关于分布式天线系统的简述

张衍波

关于分布式天线系统的简述

随着移动通信技术、互联网技术和计算机技术的飞速发展，移动通信已经不再局限于单纯的语音通信，把移动通信网和Internet融合起来已经成为不可阻挡的趋势，于是在第一代模拟通信系统和第二代数字通信系统的基础上，国际电信联盟ITU又提出了第三代移动通信系统（3G）。第三代移动通信系统现在已经投入使用，相应的规范也已经相当完善，它不但能够实现第一、第二代移动通信系统的语音业务和低速率数据业务，还能够极大地满足广大用户对多媒体、高速率移动通信业务的需求。尽管如此，3G系统依然无法满足未来移动通信系统发展的要求，还存在着诸多的缺点和限制，比如受频带资源的限制严重还有通信标准过于多样。这也就让第四代移动通信系统开始出现在学者专家的探讨中。但是，就目前而言，3G还是市场上最主流的移动通信系统。

随着各种无线通信业务和带宽数据业务的不断发展，无线资源，尤其是频谱资源变得越来越紧张，如何更高效地利用这些有限的通信资源成为了第三代通信技术发展的焦点所在。针对无线多媒体业务的实现，其最基本的要求就是高速率，人们为此提出了多种新型的关键技术：如传输调制技术和多天线技术。然而目前面临的频率资源匮乏、移动用户不断增长的窘迫局面下，这又不断刺激移动通信设备的生产厂商们使用新的技术或开发新的资源来提高单位频率的复用率。新的资源开发从频域、时间域到码域，人们可谓是想尽了办法，目前还有开发空间的可能就是空间域了。正是在这种大背景下，无线通信方面的研究者们打破传统的单天线结构，提出了多天线技术的概念。

现在，我就简单介绍一下多天线技术。

多天线技术，就是指在一个小区内（基站，和/或移动终端）设立多根天线，通过空间复用或空间分集来达到增加系统容量的目的。他们试图通过这种方式来缓解资源紧张的现状。多天线技术充分利用了“空间”这个新增的资源，在发送端和接受端采用多个天线，在接收端采用相应的解码技术解出发送信号。根据多天线设立的位置不同，可以将其分为三类：

第一种是智能天线，即要求天线单元间的距离小于1/2个波长，旨在通过波束赋型算法增加目标用户接收信号的质量，用于增加小区的覆盖范围。

第二种是多入多出天线MIMO，要求天线单元间的距离从1/2个波长到几个波长之间，旨在大幅度地提高信道容量。

第三种是分布式天线，即天线单元在整个小区内分布开，可以获得分集增益，并降低移动终端的发射功率。

这里主要说明分布式天线。

分布式天线的思想最初来自泄漏馈线技术，后来该技术在地下通信中得到了广泛的应用，分布式天线的思想就诞生于此，是泄漏馈线结构的一种离散形式。

后来，分布式天线系统领域研究出了不同的系统结构，比如最初的线性结构的，以及后来星型结构等，够各自有各自的特点。而分布式天线系统的主要特征就在于有效改善系统的覆盖问题，尤其在不利于传播的环境中，相较于单天线结构，可以通过多天线结构来调整覆盖区域内的功率分布，降低移动终端的平均发射功率,这样可以为移动终端的省电起到很大的帮助。另外，它的宏分集能力也是很重要、很突出的一个特征。关于宏分集,简单地说,在这里主要指的是移动终端同时与两个或两个以上的天线单元保持联系,从而增强信号。可以说，分布式天线系统得到了很大的发展，它逐渐展现出了一些优势，相应地也暴露出了一些缺陷。

比较典型的，用户只要在同一个分布式天线的小区内就无需进行切换操作，这是其突出优势；此外，由于多天线在地理位置上的分开，它可以覆盖一些通信死区；而对于小区内，由于天线密度增加，也降低了对移动终端发射功率的要求，在此基础上，提高系统的宏分集能力，可以提高系统接收信号的质量，也降低了对人体的电磁辐射。但是，天线单元之间的自干扰也是一个不容忽视的问题，因此，天线单元在小区内的位置分布就显得很重要了。

分布式天线技术属于未来移动通信系统多天线技术中的一种。而且由以上叙述可以看出，分布式天线是一项很有发展前景的技术。

   目前来说，主要有两种典型的系统：一个是欧洲瑞典皇家理工学院提出的bunch系统；另一个则是我国清华大学提出的分布式无线通信系统。这两种系统之间差别还是比较显著的，而且实现起来难度也都比较大。而以上的两种系统都主要用于宏小区环境，没有考虑到室内应用环境。未来这门技术的发展方向或许就要着手解决室内环境的应用以及其他方面，比如近一步降低对人体的辐射，再次提高通信效率和频率稳定性等等，又或者这门技术和其他相关技术的融合互补，创造出一种性价比更高的技术出来，比如现在很多人都在研究的分布式天线与多入多出天线MIMO结合的课题。

但是无论怎样，可以肯定的是，分布式天线系统在未来的移动通信产业中一定会发挥出极大的功用，做出突出的贡献。