(完整版)03TD-LTE天线基础-天线原理及参数
天线工作原理与主要参数
从理论上来讲，2.4GHz是工作在ISM频段的一个频段。
ISM频段是工业，科学和医用频段。
一般来说世界各国均保留了一些无线频段，以用于工业，科学研究，和微波医疗方面的应用。
应用这些频段无需许可证，只需要遵守一定的发射功率(一般低于1W)，并且不要对其它频段造成干扰即可。
●ISM频段在各国的规定并不统一。
而2.4GHz为各国共同的ISM频段。
因此无线局域网(IEEE 802.11b/IEEE 802.11g)，蓝牙，ZigBee等无线网络，均可工作在2.4GHz频段上。
●大家所谓的2.4G无线技术，其频段处于2.405GHz-2.485GHz(科学、医药、农业)之间。
所以简称为2.4G无线技术。
●2.4G免费频段是什么意思?免费频段，是指各个国家根据各自的实际情况，并考虑尽可能与世界其他国家规定的一致性，而划分出来的一个频段，专门用于工业，医疗以及科学研究使用(ISM频段)，不需申请而可以免费使用的频段。
我们国家的2.4G频段，就是这样一个频段。
然而，为了保证大家都可以合理使用，国家对该频段内的无线收发设备，在不同环境下的使用功率做了相应的限制。
例如在城市环境下，发射功率不能超过100mW。
●2.4G无线键鼠收发模块转载请注明出自中国无线论坛/,本贴地址:/thread-102903-1-1.html天线高度的调整高度, 调整天线高度直接与基站的覆盖范围有关。
一般来说，我们用仪器测得的信号覆盖范围受两方向因素影响：一是天线所发直射波所能达到的最远距离；二是到达该地点的信号强度足以为仪器所捕捉。
900MHz移动通信是近地表面视线通信，天线所发直射波所能达到的最远距离（S）直接与收发信天线的高度有关，具体关系式可简化如下：S=2R(H+h)其中：R-地球半径，约为6370km；H-基站天线的中心点高度；h-手机或测试仪表的天线高度。
由此可见，基站无线信号所能达到的最远距离（即基站的覆盖范围）是由天线高度决定的。
td lte技术原理
td lte技术原理TD-LTE技术是一种通信技术，其原理主要涉及以下几个方面：1. 时间分割多址（Time Division Multiplexing, TDM）TD-LTE利用时间分割多址技术，将时间分成多个时隙，不同用户在不同的时隙内传输数据。
通过时间的划分，实现不同用户之间的并行传输，提高频谱的利用效率。
2. 频分多址（Frequency Division Multiplexing, FDM）TD-LTE采用频分多址技术，将可用的频谱资源划分为多个频段，每个频段被分配给不同的用户进行数据传输。
通过频率的划分，实现不同用户之间的分离传输，避免互相干扰，提高系统的容量和性能。
3. 空分多址（Space Division Multiplexing, SDM）TD-LTE利用空分多址技术，通过天线波束成形和多天线信号处理，将同一个时隙内的数据在空间上进行分离传输。
通过空间的划分，实现不同用户之间的独立数据传输，提高系统的容量和数据速率。
4. 自适应调制与编码（Adaptive Modulation and Coding, AMC）TD-LTE根据信道质量的变化，采用不同的调制和编码方式进行数据传输。
在信道质量好的时候，采用高阶调制和编码，提高数据传输速率；在信道质量差的时候，采用低阶调制和编码，保证数据的可靠传输。
5. 多天线技术（Multiple-Input Multiple-Output, MIMO）TD-LTE利用多天线技术，通过在基站和终端之间增加多个发射和接收天线，实现多信道的数据传输。
通过多天线的利用，可以同时传输多个数据流，提高系统的容量和覆盖范围。
通过以上原理的综合应用，TD-LTE技术能够实现高速数据传输、高容量通信和较好的覆盖性能，使得移动通信系统在大容量和高速率的应用场景下具备更好的性能和用户体验。
TD LTE原理及关键技术
优化方法：优化网络架构、传输技术、网络负载等
抖动：TD LTE的抖动性能主要取决于网络负载和传输技术
频谱效率：TD LTE的频谱效率较高能够有效利用频谱资源
能源效率：TD LTE的能源效率较高能够降低能耗减少碳排放
网络覆盖：TD LTE的网络覆盖范围较广能够提供更好的网络服务
调制方式：OFDM、SC-FDM、MIMO等
编码方式：Turbo码、LDPC码等
多址接入方式：OFDM、SC-FDM等
网络拓扑结构：星型、环型、网状等
EUTRN是TD LTE网络的核心部分负责无线接入和移动性管理
EUTRN由eNodeB（基站）和UE（用户设备）组成
eNodeB负责无线资源的分配和管理UE负责无线接入和移动性管理
添加项标题
5G技术的未来：将成为未来通信技术的主流推动各行各业的数字化转型和智能化升级
添加项标题
6G应用场景：智能城市、自动驾驶、远程医疗等
6G技术：下一代移动通信技术预计在2030年左右商用
潜在技术：太赫兹通信、人工智能、量子通信等
6G挑战：频谱资源、能耗、网络安全等
汇报人：
测试方法：可以通过模拟测试、实际测试等方式来评估TD LTE的峰值速率和平均吞吐量
TD LTE覆盖范围：TD LTE的覆盖范围取决于基站的密度和功率以及无线环境的影响。
小区边缘速率：TD LTE的小区边缘速率是指在小区边缘的用户能够达到的最大速率它受到无线环境的影响以及基站的调度策略和功率控制等因素的影响。
物联网：支持低功耗、低速率的物联网设备如智能家居和智能农业
公共安全：支持公共安全通信如应急响应和灾难救援
工业自动化：支持工业自动化和控制如智能制造和智能物流
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
lte天线参数 标准
LTE天线参数的标准包括以下几个方面：
1. 增益：增益是衡量天线辐射能力的重要指标。
在LTE系统中，通常要求天线具有较高的增益，以保证信号的覆盖范围和接收质量。
2. 波束宽度：波束宽度表示天线向不同方向辐射电磁波的能力。
在LTE系统中，通常要求天线具有较窄的波束宽度，以便更好地控制信号的传播方向和覆盖范围。
3. 极化：极化是指天线发送的电磁波的振动方向。
在LTE系统中，通常要求天线具有水平极化或垂直极化，以适应不同场景的需求。
4. 阻抗：阻抗是衡量天线与馈线之间匹配程度的重要指标。
在LTE系统中，通常要求天线具有50欧姆的阻抗，以确保信号传输的稳定性和效率。
需要注意的是，不同的LTE频段和不同的天线类型可能有不同的天线参数标准。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的天线参数标准。
TD-LTE基本原理与关键技术
EV-DO Rel.0
D0 Rel .A
• 峰值速率：1.8/3.1Mbps • 小区吞吐量：0.4/0.8Mbps
Mobile WiMAX 802.16m 峰值速率： 500M~1Gbps
标准演进路线
WiMAX阵营
峰值速率： 75Mbps
4
总体架构
2G
Gb
SGSN
Gn
GGSN
Gi
BTS
BSC/PCU
3
覆盖
增强MBMS
TD-LTE概述
2G
TDMA GPRS/EDGE • 峰值速率(UL:DL) 0.47/0.47Mbps • 小区吞吐量(UL:DL) 0.23/0.23Mbps 3GPP阵营(GSM) CDMA WCDMA HSPA
3G
3.9G
OFDM LTE FDD 峰值速率 (20MHz)： 50M/150Mbps (注：假设上行 最高16QAM） LTE TDD 峰值速率 (20MHz)： 10M/110Mbps (注：3:1配比下， 且假设上行最高 16QAM） Mobile WiMAX 802.16e
NAS信令 RRC PDCP RLC MAC PHY eNodeB
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eNB实现的功能
无线资源管理：无线承载控制、无线准入控制、连接移动性 控制、UE上下行的动态资源分配 IP头压缩和用户数据流加密 UE连接期间，选择MME，当无路由信息可用时，可以根据UE 提供的信息来间接确定到达MME的路径 路由用户平面数据到S-GW
频率 传统频分复用(FDM)多载波调制技术
节省带宽资源 频率 正交频分复用(OFDM)多载波调制技术
图
FDM和OFDM带宽利用率的比较
浅谈TD-SCDMA智能天线基本原理和测试方法
1引言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。
2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。
TD-LTE多天线技术介绍
TX
MIMO
y21
y22
RX
H=sqrt(|h11|2+|H12|2+|h21|2+|h22|2)
x2 x1
TX
更稳健的等效SISO RX
0
-1 0
x
o k j_
y1
a i j ng
y2
i e nw
h11 h12 v1 * * − h x h 12 v2 11 1 = ⋅ + h h x v 22 21 2 3 * * h − h v 22 21 4 | h11 | 2 + | h12 | 2 + | h 21 | 2 + | h 22 | 2 ⋅ x i , i = 1, 2
LTE多天线方案介绍
方案一 8天线 Beamforming
n n n
eNB采用双极化8天线阵列
下行UE 2天线接收，上行轮流发射 上行eNB 8天线接收，下行采用EBB算 法实现波束赋形
n n nxj来自o k _a i j ng
n
方案二 8天线 2x2 MIMO
同极化的4天线组成某一子阵，即Ant1~Ant4 和Ant5~Ant8分别构成两个子阵 子阵内采用广播波束赋形 两个子阵间实现MIMO 双流
空间复用技术分类
n 在发射端和接收端同 时 采 用多天线， 可以 进 一步提 高 信 噪比和/或获得分集增益。灵活实现空间复用和空间分集 /波束赋形的切换和整合，需采用自适应MIMO方法。
Ø开环（Open-Loop）空间复用
•不管信道条件，采用固定的复用流数。 •由于MIMO信道的相关性有各种差异，开环 空间复用的流间串扰有时很难消除，可能造 成多流并行传输的性能比单天线传输还差。
TD-LTE技术基本原理课件
小区半径30 km时，允许少许性能损失，但仍能提供常规服务。
也考虑小区半径高达100 km的情况。
支持灵活带宽配置：
支持六种带宽配置：1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10MHz, 15MHz及20MHz。
LTE的需求和基本技术
TD-LTE关键技术
演进，LTE并非人们普遍误解的4G技术，而是3G与4
G技术之间的一个过渡，是3.9G的全球标准,它改进
并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为
其无线网络演进的唯一标准，这种以OFDM/FDMA为
核心的技术可以被看作“准4G”技术。在20MHz频
谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s
的优势相结合同时又具有非常小的PAPR值；
MIMO技术
关键技术
帧结构
物理信道
物理层过程
•
在发送端和接收端同时使用多根天线进行数据的发送和接收；
•
在发送端每根天线上发送的数据比特不同；
•
在多散射体的无线环境中，来自每个发射天线的信号在每个接收天线中是不相关
的，并在接收机端利用这种不相关性对多个天线发送的数据进行分离和检测；
2
•
•
•
•
•
•
•
下行OFDM技术
上行SC-FDMA技术
MIMO技术
多天线技术
链路自适应:速率控制
动态调度：信道调度、HARQ
支持FDD和TDD两种双工方式
OFDM发展历史
关键技术
帧结构
物理信道
物理层过程
OFDM应用于 802.11a, 802.16, LTE
ZT-03TD-SCDMA关键技术-第三章
基站所接收到的信号为来自各天线单元和收信机所接收到的信号之和。 如采用最大功率合成 算法，在不计多径传播条件下，则总的接收信号将增加10lgN(dB)，其中，N为天线单元的数 量。存在多径时，此接收灵敏度的改善将随多径传播条件及上行波束赋形算法而变，其结果 也在10lgN(dB)上下。 2.提高了基站发射机的等效发射功率 同样，发射天线阵在进行波束赋形后，该用户终端所接收到的等效发射功率可能增加 20lgN(dB)。其中，10lgN(dB)是N个发射机的效果，与波束成形算法无关，另外部分将和接 收灵敏度的改善类似，随传播条件和下行波束赋形算法而变。 3.降低了系统的干扰 基站的接收方向图形是有方向性的， 在接收方向以外的干扰有强的抑制。 如果使用最大功率 合成算法，则可能将干扰降低10lgN(dB)。 4.增加了CDMA系统的容量 CDMA系统是一个自干扰系统， 其容量的限制主要来自本系统的干扰。 降低干扰对CDMA系统极 为重要，它可大大增加系统的容量。在CDMA系统中使用智能天线后，就提供了将所有扩频码 所提供的资源全部利用的可能性。 5.改进了小区的覆盖
BCH
DwPTS
G
UpPTS TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6
TS0
两种赋形波束
得到小区覆盖的全向波束 针对用户终端的赋形波束
BCH/DwPTS必须使用全向波束，覆盖整个小区，在帧结构中使 用专门时隙 业务码道通常使用赋形波束，只覆盖个别用户
TD-SCDMA 全向码道和赋形码道
22
中泰培训中心
第三章
2.智能天线的校准 在使用智能天线时，必须具有对 智能天线进行实时自动校准的技术。 在TDD系统中使用智能天线时，是根据电磁场理论中的互易原理，直接利用上行波束赋形。 但对实际无线基站，每一条通路的无线收发信机不可能是全同的，而且，其性能将随时期、 工作电平和环境条件等因素变化。 如果不进行实时自动校准， 则下行波束赋形将受严重影响。 不仅得不到智能天线的优势，甚至完全不能通信。 3. 智能天线和其它抗干扰技术的结合 目前，在智能天线算法的复杂性和实时实现的可能性之间必须进行折中。这样，实用的智能 天线算法还不能解决时延超过一个码片宽度的多径干扰， 也无法克服高速移动多普勒效应造 成的信道恶化。 在多径严重的高速移动环境下， 必须将智能天线和其它抗干扰的数字信号处 理技术结合使用，才可能达到最佳的效果。这些数字信号处理技术包括联合检测（Joint Detection），干扰抵消及Rake接收等。目前，智能天线和联合检测或干扰抵消的结合已有 实用的算法。 4.波束赋形的速度问题 必须注意的是，由于用户终端的移动性，移动通信是一个时变的信道，智能天线是由接收信 号来对上下行波束赋形，故要求TDD的周期不能太长。例如，当用户终端的移动速度达到 100km/h时，其多普勒频移接近200Hz，用户终端在10ms内的位置变化达到28cm，在2GHz频段 已超过一个波长，对下行波束赋形将带来巨大的误差。故希望将TDD周期进行缩减，以保证 智能天线的正常工作。如果要求此系统的终端能以更高的速度移动，则TDD上下行转换周期 还应进一步缩短。 5.设备复杂性的考虑 智能天线的性能显然将随天线阵元数目的增加而增加， 但是增加天线阵元的数量， 又将增加 系统的复杂性。此复杂性主要是在基带数字信号处理的量将成几何级数递增。现在，CDMA 系统在向宽带方向发展， 码片速率已经很高， 基带处理的复杂性已对微电子技术提出了越来 越高的要求，这就限制了天线元的数量不可能太多。按目前的水平，天线元的数量在6~16 之间。
天线工作原理与主要参数
天线工作原理与主要参数一、天线工作原理与主要参数<BR>天线是任何一个无线电通信系统都不可缺少的重要组成部分。
合理慎重地选用天线，可以取得较远的通信距离和良好的通信效果。
(一)天线的作用<BR>各类无线电设备所要执行的任务虽然不同，但天线在设备中的作用却是基本相同的。
任何无线电设备都是通过无线电波来传递信息，因此就必须有能辐射或接收电磁波的装置。
所以，天线的第一个作用就是辐射和接收电磁波。
当然能辐射或接收电磁波的东西不一定都能用来作为天线。
例如任何高频电路，只要不是完全屏蔽起来的，都可以向周围空间或多或少地辐射电磁波，或者从周围空间或多或少地接收到电磁波。
但是，任意一个高频电路并不一定能作天线，因为它辐射和接收电磁波的效率很低。
只有能够有效地辐射和接收电磁波的设备才有可能作为天线使用。
天线的另一个作用是”能量转换”。
大家知道，发信机通过馈线送入天线的并不是无线电波，收信天线也不能直接把无线电波送入收信机，这里有一个能量的转换过程，即把发信机所产生的高频振荡电流经馈线送入天线输入端，天线要把高频电流转换为空间高频电磁波，以波的形式向周围空间辐射。
反之在接收时，也是通过收信天线把截获的高频电磁波的能量转换成高频电流的能量后，再送给收信机。
显然这里有一个转换效率问题。
天线增益越高，则转换效率就越高。
(二)天线的分类<BR>天线的形式繁多，按其用途可以分为发信天线和收信天线；按使用波段可以分为长、中、短、超短波天线和微波天线、微带天线等。
此外，我们还可按其工作原理和结构来进行分类。
<BR>为便于分析和研究天线的性能，一般把天线按其结构形式分为两大类：一类是半径远小于波长的金属导线构成的线状天线，另一类是用尺寸大于波长的金属或介质面构成的面状天线。
线状天线主要用于长、中、短波频段，面状天线主要用于厘米或毫米波频段；甚高频段一般以线状天线为主，而特高频段则线、面状天线兼用。
TD-LTE系列有源天线简介分解
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。
3-TD-LTE天线产品介绍
• 独立电调技术
• 技术有待进一步成熟、优化
• 集束接口
• FAD八通道独立电调天线必选技术，技术已成熟但产业能力有待优化
FA单D击八此通处道编辑独母立版电标调题样天式线：产品分类
• 独立电调产品，根据需求主要包括三类：
• FA/D（已有产品） • F/A/D（无产品，已列入规划） • F/A（无产品，暂未列入规划）
•小型化 •天线尺寸具有较高的安装优势 •发挥（密集）城区应用设计特色 (对站间距小， 增益要求不高，但对覆盖均匀性要求高的区域应用 前景较好)
内置合路器天线和 小型化天线
综合化、高标准的天线设计要求，可以带动产业攻坚TDD网络长期发展需面对的核心 挑战，是中国移动未来天馈建设及演进的重要基石！
提单纲击此处编辑母版标题样式
集单击束此接处口编：辑外母场版测标试题样式
• TD-SCDMA外场验证（应用于天线/RRU一体化产品）
• 2009年在福建进行了含集束接口的一体化产品的替换测试
• 工程便利性：工程简化，工期缩短40%，成本降低30%
• 电气性能：与采用常规线缆覆盖能力相当
• TD-LTE外场试验（应用于内置合路器天线）
一期普通8path 天线
类型
风阻
长
宽
高
重量 接头数
传统8天线
100% 1350 650
100
16.5
9
双极化8天线 48.3% 1366 310
100
11.0
9/2
小型化天线
24%
650
330
55
6
2
GSM900
38.7 % 1294 258
TD-SCDMA智能天线系统的原理及测试
TD-SCDMA智能天线系统的特点及测试摘至2007-04-05 电信科学作者：饶毅李克1、智能天线的原理智能天线通常被定义为一种安装于移动无线接入系统基站侧的天线阵列，通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元，获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。
其原理是将无线电信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向（directionofarrival，DOA），旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到高效利用移动用户信号并消除或抑制干扰信号的目的。
同时，智能天线技术利用各个移动用户间信号空间特征的差异，通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰，使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。
在TD-SCDMA系统中智能天线基本思想是：天线以多个高增益窄波束动态地跟踪多个期望用户，接收模式下，来自窄波束之外的信号被抑制，发射模式下，能使期望用户接收的信号功率最大，同时使窄波束照射范围以外的非期望用户受到的干扰最小。
智能天线是利用用户空间位置的不同来区分用户，在相同时隙、相同频率或相同地址码的情况下。
仍然可以根据信号不同的空间传播路径来区分。
TD-SCDMA由于上下行无线链路使用同一载频，无线传播特性近似相同，能够很好地支持智能天线技术，智能天线的使用增加了TD-SCDMA无线接口的容量。
TD-SCDMA智能天线主要实现2种波束：广播波束和业务波束。
广播波束是在广播时隙形成，实现对整个小区的广播，所以要求波束宽度很宽，尽量做到小区无缝隙覆盖。
业务波束是在建立具体的通话链路后形成，也就是形成跟踪波束，它会针对每一个用户形成一个很窄的波束，这些波束会紧紧地跟踪用户。
由于波束很窄，能量比较集中。
在相同功率情况下，智能天线能将有用信号强度增加，同时减小对其他方向用户的干扰，由于智能天线能很好地集中信号，所以发射机可以适当地减小发射功率。
2、智能天线阵的物理特性和波束赋形常见的智能天线阵列一般分为360°全向阵列和120°平面扇区阵列。
TDLTE基本原理
TDLTE基本原理TD-LTE（Time Division-Long Term Evolution）是一种4G移动通信标准，是一种采用时分复用（TDM）技术的高速数据传输技术。
它是TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access）的演进版本，可以支持更高的数据传输速率和更低的延迟。
TD-LTE的基本原理可以分为以下几个方面：1.频段和时隙划分：TD-LTE采用时分信道复用技术，将整个频段进行划分，并将其中的每个频段都分为不同的时隙。
这些时隙可以被不同的用户或者传输任务所共享，通过时分信道复用技术，实现多用户同时传输数据。
2.时频资源分配：TD-LTE将整个频谱划分为小的时间间隔，称为子帧。
每个子帧包含多个时隙，每个时隙可以分配给不同的用户或服务。
这种时频资源分配方式可以根据用户需求和网络资源情况进行灵活配置，以满足不同用户的传输需求。
3.多天线技术：TD-LTE支持多输入多输出（MIMO）技术，即在发送端和接收端都配备多个天线。
通过使用多天线，可以提高信号质量和传输速率，并增强系统容量和抗干扰能力。
4.先进的调制解调技术：TD-LTE采用先进的调制解调技术，如16QAM、64QAM甚至256QAM。
这些调制技术可以在相同的频谱带宽下实现更高的数据传输速率，提高系统的吞吐量和效率。
5.资源分配和调度算法：TD-LTE采用先进的资源分配和调度算法来优化系统性能。
通过动态分配网络资源，可以根据用户需求和网络条件实现高效的网络资源利用，并最大限度地提供服务质量和用户体验。
6.自适应调整功率控制：TD-LTE利用功率控制技术来优化系统的无线链接和传输质量。
通过根据信道质量和干扰情况自适应调整发射功率，可以提高覆盖范围和系统的容量。
总之，TD-LTE采用时分复用技术，通过划分频段和时隙，实现多用户同时传输数据。
同时，它还利用多天线、先进的调制解调技术、资源分配和调度算法以及自适应功率控制等技术来提高系统的传输速率、容量和效率。
TD-LTE技术原理介绍
TD-LTE和TD-SCDMA邻频共存（3）
关键技术 帧结构 物理信道 物理层过程
• TD-SCDMA与TD-LTE邻频共存时，需要严格时隙对齐，当TD-SCDMA配置为2UL:4DL时，TD-LTE需用 配置1UL:3DL，特殊时隙3:9:2或3:10:1与其匹配 • DwPTS均仅占用3个符号，无法传输业务信道，为了提高业务信道的容量，又满足邻频共存时两个TDD系 统的GP对齐，建议增加DWPTS的符号数，在短CP情况下，增加新的特殊时隙配比6:6:2；在长CP下情况 下，增加新的特殊时隙配比5:5:2
MRC （最大比合并）
• 线性合并后的信噪比达到最大化
• 相干合并：信号相加时相位是对齐的 • 越强的信号采用越高的权重
•
适用场景：白噪或干扰无方向性的场景
IRC（干扰抑制合并）
• 合并后的SINR达到最大化
• 有用信号方向得到高的增益 • 干扰信号方向得到低的增益
• 适用场景：干扰具有较强方向性的场景。
增加新的特殊时隙配比需要修改标准，目前已经将该要求写入R11版本， 后续将考虑如何在R9版本中引入该要求。
特殊子帧
关键技术 帧结构 物理信道 物理层过程
• TD-LTE特殊子帧继承了TD-SCDMA的特殊子 帧设计思路，由DwPTS，GP和UpPTS组成。 • TD-LTE的特殊子帧可以有多种配置，用以改 变DwPTS，GP和UpPTS的长度。但无论如何 改变，DwPTS + GP + UpPTS永远等于1ms
• 传输模式是针对单个终端的。同小区不同终端可以有不同传输模式 • eNB自行决定某一时刻对某一终端采用什么传输模式，并通过RRC信令通知终端 • 模式3到模式8中均含有发射分集。当信道质量快速恶化时，eNB可以快速切换到模式内发射分集模式
TD-LTE基本原理资料整理-必看
物理广播信道(PBCH):传递UE接入系统所必需的系统信息，如带宽，天线数目等 PBCH传送的系统广播信息包括：下行系统带宽、SFN子帧号、PHICH指示信息、天线配置信息等；其 中天线信息映射在CRC的掩码当中 PBCH PBCH采用QPSK调制，采用单天线或者发射分集方式发送，PBCH采用盲解 频域：对于不同的带宽，都占用中间的1.08MHz （72个子载波）进行传输。 时域：映射在每个5ms 无线帧的subframe0里的第二个slot的前4个OFDM符号上。 周期：40ms。每10ms重复发送一次，终端可以通过4次中的任一次接收解调出BCH。 物理控制格式指示信道(PCFICH):QPSK调制,采用单天线或者发射分集方式，采用和PBCH相同的 天线配置。 一个子帧中用于PDCCH的OFDM符号数目 ,LTE PCFICH大小是2bit,其中承载的是CFI,用来指明 PDCCH在子帧内所占用的符号个数。 PCFICH PCFICH映射到控制区域的第一个OFDM 4个REG上;为了降低小区之间PCFICH的相互干扰，PCFICH 的资源块在频域上采用了和小区物理ID相关的位置偏移，并且对于CFI码字进行了和小区物理ID相关 的扰码。 对于带宽较大的系统，PDCCH的符号数目为1到3个，对于带宽较小的系统，PDCCH的符号数目为2 到4个，这是由于每个符号上子载波的数目较少，因此需要更多的符号来承载PDCCH中的控制信息。 物理HARQ指示信道(PHICH):采用BPSK调制 PHICH 用于NodB向UE 反馈和PUSCH相关的ACK/NACK信息 一个PHICH group由3部分组成，分别映射到一个REG上，但3个REG可能在不同的符号中 物理多播信道(PMCH) PMCH 传递MBMS相关的数据 物理上行控制信道(PUCCH) PUCCH 当没有PUSCH时，UE用PUCCH发送ACK/NAK，CQI，调度请求(SR，RI) 信息。当有PUSCH时，在PUSCH上 发送这些信息 物理上行共享信道(PUSCH) 承载数据——为了保证单载波的特性，当数据和控制信令同时传输时，控制信令和数据在DFT之前需 PUSCH 要进行复用 上行资源只能选择连续的PRB，并且PRB个数满足2、3、5的倍数 物理随机接入信道 (PRACH) 用于随机接入，发送随机接入需要的信息，preamble等。一个PRACH占用6个RB PRACH 一个上行子帧（包括UpPTS）中可以同时存在多个PRACH信道；当存在多个上行PRACH信道时，优先考 虑占用不同的子帧，如果时间上分配不开，再考虑一个子帧中支持多个PRACH信道；不同小区的 PRACH信道在时域尽量错开； CRS:小区专用参考信号：下行信道质量测量；下行信道估计，用于UE端的相干检测和解调 下行参考信号 MBSFN参考信号 DRS:终端专用的参考信号：用于波束赋形 下行专用参考信号(DRS, Dedicated Reference Signal)-用于波束赋形技术 终端专用的参考 LTE R8仅支持单码字单流波束赋形，因此只需要一组DRS 信号 作用：跟踪来波方向；测量平均路损信息 DMRS:PUCCH,PUSCH解调用 上行参考信号 SRS:用于测量，同步，SRS在不同频点以跳频的方式发送。如果全频段都发射，那会功率很高 1、SRS带宽配置（SRS bandwidth configuration）：UE通过广播信息获得小区允许的SRS的带宽信 息； SRS 2、SRS带宽（SRS-bandwidth）：UE通过RRC信令获得具体的带宽配置； 3、 频域位置（Frequency-domain position）：UE通过RRC信令获得具体的SRS传输PRB位置； 4、 跳频信息（Frequency-hopping information）：UE通过RRC信令获知其是否进行SRS跳频； PCI规划原则 同频组网，临区PCI规划原则：模3不等，单天线端口小区模6不等。
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天线电参数-天线分集
• 空间分集
• 空间分集：当两个接收天线间隔一定距离，就可接 收到具有不同ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ落包络的同一个信号，这两个信号 的相关系数小于0.7 ，就可满足分集接收要求。空间 分集对天线安装提出了要求：
• 极化分集
• 极化分集：每个载频的每个扇区使用一个45°双极 化天线就可以完成分集接收。
• 两个相互垂直的45°极化是正交极化，有较好的分 集接收能力。
倾斜 (+/- 45°)
城区采用双线极化天线,可 以大大减少天线数目，简化 天线工程安装，降低成本， 减少了天线占地空间。
天线电参数-极化方式
• 在城区，基站数目较多，每个基站的覆盖半径 较小，考虑到安装方便，加上城区基站调整可 能性比较大，为了保证分集效果，建议采用双 极化天线。
• 在郊区和农村，基站数目较少，每个基站覆盖 半径较大，采用空间分集对接收效果略有改善， 可以采用空间分集的单极化天线。
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天线基础
讲师：张强
课程内容
天线原理及参数
无线电波基本知识
• 电磁波的传播
振 子
电场
磁场
电场 电波传输方向
磁场
电场
无线电波基本知识
• 无线电波的波长、频率和传播速度的关系：
• 可用式 λ＝Ｖ/ｆ 表示。在公式中，Ｖ为速度，单位 为米/秒；ｆ 为频率，单位为赫芝；λ为波长，单位 为米。由上述关系式不难看出，同一频率的无线电 波在不同的媒质中传播时，速度是不同的，因此波 长也不一样。
天线电参数-工作频段
• 天线总是在一定的频率范围内工作的 • 从降低带外干扰信号的角度考虑,所选天线的带
宽刚满足频段要求即可
在 850MHz 1/2 波长振子 最佳
在 820 MHz
在 890 MHz
天线振子
天线电参数-天线增益
• 增益的定义与半波振子或全向辐射器有关。全 向辐射器是假设在所有方向上的辐射功率相等。 在某一方向的天线增益是该方向上它产生的场 强除以全向辐射器在该方向产生的发生强度。
天线电参数-集束天线、多频天线
集束天线
多频天线
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
• 共站和共天馈线的需求将 会在3G规划中大量提出
• 多频段天线至少支持两个 频段的无线收发
波长
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。
Blah blah blah blah
天线原理-振子
• 导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐 射，辐射的能力与导线的长短和形状有关. 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辐射。 通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子。
• 对于要求下倾角比较大的情况，多采用小角度的固 定电下倾天线加上机械下倾方案。
天线电参数-下倾方式
• 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
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。
无下倾
电下倾
机械下倾
天线电参数-机械下倾方式
天线电参数-电下倾方式
天线电参数-下倾方式
无下倾
电下倾
天线电参数-下倾方式
无下倾
机械下倾
天线电参数-下倾方式
10°电下倾 6° 电下倾 10°机械下倾 + 4° 机械下倾
天线电参数-前后比
• 主瓣最大值与后瓣最大值之比
后向功率
前向功率
F/B = 10 log(前向功率/后向功率） typically ： 25dB
• 通常情况下，如果没有特殊要求，建议全部选 用双极化天线，对施工和后续的调整都比较有 利。
天线电参数-下倾方式
• 天线下倾方式分为机械下倾和电下倾，而电下 倾方式又可分为固定电下倾和可调电下倾。
• 机械下倾天线只在架设时倾斜天线，价格较便宜， 多用于下倾角度小于10的环境。
• 电下倾天线价格较贵，其下倾角度范围较大（可大 于10），下倾角度较大时天线方向图无明显畸变， 天线后瓣也将同时下倾。
天线电参数-极化方式
• 天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向。基站天线 通常使用线极化。以大地为基准面，电场矢量垂直于地面为垂 直极化（VP），平行于地面为水平极化（HP）。在双极化天线 中，通常使用+45°和-45°正交双线极化。
垂直极化
水平极化
+ 45度倾斜的极化
- 45度倾斜的极化
V/H (垂直/水 平)
定向天线
3dB 波束宽度
- 3dB点
60° (eg)
峰值 - 3dB点
全向天线
小区覆盖
水平波瓣角
邻小区干扰
天线增益
天线电参数-垂直波瓣角
定向天线
15° (eg)
Peak - 3dB Peak
Peak - 3dB
全向天线
较窄的垂直波瓣角将会产生较多的覆盖盲区; 针对特殊的覆盖目标可选用较大的垂直波瓣角
• 天线增益是天线选型时的重要参考指标
• 天线增益的选择与覆盖范围大小有关
天线电参数-天线增益
• 利用反射板可把辐射能控制聚焦到一个方向 • 反射面放在阵列的一边构成扇形覆盖天线
天线 (顶视)
全向天线
定向天线
dBm
• dBm：是一个考证功率绝对值的值，公式为 dBm=10lg(功率/1mW)，如我们常用的基站是 500mw，换算成dBm就是10lg(500mW/1mW)＝ 27dBm（意思是27dB毫瓦）。
• 在通信测试及规划的行业中为负值
天线方向性
• 基站天线按照辐射方向图可以分 为全向天线和定向天线。
• 全向天线在同一水平面内各方向的 辐射强度是相等的，适用于全向小 区的覆盖；
• 定向天线在同一水平面的辐射具备 了方向性，能量辐射比较集中，适 用于扇形小区的覆盖。
天线电参数-天线方向性
天线电参数-水平波瓣角