LTE DT测试指导书v1.0

在实际应用中，不同的天线技术互为补充，应当根据实际信道的变化灵活运用。在TD-LTE系统中，

All rights reserved. Passing on and copying of this document, use and communication of its contents not permitted without written authorization from Alcatel. 这种发射技术的转换可以通过传输模式（内/间）切换组合实现。

上行目前主流终端芯片设计仍然以单天线发射为主，对eNB多天线接收方式3GPP标准没有明确要求。 技术上波束赋形和空分复用各有所长。8天线由于采用了模式3/7自适应，相对2天线业务信道主要在小区边缘更有优势。由于8天线传输控制信道的短板，使得8天线的控制信道覆盖略逊于2天线，由此可能导致8天线覆盖增益的不确定性。

在城区及密集城区等典型LTE覆盖场景中，2、8天线的性能差异并不明显；而2天线天面要求低，馈线少，易于安装，因此建议采用2天线的方案。在郊区等以覆盖为主要目的的场景，8天线在业务信道的优势得以发挥。因此针对不同场景，可对2、8天线进行灵活部署，互相补充。

受天面制约（在相同天线长度的条件下），8天线的单元天线的增益较2天线增益低1.5-2.5dB。工程实践中，通常将8天线单元增益设为14.5dBi,而2天线增益设为18dBi。因此，8天线相对于2天线的实际增益优势约为3dB,而非6dB.

考虑到站点方案、运维复杂度，产业链成熟度以及CAPEX/OPEX等因素，全球LTE商用网络目前广泛采用2天线方案。

1.2 TD智能天线广播波束赋形

1.2.1 智能天线的基本功能

智能天线将雷达的相控阵阵列天线原理应用于蜂窝移动电话系统中。其主要功能在于，不仅可以像雷达一样自动生成跟踪移动目标（移动手机用户）的波束（业务方向图），而且还能按照蜂窝移动电话系统的组网环境特点生成小区方向图（广播波束）。它是通过系统软件控制各阵列单元的激励功率和相位（简称“权值”）来实现的，自适应生成不同环境最佳通信效果所需的两类波束方向图（广播波束及业务波束），使发射机功率得到有效利用及天线辐射功率得到最优的空间分配，最终得到全方位（包括常规蜂窝电话在小区重叠的弱信号区域）信干比最佳的通信效果和增大系统容量。

1.2.2 智能天线基础——电磁场叠加原理和智能天线权值

假设如下图所示的4阵列天线，每阵列有若干辐射单元，阵列间隔为d 已知，方位角为φ，各阵列相位中心到观察点的距离为分别为r 1、r 2、r 3、r 4，各阵列激励功率分别为m 1、m 2、m 3、m 4，激励初始相位分别为Φ 1、Φ 2、Φ 3、Φ 4。

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All rights reserved. Passing on and copying of this document, use and communication of its contents not permitted without written authorization from Alcatel. 则总电场矢量E适用于电磁场叠加原理： E=E1+E2+E3+E4

◆E1=e1F1m1exp(jΦ1) * exp(jkr1)

◆E2=e2F2m2exp(jkd cosφ +Φ2）* exp(jkr1) ◆E3=e3F3m3exp(jk 2d cosφ +Φ3）* exp(jkr1) ◆E4=e4F4m4exp(jk 3d cosφ +Φ4）* exp(jkr1)

注：e：单阵列电场单位矢量，F：单阵列复数方图。智能天线权值见下表：

幅度 相位 1 m1 Φ1 2 m2 Φ2 3 m3 Φ3 4 m4 Φ4 智能天线权值

1.2.3 智能天线的特点

（1）在结构上智能天线是一种阵列天线，由多列单天线（每列可有多个辐射单元）按照一定要求组合而成。

（2）智能天线方向图有单元波束、广播波束和业务波束之分。单元波束与GSM天线相同，由单元阵列结构决定，不能由软件控制。广播波束的波束宽度、赋形及增益由软件可控，视环境而定，同一个天线可以有多种广播波束覆盖图形，同一地区不同基站、甚至同一基站不同扇区的广播波束宽度及增益都可能不同（最佳赋形），可以根据现场环境及用户分布现场软件设定。业务波束根据用户的上行波达方向的权值设定下行波束权值，即可跟踪用户（TDD上下行同频）。

（3）智能天线引入了校准网络，其作用是实时监控智能天线各端口的输入功率和相位，以便保证各端口能以正确的权值工作，实现天线以最佳的广播波束和业务波束工作，达到最好的通信效果。

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1.2.4 智能天线广播波束与网络优化

All rights reserved. Passing on and copying of this document, use and communication of its contents not permitted without written authorization from Alcatel. 由于智能天线是多阵列天线，因此设置不同权值可得到不同波束宽度和增益的广播波束图。为了提高蜂窝扇区边缘弱电平及减少小区重叠区的软切换概率，需要给广播波束定义一个新指标。

扇区功率比（SPR）

扇区功率比（SPR）等于广播方向图±60度之外的功率与±60度之内的功率之比（如下图）： SPR越小，小区重叠区域就越小，软切换概率就越小，掉话率就越小——这是网络优化的关键指标。一般可要求SPR<4%。下面举例广播权值对扇区优化的影响。

SPR等于广播方向图±60度之外的功率与±60度之内的功率之比

天线设置不同权值的扇区优化结果

（1）TD65-1#与TD65-2#广播波束扇区图比较（如下图表）

结论：两者瓣宽、增益相当，但2#权值的扇区功率比比1#权值大一倍以上，扇区重叠角区范围相应大一倍。1#权值更优。

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权值 天线类型 幅度 相位 瓣宽 增益 前后比 (dB) 扇区 功率比 (SPR) 2.11 4.33 扇区重叠角区 范围-20dB（度） （度） （dBi） TD65-1#（红） TD65-2#（蓝） 0.5 1 1 0.5 0.48 1 1 0.48 -95 -3 0 -98 0 -5 -1 -179 65.25 61.04 15.06 37.67 33.12 33 15 80

（2）TD65度权值与TD90度权值的广播波束扇区图比较（如下图表）

结论：TD65度与90度天线最大增益相当，但30~60度弱电平角区比T D 6 5 度权值高3dB~4dB，并且扇区功率比扇区重叠角区范围要小2倍多。TD90权值比TD65更优。

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