基站|如何看待移动220万面基站天线集采?

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2022年3月11日 , 中国移动发布《2022年至2023年444天线及单4天线(含700M)》集采公告 , 其中 , “4+4+4”700/900/1800独立电调天线采购规模为46.5万面 , 700M单频天线为3.5万面 。
早在2021年 , 中国移动已集采约174万面多频段(含700M)天线 , 包括4+4+4天线(700/900/1800MHz)、4+4+4+8天线(700/900/1800/FA)和单4天线(700MHz) , 其中 , 4448天线需求为114万面 , 444等其余型号天线需求为60万面 。
“444”、“4448”这些神秘代码到底是什么意思?中国移动为什么要采购这些天线?两次采购规模不同又意味着什么?
本文有点啰嗦 , 要从基站天线演进史说起 。

基站天线演进史早期的 GSM 基站天线仅支持900MHz或1800MHz频段 , 采用空间分集技术 , 在基站的每个扇区部署2根具有一定间隔距离的单极化天线 , 每根天线提供一个端口通过馈线连接基站主设备 , 其中一根负责接收/发送无线信号 , 另一根只负责接收信号 。

2G早期单极化天线空间分集技术将两根接收天线在物理位置上分开 , 可改善上行链路质量 , 提升小区上行覆盖短板 , 但这种方式的弊端是显而易见的 , 不仅占用更多的天面空间 , 而且影响美观 。
所以 , 后来基站天线技术发生了重大改进——采用一根包含两个端口(对应两组极化分集的天线阵列)的双极化天线取代了以前的两根单极化天线 , 以极化分集技术替代了原来的空间分集技术 。

双极化天线常见的双极化天线为±45度交叉极化天线 , 即两个端口分别对应两组相互正交的、分别采用+45度和-45度偏振的天线阵列 。
理论上讲 , 空间分集的性能略好于极化分集 , 但考虑极化分集更省天面空间 , 加之随着2G基站越来越密集 , 每个站点的覆盖范围要求越来越小 , 空间分集那点微弱的优势就变得不那么重要了 。 因此 , 随着时间推移 , 双极化天线成为了基站天线的首选方案 。
但进入3G时代 , 新的问题又来了 。
每一代移动网络都会分配新频段 , 天线作为无线信号收发的关键器件 , 当然也需支持新频段 。 3G使用1.9GHz、2GHz、2.1GHz等新频段 , 需新增支持3G频段的天线 , 会导致铁塔天面上2G和3G基站天线共存 , 让运营商再次面临节省天面空间和运营成本的问题 。
在此背景下 , 双频段或多频段天线应运而生 。

3G时代四端口双频段天线通常 , 多频段天线将支持多个频段的多个天线阵列集成在一个天线罩里 , 每个频段对应一组双极化天线阵列 , 以及对应两个天线端口 。 支持的频段越多 , 内部阵列和辐射单元布局设计越复杂 , 天线的体积和重量可能越大 , 对应的天线端口也越多 。
走过了从单极化天线向双极化天线、多频段天线的演进历程 , 一根物理天线的内部阵列和端口变得越来越多 , 那接下来进入4G时代 , 天线技术又将如何演进呢?
众所周知 , 为提升频谱效率、容量和覆盖能力 , 4G LTE引入了核心技术——MIMO多天线技术 , 其在基站侧和终端侧部署多个天线 , 每个天线使用相同的频率资源独立传输数据流 , 既能通过发射分集改善小区边缘覆盖 , 也能通过空间复用并行传输2个或多个数据流来提升数据速率 。
3GPP在LTE规范中定义了多种传输模式 , 以适应不同的信道条件、MIMO天线配置 。 比如 , LTE-Advanced规范定义了9 种不同的传输模式 (TM), 可适用于1/2/4/8个基站发射天线和2/4个终端接收天线 , 从而形成1x2、2x2、4x2、4x4、8x2、8x4等多种MIMO天线配对 。
MIMO越高阶 , 天线数目越多 , 小区容量和覆盖性能越强 。 比如 , 在下行方向要形成4x2 MIMO , 基站侧需配置4根发射天线;要形成8x2 MIMO , 基站侧需配置8根发射天线 。 正因如此 , 我们在4G时代经常看到4T4R(基站侧配置4根发射天线和4根接收天线) , 甚至8T8R的基站天线配置 。
通常 , 一根带两个端口的双极化天线可支持2T2R , 将两个双极化阵列(四天线)封装在一个天线罩中可支持4T4R 。 为支持多流波束赋形 , 更大地提升小区容量和边缘覆盖能力 , TD-LTE还采用了8通道(8T8R)天线规格 , 这要求将四个双极化阵列(8个端口)封装在一个天线罩里 。