기지국 안테나의 개발 역사를 검토하면, 매번 사람들의 피를 파운드로 만들죠. 왜냐하면 그것은 이동 통신 기술의 모든 도약을 목격하기 때문입니다.그리고 또한 청소년과 기억을 기록합니다..
지난 수십 년 동안, 1G에서 5G로, 2.4Kbps에서 10Gbps로 이동 통신 네트워크의 급속한 발전은베이스 스테이션 안테나 기술 혁신 돌파구와 분리 할 수 없습니다.
기지국 안테나는 이동통신망의 ′′ tentakles ′′이며, 사용자에게 무선 신호를 보내고 수신하는 역할을 합니다.그리고 이동 통신망은 사용자의 가장 가까운 장비 근처에서 거리에 있습니다, 또한 도시와 마을의 모든 사람들에게 장비.
비록 그들은 모두 방패에 단단히 싸여 있고 너무 다르지 않지만, 그들은 세월이 흐르면서 극적으로 변화했습니다......
1G: 전방향 안테나
1990년대에, "큰 형제"의 가격은 1만 위안을 쉽게 초과할 수 있었고, 사람들의 임금은 수십에서 수백까지 다양했습니다.이동통신 이용자 수가 적고 단일 방송국의 통화량이 낮다는 점을 고려하면, 사업자의 네트워크 구축 원칙은 커버리지 우선 순위입니다.
따라서 1G 기본 스테이션은 원방향 안테나를 사용하며, 원통형 안테나 또는 스틱 안테나가 360도 원방향 커버리지를 제공합니다.
전방향 안테나는 모든 방향으로 균일하게 신호를 송신하고 수신합니다. 이것은 필연적으로 세포 간 주파수 간섭의 문제를 야기합니다.하지만 그 당시에는 역의 수가 거의 없었고,, 간섭은 너무 명백하지 않았습니다.
잘 알려진 바와 같이, 이동 통신 네트워크의 커버리지 부족은 업링크에 있습니다.우리는 기지국에서 휴대폰으로 신호 전송 링크를 다운링크라고 부릅니다., 그리고 반대로, 휴대 전화에서 기지 역으로, 업링크. 휴대 전화의 전송 전력은 기지 역보다 훨씬 낮기 때문에 사이트 커버리지는 업링크에 의해 제한됩니다.
1G 시대부터 2G 초기까지, 업링크를 개선하기 위해 일반적으로 공간 다양성 기술이 사용되며, 즉, 두 개의 공간적으로 분리된 수신 안테나가 타워에 배치됩니다.고립을 위해, 두 안테나 사이의 분리 거리는 적어도 10 파장, 예를 들어 900 MHz에서 3.3m, 1800 MHz에서 1.67m입니다.
2G: 방향 안테나, 이중 편광 안테나
2G 시대에 들어서면서 디지털 기술의 도입으로 장비의 비용이 급격히 낮아졌고, 모바일 산업은 활발한 발전의 황금기를 맞이했습니다.안테나 기술은 전례 없는 혁신과 발전을 이끌었습니다..
첫 번째는 부문화입니다. 즉, 전방향 안테나 개발에서 방향 안테나로 전환하는 것입니다.
이동통신 이용자의 급속한 증가와 함께, 사업자의 네트워크 구축 원칙은 "교섭 우선 순위"에서 "역량 증대"로 바뀌기 시작했습니다.역량을 향상시키는 기술 중 하나는 부문화입니다., 즉 이전 360도 전방위 커버리지를 120도 각을 커버하는 세 부문으로 나누는 것입니다.
그 결과 안테나 형태는 ′′스틱′′에서 더 넓은 하우징에 포함된 평면 방향 안테나로 진화했습니다.
방향 안테나의 장점은 시스템 용량이 증가하는 것뿐만 아니라 더 집중된 신호 방사선으로 인해 더 높은 안테나 이득으로 더 긴 커버리지 거리를 가능하게합니다.
그러나 기지 스테이션이 세 개의 부문에 나뉘어 있기 때문에 각 부문은 두 개의 공간 다양성 단일 양극 안테나 설치가 필요합니다.즉 타워의 안테나 수가, 더 많은 하늘 공간을 필요로 할뿐만 아니라 네트워크 구축 및 유지 보수 작업 부하를 증가시킵니다.
아마도 이 이유 때문인지 기지국 안테나는 또 다른 중요한 기술 발전을 목격했습니다. 단극성 안테나에서 이중극성 안테나로 진화했습니다.
일종의 인덕티브 장치로서 안테나는 전기장과 자기장을 생성하고, 전기장이 전송하거나 수신하는 음성 및 데이터 신호를 생산합니다.양극화란 안테나의 전기장의 진동 방향입니다라디오파 전송은 모두 어떤 종류의 편광과 함께 작동합니다. 예를 들어 수직 편광과 같이, 전기장이 지표에 세로하고, 수평 편광과 같이,전기장이 땅과 평행한 곳.
전화로 말하는 사람들의 자세가 수직으로 양극화된 신호와 더 호환된다는 점을 고려하면초기 기지국 안테나는 일반적으로 수직 극진 방식에 기반한 단일 극진 안테나를 사용했습니다..
이와는 달리, 이중 편광 안테나는 서로 정사각형 (일반적으로 +45도 및 -45도) 의 편광 방향의 배열의 두 세트를 쌓습니다.과거에는 단일 안테나의 모양으로 두 개의 단일 양극 안테나를 받아들이기 위해 사용할 수 있습니다., 충분한 고립을 보장합니다. the biggest difference between dual-polarized and single-polarized antennas is that dual-polarized antennas have two antenna ports corresponding to two antenna arrays of +45-degree and -45-degree polarization.
이중 편광 안테나는 공간의 다양성으로 인한 배포 공간 제한을 깨고 기지국 안테나를 기둥, 지지 기둥, 받침 기둥,조명대, 그리고 다른 더 작은 보직 통신 전지탑 시설, 그래서 기지 스테이션의 분포는 점점 더 밀도가 높아지고 있습니다.그리고 네트워크 커버리지는 점점 더 넓어지고 있습니다..
3G: 멀티 밴드, 멀티 빔, 원격 ESC
3G 시대는 듀얼밴드 또는 멀티밴드 안테나의 대규모 배포를 시작합니다.
각 세대의 이동통신망은 새로운 주파수 대역을 할당합니다. 안테나는 무선 신호 수신기 핵심 장치로, 물론 또한 새로운 대역을 지원해야합니다. 3G 시대에,2의 얼굴에.1G 및 다른 새로운 주파수 대역이 도입되면 운영자는 원래 네트워크 기반의 새로운 주파수 대역을 지원하기 위해 새로운 안테나를 추가해야합니다.다시 한번 타워 공간과 부하 운반 제한에 직면, 운영 및 유지보수 문제들의 복잡성, 동시에, 타워 모델에 일부 시장이 나타났기 때문에, 일부 사업자는 또한 타워 임대 비용의 증가 문제를 직면합니다.
따라서 산업은 듀얼밴드 또는 멀티밴드 수요를 지원하기 위해 강력한 ′′ 단일 안테나, 즉 ′′ 듀얼밴드 또는 멀티밴드 안테나를 보유하고 있습니다.
과거에는 업계가 하나의 주파수 대역을 위한 하나의 안테나를 설계했지만, 이제 어떻게 하나의 안테나를 여러 주파수 대역을 지원할 수 있게 만들 수 있을까요? 두 가지 방법이 있습니다.하나는 안테나가 더 넓은 주파수 범위를 지원하고 두 개 이상의 대역을 커버 할 수 있다는 것입니다.다른 하나는 서로 다른 대역에 대한 복사 요소의 배열을 하나의 안테나 하우스로 통합하고 각각이 다른 것을 영향을 미치지 않도록하는 것입니다.방사성 요소가 지원하는 제한된 주파수 대역폭으로 인해, 전자는 주파수가 서로 가까운 대역에만 적용됩니다. 따라서 후자는 더 일반적입니다.
3G 시대는 또한 원격 ESC 안테나 기울기 기술을 탄생시켰다.
안테나 기울기 각은 주 안테나 플래프와 수평 평면 사이의 각을 의미합니다. 네트워크 커버리지, 간섭 및 로드 밸런싱에 직접 영향을줍니다.모바일 네트워크 최적화는 매우 중요한 매개 변수입니다.
안테나 기울기 각도를 조정하는 두 가지 방법이 있습니다. 기계적 및 ESC. 처음에는 기계적 방법을 사용합니다.타워 작업자가 타워로 올라와 안테나 브래킷을 수동으로 조정하여 안테나를 원하는 방향으로 기울이는 데 의존합니다.이 접근법은 분명히 매우 시간과 노동이 많이 소요되며 대규모 네트워크 유지 및 최적화에 적합하지 않습니다.
수동 기계적 조정과 비교하면 원격 ESC 안테나는 진동기의 신호 단계를 사용하여 빔 기울기를 정확하게 제어합니다.그리고 운영자는 안테나 내부의 단계 전환기를 원격으로 제어함으로써 기울기 각도를 조정할 수 있습니다동시에, 멀티 밴드 안테나에서, ESC 안테나는 각 주파수 대역의 전기 다운 기울기 각도를 독립적으로 제어 할 수 있습니다.
또한 2.5G와 3G 모바일 데이터 서비스 도입에 따라 모바일 사용자 수가 급속도로 증가하고 모바일 네트워크 용량 수요가 더욱 증가하고 있습니다.멀티 빔 안테나가 탄생했습니다..
과거에는 안테나가 단선 안테나라고 불리는 하나의 주요 방사선 방향만을 가지고 있었고, 한 쌍의 안테나는 하나의 부문을 커버하는 역할을 했습니다. 단선 안테나와 비교하면멀티빔 안테나는 주요 방사선 방향과 함께 여러 개의 빔을 할당 할 수 있습니다., 여러 개의 좁은 빔으로 섹터를 분할하고 단일 안테나 멀티 셀 분할을 실현합니다.
멀티 빔 안테나는 여러 셀을 지원하는 단일 안테나의 초능력을 가지고 있기 때문에 추가 안테나 장비를 추가하지 않고 시스템 용량을 두 배로 늘릴 수 있습니다.그래서 밀집된 도시 지역에 특히 적합합니다., 대규모 활동 및 다른 고 용량 핫스팟 시나리오.
4G: MIMO 안테나, 멀티 포트 안테나
LTE는 셀룰러 네트워크에 MIMO 기술을 도입했습니다. 그래서 4G 시대의 가장 아름다운 풍경은 MIMO 안테나입니다.
MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) 는 전송자와 수신자 끝에 여러 개의 안테나를 배치하여 데이터 스트림을 동시에 전송하는 것을 의미합니다.스펙트럼 자원과 송신기 전력을 증가시키지 않고 시스템 용량과 신뢰성을 기하급수적으로 향상시키는 것.
MIMO 순위가 높을수록 안테나 수가 높을수록 시스템 성능이 강해집니다. 따라서 4G 시대에 4T4R 또는 8T8R 안테나 구성도 종종 볼 수 있습니다.4T4R는 네 개의 수신기 안테나가 기지 역 쪽에 논리적으로 구성되어 있다는 것을 의미합니다.; 8T8R는 8개의 송수신 안테나가 논리적으로 구성되어 있음을 의미합니다.
일반적으로, 4T4R를 지원하는 안테나는 2개의 내장형 크로스-포라라이제이션 배열을 가지고 있으며, 8T8R는 4개의 크로스-포라라이제이션 배열을 가지고 있다. 위에서 언급했듯이, 이중 포라라이제이션 안테나는 두 개의 공급 포트를 갖는다.그 외, 4T4R 4개의 포트와 8T8R 8개의 포트
한편으로는 고차원 MIMO를 지원하고, 다른 한편으로는 2G, 3G, 4G의더 많은 주파수 대역을 지원하기 위해 하나의 물리적 안테나를 필요로 합니다., 따라서 4G 시대 안테나 포트 수가 새로운 수준으로 올라갑니다.
예를 들어, 중국 모바일의 4G 시대 네트워크는 GSM900, FDD900, GSM1800, FDD1800, TD-FA, TD-D 다중 대역 다중 표준,이러한 대역을 지원하고 TD-LTE 8채널을 지원하기 위해 물리적 안테나를 만들기 위해, 산업은 4488 안테나를 도입했습니다. 즉, 900M를 지원하는 4개의 포트, 1800M를 지원하는 4개의 포트, F&A 대역을 지원하는 8개의 포트, D 대역을 지원하는 8개의 포트.
각 포트는 피더 라인을 통해 RRU에 연결되어 있기 때문에, 멀티 포트 안테나는 타워에 있는 피더 라인을 점점 더 밀게 만들고,안테나가 두꺼운 검은 수염을 키웠던 것 같습니다..
이것은 분명히 매우 아름답게 보이지 않습니다, 또한 설치와 유지 보수 작업을 더 어렵게합니다.이 산업은 안테나와 RRU의 프로그램에서.
이 솔루션은 더 잘 보이면서 배치와 유지보수를 더 쉽게 할 뿐만 아니라 피더 손실을 제거하고 더 많은 전력을 절약합니다.
5G:매시브 MIMO AAU
여러분도 아시다시피 5G 무선 통신의 가장 중요한 기술 중 하나는 대대적인 MIMO입니다. 대대적인 MIMO 기술을 지원하는 무선 기기는 AAU (Active Antenna Unit) 라고 불립니다.
대규모 MIMO AAU는 두 가지 주요 특징을 가지고 있습니다: 큰 안테나 배열 크기 및 많은 RF 채널. 예를 들어, 3.5GHz 64T64R를 지원하는 전형적인 AAU는 192 개의 안테나 유닛을 가지고 있으며 64 개의 트랜시버 채널을 지원합니다.
이것은 두 가지 기술적 이점을 가지고 있습니다. 첫째, 5G의 더 높은 주파수 때문에 신호 커버 능력은 약화됩니다.대규모 MIMO는 복수의 안테나 단위의 진폭과 단계를 조정하여 빔 스파우링을 달성 할 수 있습니다., 그래서 무선 신호 에너지가 더 집중되어 더 정확하게 가리키기 때문에 커버 능력을 향상시키고 신호 간섭을 줄일 수 있습니다.여러 데이터 스트림을 통해 동시에 여러 사용자에게 서비스를 제공 할 수 있습니다., 시스템 용량을 높이기 위해.
대규모 MIMO는 5G의 발전을 강력히 지원합니다. 이 기술의 미래는 超大型 MIMO, 매우 대규모 MIMO가 계속 발전합니다.6G 시대 또는 7GHz 및 다른 더 높은 주파수 대역의 도입에 직면하여, AAU는 64TRx에서 128TRx, 256TRx 또는 512TRx로 업그레이드 될 것이며 안테나 단위 수는 192에서 수백 개 또는 수천 개 이상으로 업그레이드 될 것입니다.
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