移动通信天线未来会如何发展

　　从4G 和5G 的发展出发，从大规模阵列天线、天线的可感知、在网天线监控的技术发展、宽带小型化可电调天线和美化天线的技术前瞻等方面，阐述了未来天线技术的发展路线，为中国移动天线发展提供可靠依据。

　　1、引言

　　近年来， 我国移动通信取得了前所未有的非凡成就，建成了全球最大的4G 网络，5G 网络蓄势待发。到2016 年年底，全国 4G 基站将达到近300 万个，其中中国移动150 万个，中国电信80 万个，中国联通70 万个。在万物互联的5G 时代，智慧城市、无人驾驶、无人工厂、远程手术--5G 畅想曲越发清晰。5G 网络的蓝图是100 倍于4G 的高速率，将达到10 Gbit/s、小于1 ms 的低时延、支持1 000 多亿连接的高密度和1 000 倍于4G 的高容量。一方面要求massive MIMO（大规模阵列天线技术）天线和一体化有源天线等天线系统服务于宏基站，另一方面无处不在的微基站要求天线和基站设备高度融合。随着移动通信从2G、3G、4G 到5G 的不断发展，移动通信天线也经历了从单极化天线、双极化天线到智能天线、MIMO 天线乃至大规模阵列天线的发展历程。天线作为移动通信网络的感知器官在网络中的地位越来越复杂，并且作用也越来越重要。

　　2、天线的可感知是移动通信天线的一个技术热点

　　基站天线的工参准确性对网络运维和优化具有重要的意义，当前的研究主要集中在这3 个方面：利用电调天线的AISG 线进行供电和回传，适用于新建电调天线站；采用太阳能或其他方式供电，采用无线回传，适用于存量站和非电调天线基站；采用人工上站用姿态仪采集数据。 2.1 利用电调天线的AISG 线进行供电和数据回传目前基站智能工参研究主要集中于可感知系统实现对天线方位角、机械下倾角、海拔高度、经纬度等参数的实时测量和记录。其中，海拔高度、经纬度可采用北斗或GPS的方式测量，海拔高度的测量精度一般是5～10 m，经纬度的测量精度一般是5 m。机械下倾角可采用重力加速度计进行测量，测量精度约0.5°，且测量速度快，可用于监测天线姿态。天线方位角的测量比较复杂，几种可能的实现方式具体如下。

　　（1）双GPS 方案可进行绝对方位角的高精度测量，测量时间约2 min，实时性尚可。但当两个GPS 接收机之间的距离缩小时，测量误差快速增大， 比如当双GPS 设备长度小于200 mm时，测量误差大于5°，虽然可通过多次测量来提高精度，但实时性明显变差。如果在射线方向存在遮挡，其测量精度会大大降低。此外，该方案的设备成本较高。

　　（2）和差波束方案也可进行绝对方位角的较高精度测量，设备成本比双GPS 低。缺点是测量时间过长，实时性不满足要求。如果要求设备小型化，差波束的斜率明显下降。同样，射线方向存在遮挡时测量精度同样降低。

　　（3）电子罗盘方案因受工程现场复杂磁环境的影响不能测量绝对方位角，但相对方位角的测量精度很高，约10 s 的测量时间，在3 种方案中耗时最短、实时性最好；设备可以做到不超过双频天线的截面积， 满足一体化设计的小型化要求；成本也比较低。其缺点有两点，第一不能测量绝对方位角；第二，抗近距离磁环境的干扰能力差，在其设备100 mm 范围内不能有磁性物质。这种方案不建议采用。