，两导线所产生的感应电动势几乎可以抵消， 因而照射很微弱。 如果将两导线张开，这时由于两导线的电流方向相同，由两导线所产生 的感应电动势方向相同，因而照射较强。 当导线的长度L远小于波长时，导线的电流很小，照射很微弱. 当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流就大大增加，因 而就能形成较强的照射。通常将上述能产生显著照射的直导线称为振子 。