移動(dòng)通信天線未來會(huì)如何發(fā)展

　　從4G 和5G 的發(fā)展出發(fā)，從大規(guī)模陣列天線、天線的可感知、在網(wǎng)天線監(jiān)控的技術(shù)發(fā)展、寬帶小型化可電調(diào)天線和美化天線的技術(shù)前瞻等方面，闡述了未來天線技術(shù)的發(fā)展路線，為中國(guó)移動(dòng)天線發(fā)展提供可靠依據(jù)。

　　1、引言

　　近年來， 我國(guó)移動(dòng)通信取得了前所未有的非凡成就，建成了全球最大的4G 網(wǎng)絡(luò)，5G 網(wǎng)絡(luò)蓄勢(shì)待發(fā)。到2016 年年底，全國(guó) 4G 基站將達(dá)到近300 萬個(gè)，其中中國(guó)移動(dòng)150 萬個(gè)，中國(guó)電信80 萬個(gè)，中國(guó)聯(lián)通70 萬個(gè)。在萬物互聯(lián)的5G 時(shí)代，智慧城市、無人駕駛、無人工廠、遠(yuǎn)程手術(shù)--5G 暢想曲越發(fā)清晰。5G 網(wǎng)絡(luò)的藍(lán)圖是100 倍于4G 的高速率，將達(dá)到10 Gbit/s、小于1 ms 的低時(shí)延、支持1 000 多億連接的高密度和1 000 倍于4G 的高容量。一方面要求massive MIMO（大規(guī)模陣列天線技術(shù)）天線和一體化有源天線等天線系統(tǒng)服務(wù)于宏基站，另一方面無處不在的微基站要求天線和基站設(shè)備高度融合。隨著移動(dòng)通信從2G、3G、4G 到5G 的不斷發(fā)展，移動(dòng)通信天線也經(jīng)歷了從單極化天線、雙極化天線到智能天線、MIMO 天線乃至大規(guī)模陣列天線的發(fā)展歷程。天線作為移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的感知器官在網(wǎng)絡(luò)中的地位越來越復(fù)雜，并且作用也越來越重要。

　　2、天線的可感知是移動(dòng)通信天線的一個(gè)技術(shù)熱點(diǎn)

　　基站天線的工參準(zhǔn)確性對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維和優(yōu)化具有重要的意義，當(dāng)前的研究主要集中在這3 個(gè)方面：利用電調(diào)天線的AISG 線進(jìn)行供電和回傳，適用于新建電調(diào)天線站；采用太陽(yáng)能或其他方式供電，采用無線回傳，適用于存量站和非電調(diào)天線基站；采用人工上站用姿態(tài)儀采集數(shù)據(jù)。 2.1 利用電調(diào)天線的AISG 線進(jìn)行供電和數(shù)據(jù)回傳目前基站智能工參研究主要集中于可感知系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)天線方位角、機(jī)械下傾角、海拔高度、經(jīng)緯度等參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量和記錄。其中，海拔高度、經(jīng)緯度可采用北斗或GPS的方式測(cè)量，海拔高度的測(cè)量精度一般是5～10 m，經(jīng)緯度的測(cè)量精度一般是5 m。機(jī)械下傾角可采用重力加速度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量精度約0.5°，且測(cè)量速度快，可用于監(jiān)測(cè)天線姿態(tài)。天線方位角的測(cè)量比較復(fù)雜，幾種可能的實(shí)現(xiàn)方式具體如下。

　　（1）雙GPS 方案可進(jìn)行絕對(duì)方位角的高精度測(cè)量，測(cè)量時(shí)間約2 min，實(shí)時(shí)性尚可。但當(dāng)兩個(gè)GPS 接收機(jī)之間的距離縮小時(shí)，測(cè)量誤差快速增大， 比如當(dāng)雙GPS 設(shè)備長(zhǎng)度小于200 mm時(shí)，測(cè)量誤差大于5°，雖然可通過多次測(cè)量來提高精度，但實(shí)時(shí)性明顯變差。如果在射線方向存在遮擋，其測(cè)量精度會(huì)大大降低。此外，該方案的設(shè)備成本較高。

　?。?）和差波束方案也可進(jìn)行絕對(duì)方位角的較高精度測(cè)量，設(shè)備成本比雙GPS 低。缺點(diǎn)是測(cè)量時(shí)間過長(zhǎng)，實(shí)時(shí)性不滿足要求。如果要求設(shè)備小型化，差波束的斜率明顯下降。同樣，射線方向存在遮擋時(shí)測(cè)量精度同樣降低。

　?。?）電子羅盤方案因受工程現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜磁環(huán)境的影響不能測(cè)量絕對(duì)方位角，但相對(duì)方位角的測(cè)量精度很高，約10 s 的測(cè)量時(shí)間，在3 種方案中耗時(shí)最短、實(shí)時(shí)性最好；設(shè)備可以做到不超過雙頻天線的截面積， 滿足一體化設(shè)計(jì)的小型化要求；成本也比較低。其缺點(diǎn)有兩點(diǎn)，第一不能測(cè)量絕對(duì)方位角；第二，抗近距離磁環(huán)境的干擾能力差，在其設(shè)備100 mm 范圍內(nèi)不能有磁性物質(zhì)。這種方案不建議采用。