Una breve historia de las antenas de las estaciones base

Revisando la historia de desarrollo de la antena de la estación base, cada vez que hace que la sangre de la gente libra, porque es testigo de cada salto de la tecnología de comunicación móvil,y también registra la juventud y los recuerdos de generación tras generación de personas de comunicación.

Durante las últimas décadas, desde 1G a 5G, de 2.4Kbps a 10Gbps, el rápido desarrollo de las redes de comunicación móvil detrás,inseparable de la tecnología de la antena de la estación base.

La antena de la estación base es el "tentáculo" de la red móvil, responsable de enviar y recibir señales inalámbricas al usuario.y es la red móvil está en la distancia cerca del equipo más cercano del usuario, pero también a la gente en las ciudades y pueblos en todas partes en el equipo.

Aunque todos están envueltos firmemente en escudos y no se ven muy diferentes, han cambiado dramáticamente a lo largo de los años......

1G: Antena omnidireccional

En la década de 1990, el precio de un "hermano mayor" podía superar fácilmente los 10.000 yuanes, mientras que los salarios de la gente iban de unas pocas docenas a varios cientos.Teniendo en cuenta el pequeño número de usuarios de telefonía móvil y el bajo volumen de llamadas de una sola estación, el principio de construcción de la red del operador es dar prioridad a la cobertura.

 

Por lo tanto, las estaciones base 1G utilizan antenas omnidireccionales, con una antena cilíndrica o de palo para proporcionar una cobertura omnidireccional de 360 grados.

 

Una antena omnidireccional transmite y recibe señales uniformemente en todas las direcciones, lo que inevitablemente trae consigo el problema de la interferencia de frecuencia entre células,Pero debido al escaso número de estaciones y la gran distancia entre ellas en ese momento., la interferencia no fue demasiado obvia.

 

Es bien sabido que el déficit de cobertura de las redes móviles se encuentra en el enlace ascendente.Llamamos al enlace de transmisión de señal desde la estación base al teléfono celular el enlace descendenteDado que la potencia de transmisión de los teléfonos celulares es mucho menor que la de las estaciones base, la cobertura del sitio está limitada por el enlace ascendente.

 

Desde la era 1G hasta los primeros días de 2G, para mejorar el enlace ascendente, generalmente se utilizan técnicas de diversidad espacial, es decir, se despliegan dos antenas de recepción espacialmente separadas en una torre.Para asegurar el aislamiento, la distancia de separación entre las dos antenas es de al menos 10 longitudes de onda, por ejemplo, 3,3 m para 900 MHz y 1,67 m para 1800 MHz.

 

2G: Antena direccional, antena polarizada doble

En la era 2G, la introducción de la tecnología digital redujo drásticamente el costo del equipo, y la industria móvil marcó el comienzo de una era dorada de vigoroso desarrollo.La tecnología de las antenas dio lugar a una innovación y desarrollo sin precedentes..

 

La primera es la sectorización, es decir, desde el desarrollo de antenas omnidireccionales a antenas direccionales.

 

Con el rápido crecimiento de los usuarios de telefonía móvil, los principios de construcción de la red de los operadores comenzaron a cambiar de "prioridad de cobertura" a "aumento de la capacidad".Una de las técnicas de mejora de la capacidad es la sectorización., es decir, dividiendo la cobertura omnidireccional de 360 grados anterior en tres sectores, cada uno de los cuales cubre 120 grados.

 

Como resultado, la forma de la antena ha evolucionado de un “palmo” a una antena direccional plana, que está encerrada en una carcasa más ancha.

 

Los beneficios de las antenas direccionales no son solo un aumento de la capacidad del sistema, sino también una mayor ganancia de la antena debido a una radiación de señal más concentrada, lo que permite distancias de cobertura más largas.

 

Sin embargo, dado que la estación base está dividida en tres sectores, cada uno requiere la instalación de dos antenas unipolarizadas de diversidad espacial,lo que significa que el número de antenas en la torre se multiplica, que no sólo requiere más espacio aéreo, sino que también aumenta la carga de trabajo de la construcción y el mantenimiento de la red.

Tal vez es por esta razón que la antena de la estación base ha experimentado otro gran avance tecnológico: la evolución de una antena unipolarizada a una antena de doble polarización.

 

Como una especie de dispositivo inductivo, la antena producirá campos eléctricos y magnéticos, señales de voz y datos transmitidas o recibidas por el campo eléctrico.La polarización es la dirección de vibración del campo eléctrico de la antenaTodas las transmisiones de ondas de radio operan con algún tipo de polarización, como la polarización vertical, donde el campo eléctrico es perpendicular al suelo, y la polarización horizontal,donde el campo eléctrico es paralelo al suelo.

 

Considerando que la postura de las personas que hablan por teléfono es más compatible con las señales polarizadas verticalmente,las primeras antenas de la estación base generalmente utilizaban antenas polarizadas basadas en el método de polarización vertical.

 

En contraste, las antenas de doble polarización apilan dos conjuntos de matrices con direcciones de polarización ortogonales entre sí (generalmente +45 grados y -45 grados),que se puede utilizar para tomar en dos antenas unipolarizadas en el pasado en forma de una sola apariencia de la antena, mientras se asegura un aislamiento suficiente. 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.

La antena de doble polarización rompe las limitaciones de espacio de despliegue provocadas por la diversidad espacial, de modo que la antena de la estación base se puede instalar fácilmente en mástiles, postes de apoyo, postes de sujeción,postes de luz, y otras instalaciones más pequeñas de torre de postes de comunicación, de modo que la distribución de las estaciones base se vuelve cada vez más densa,y la cobertura de la red es cada vez más extensa.

 

3G: banda múltiple, haz múltiple, control ESC remoto

La era 3G da paso al despliegue a gran escala de antenas de banda doble o multibanda.

 

Cada generación de redes móviles asignará una nueva banda de frecuencia, antena como el dispositivo clave transceptor de señal inalámbrica, por supuesto, también necesitan para apoyar la nueva banda.en la cara de 2.1G y otras nuevas bandas de frecuencia introducidas, los operadores deberán añadir nuevas antenas para soportar las nuevas bandas de frecuencia sobre la base de la red original,una vez más frente al espacio de la torre y las limitaciones de carga, la complejidad de los problemas de operación y mantenimiento, al mismo tiempo, como algunos mercados han aparecido en el modelo de torre, algunos operadores también se enfrentan al problema del aumento de los costos de alquiler de la torre.

 

Por lo tanto, la industria dispone de una fuerte “antena única” para soportar la demanda de doble banda o de múltiples bandas, es decir, de antenas de doble banda o de múltiples bandas.

En el pasado, la industria diseñó una antena para una banda de frecuencia, pero ahora ¿cómo realizar una sola antena para soportar múltiples bandas de frecuencia?uno es que la antena soporta un rango de frecuencia más amplio y puede cubrir dos o más bandasLa otra consiste en integrar una serie de elementos de radiación para diferentes bandas en una sola carcasa de antena y garantizar que cada uno no afecte al otro.Debido al ancho de banda de frecuencia limitado soportado por los elementos de radiación, la primera sólo es aplicable a bandas cuyas frecuencias son cercanas entre sí; por lo tanto, la segunda es más común.

 

La era 3G también dio origen a la tecnología de inclinación de antena ESC remota.

 

Ángulo de inclinación de la antena, se refiere al ángulo entre la solapa de la antena principal y el plano horizontal, afecta directamente a la cobertura de la red, la interferencia y el equilibrio de carga,en la optimización de la red móvil es un parámetro extremadamente importante.

 

Hay dos formas de ajustar el ángulo de inclinación de la antena: mecánica y ESC.dependiendo de los trabajadores de la torre para subir a la torre para ajustar manualmente el soporte de la antena para inclinar la antena en la dirección deseadaEste enfoque es obviamente muy lento e intenso en mano de obra y no es adecuado para el mantenimiento y la optimización de redes a gran escala.

 

En comparación con el ajuste mecánico manual, la antena ESC remota utiliza la fase de señal del oscilador para controlar con precisión la inclinación del haz,y el operador puede ajustar el ángulo de inclinación mediante el control remoto del cambiador de fase dentro de la antenaAl mismo tiempo, para las antenas de múltiples bandas, las antenas ESC pueden realizar un control independiente del ángulo de inclinación eléctrica hacia abajo de cada banda de frecuencia.

 

Además, ante la introducción de los servicios de datos móviles 2.5G y 3G, el número de usuarios móviles aceleró su crecimiento, la demanda de capacidad de red móvil aumentó aún más,las antenas de varios rayos surgieron.

 

En el pasado, una antena sólo tenía una dirección principal de radiación, llamada antena de haz único, y un par de antenas era responsable de la cobertura de un sector.Las antenas de múltiples haces pueden asignar múltiples haces con direcciones principales de radiación, dividiendo un sector en múltiples haces más estrechos y realizando la división multicelular de una sola antena.

 

Dado que una antena de varios haces tiene la supercapacidad de una sola antena que soporta múltiples células, la capacidad del sistema se puede duplicar sin añadir equipos adicionales de antena.Así que es especialmente adecuado para las zonas urbanas densas, actividades a gran escala y otros escenarios de puntos críticos de gran capacidad.

 

4G: antenas MIMO, antenas con varios puertos

LTE introdujo la tecnología MIMO en las redes celulares, por lo que el paisaje más hermoso en la era 4G es la antena MIMO.

 

MIMO, Multiple-Input Multiple-Output, se refiere al despliegue de múltiples antenas en los extremos transmisor y receptor para transmitir flujos de datos simultáneamente, respectivamente,lograr una mejora exponencial de la capacidad y fiabilidad del sistema sin aumentar los recursos de espectro y la potencia del transmisor.

 

Cuanto mayor sea el orden de MIMO, mayor sea el número de antenas, mayor será el rendimiento del sistema.4T4R significa que cuatro antenas transceptoras están configuradas lógicamente en el lado de la estación base.; 8T8R significa que hay ocho antenas transceptoras configuradas lógicamente.

 

Por lo general, las antenas que soportan 4T4R tienen 2 matrices de polarización cruzada incorporadas, y 8T8R tiene 4 matrices de polarización cruzada.y así sucesivamente., 4T4R con 4 puertos y 8T8R con 8 puertos.

 

Por un lado, admite MIMO de alto orden, y por el otro lado, enfrenta la coexistencia de 2, 3 y 4G multi-estándar y multi-banda,que requiere una antena física para soportar más bandas de frecuencia, y por lo tanto, el número de puertos de antena en la era 4G sube directamente a un nuevo nivel.

 

Por ejemplo, la red de la era 4G de China Mobile tiene GSM900, FDD900, GSM1800, FDD1800, TD-FA, TD-D múltiples bandas múltiples estándares,con una capacidad de transmisión superior a 20 kHz,, la industria introdujo la antena 4488, es decir, 4 puertos para soportar 900M, 4 puertos para soportar 1800M, 8 puertos a puertos soportan bandas de F&A y 8 puertos soportan bandas D.

 

Como cada puerto está conectado a la RRU a través de la línea de alimentación, la antena multipuerto hace que la línea de alimentación en la torre sea cada vez más densa, y desde lejos,Parece que la antena ha crecido una espesa barba negra.

Esto, obviamente, no se ve muy bonito, pero también para la instalación y el trabajo de mantenimiento más difícil.la industria ha aparecido en el programa de antena y RRU “combinado”.

 

Esta solución no sólo se ve mejor, es más fácil de implementar y mantener, sino que también elimina las pérdidas de los alimentadores y ahorra más energía.

 

5G:AAU MIMO masivo

Como saben, una de las tecnologías más críticas para la tecnología inalámbrica 5G es el MIMO masivo. Los dispositivos inalámbricos que admiten la tecnología MIMO masiva se llaman AAU (Active Antenna Unit).

 

Una AAU MIMO masiva tiene dos características principales: un gran tamaño de la matriz de antenas y muchos canales de RF. Por ejemplo, una AAU típica que admite 3.5GHz 64T64R tiene 192 unidades de antena y admite 64 canales de transceptor.

Esto trae dos ventajas técnicas: en primer lugar, frente a la frecuencia 5G más alta, la capacidad de cobertura de la señal es más débil,El MIMO masivo puede ajustar la amplitud y la fase de múltiples unidades de antena para lograr la contaminación del haz, de modo que la energía de la señal inalámbrica esté más concentrada, apuntando con mayor precisión, para mejorar la capacidad de cobertura y reducir la interferencia de la señal;es posible servir simultáneamente a varios usuarios a través de múltiples flujos de datos, para mejorar la capacidad del sistema.

 

MIMO masivo apoya fuertemente el desarrollo de 5G, el futuro de esta tecnología será MIMO a gran escala, MIMO a gran escala continuó evolucionando.Ante la era 6G o la introducción de 7 GHz y otras bandas de frecuencia más altas, las AAU se actualizarán de 64TRx a 128TRx, 256TRx o incluso 512TRx, y el número de unidades de antena se actualizará de 192 a cientos o incluso más de mil.

Se trata de un sistema de transmisión de datos que permite a los usuarios de los sistemas de transmisión de datos de la red de datos de la red de datos de la red de datos de la red de datos de la red.

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En el caso de los sistemas de transmisión en banda digital, el sistema de transmisión en banda completa es el sistema de transmisión en banda digital.