TD-SCDMA天馈系统工程设计的探讨

0 前言

移动通信中天馈系统所占的投资尽管很少，但却极大地影响了无线网络质量、运营维护工作量和工程建设进度。

智能天线技术是目前TD标准的必选技术，也是其具有优势的核心技术之一。TD系统很多物理层方面的设计（如帧结构），就是依赖智能天线实现的，如果不采用智能天线，整个TD系统标准必须重新设计。和其他移动通信制式相比，TD-SCDMA在天馈系统方面有很大的特殊性，如天线尺寸大、馈线多、外挂塔顶功率放大器（简称塔放），有人将其形象地比喻为："三面风帆，一把胡子，一堆瘤子"。TD-SCDMA天馈系统的特殊性是由TD的核心技术（即智能天线）所决定的。目前看来，要彻底改变TD-SCDMA天馈系统的特殊性（即和其他移动通信系统一样，缩小天线尺寸、减少馈线数量、塔放置于室内机架内）是不现实的。

为了促进TD技术的产业化进程，中国移动、中国网通和中国电信3家运营商分别在厦门、青岛和保定进行了TD-SCDMA规模网络技术应用试验项目的建设。在网络建设和工程设计中，一定要认真研究TD-SCDMA天馈系统的特点，充分发挥其技术优势，尽量减少对站址获取和工程建设所带来的负面影响。

1 智能天线的选择

TD-SCDMA首先在其系统中应用了智能天线技术，并作为其必选核心技术之一。智能天线技术的应用能有效降低干扰，提高系统容量和频谱效率，是TD系统的主要技术优势之一；但也带来了相应的问题，如天线尺寸偏大、天线种类单一等。安德鲁平板智能天线的内部结构图，其内部结构主要有一块铝合金背板，上面加装了8行（每行8块）铝合金贴片，然后外面加装天线罩。绿色的一行为一个天线阵元，其中的一个贴片为一个阵子。

智能天线的高度取决于天线阵元的增益（天线阵元的增益取决于阵子的数量），宽度取决于天线阵元的数量，如果要减少智能天线的尺寸，必然会减少智能天线的增益。目前常规定向智能天线有8个天线阵元，单天线阵元的增益是15dBi。如果天线阵元从8个减少到6个，天线宽度可以减少约1/4；如果天线阵元从8个减少到4个，天线宽度可以减少约1/2。智能天线增益（下行）包括2个部分，即多天线功率叠加增益（10lgN）＋赋形增益（10 lgN）＝20 lgN（N为阵元数量）。如8阵元天线的增益为多天线功率叠加增益＋赋形增益＝10 lg8+10 lg8=18 dB。因此减少阵元数量不仅减少了赋形增益，还减少了多天线功率叠加增益。同时由于阵元数量的减少，智能天线的波束赋形宽度会增加，隔离空间干扰（空域滤波）的能力会降低，从而不仅对系统的覆盖产生影响，对系统的极限容量也会带来影响。因此不建议将6阵元以下的智能天线作为普遍覆盖使用，但可以作为补点等用途。在一些特殊的场合（如山凹、小村镇或半封闭区域等），高增益天线不能发挥有效作用，那么可以减少天线增益，缩小天线尺寸；在一些工程要求比较特殊，无法安装大尺寸天线的情况下，权衡利弊，也可以通过牺牲网络性能来减少天线尺寸，如采用6阵元天线、4阵元天线等。

和普通天线相比，智能天线有其特殊性，例如天线增益和水平半功率角并不是固定的，在不同的条件下有不同的数据。定向8阵元的智能天线尺寸为1347mm×647.6mm×79.5 mm，最大迎风面积为0.467 m2, 而一般天线的最大迎风面积在0.2~0.3 m2之间。因此，在塔桅工艺中应注意天线的风荷问题。

目前，定向智能天线只能机械调倾角，就技术而言，厂家认为电调倾角是可以做到的，但因为智能天线由多个天线阵元组成，必须对每个阵元进行电调倾角，且8个阵元相位调整要完全一致，这样天线成本将会大幅度上升。尽管电调倾角不容易做到，但电子预倾角还是可以做到的。根据网络设计要求，在天线出厂之前可以设计好天线的电子下倾角。

全向智能天线必须尽量安装在铁塔或桅杆的顶端，四周近距离内不能有阻挡，尽量不要安装在铁塔或桅杆的侧面，否则会严重干扰智能天线的正常工作。

2 馈线和塔放的选择

TD的智能天线有多少天线阵元，就必然有多少馈线，还要加上控制/电源线、校准电缆、GPS馈线等。正常情况下，三个扇区有（8+1+1）×3+1=31根线缆。在不可能减少线缆的情况下（除非减少天线阵元，降低天线增益，牺牲网络性能），一些厂家可以提供集束电缆，即将9根电缆捆绑在一起，物理上成为一根电缆，但线径是原先的9倍（1.25in），价格约为9根非集束电缆的1.3倍。由于线缆变粗变硬，弯曲半径有所增加，将增加工程布放走线的难度。

电缆线径是和电缆损耗相对应的。线缆越粗，其百米损耗越少，但价格也越贵。馈线弯曲半径大、柔韧性好，价格就高。因为线缆数