1、移動通信系統的發展綜述

1.1、全球移動通信行業發展情況及趨勢洞察

隨著移動互聯網的持續發展以及物聯網的高速增長，移動寬帶技術不斷向前演進。移動寬帶技術的發展刺激了MBB流量的激增。2014年上半年，全球移動用戶連 接數預計將達到70億，覆蓋全球96%以上的人口，其中3G和4G移動用戶連接數之和也將達到24億，占據全球總量的三分之一以上。這些數據表明MBB業 務正在快速增長。

MBB蓬勃發展，“連接無處不在”成為移動互聯網發展的趨勢。這一趨勢表明，未來5年（到2018年）無線網絡將發生深刻 變化，MBB業務將轉型為以服務和價值為中心，關注網絡TVO（TotalValueofOwnership總體擁有價值），構建面向用戶體驗、隨 時隨地xMbps、協同高效的優質MBB網絡。

• MBB業務正轉型為以服務和價值為中心，以用戶體驗為目標

在移動互聯網時代，移動服務正逐步從傳統的語音和短信業務向數據管道和容量服務演進。語音、短信業務受到OTT業務（OverTheTop運營在互聯網“之上”的業 務）的強烈沖擊和侵蝕，導致運營商整體收入不斷下降，運營商需要拓展新業務。而新領域如企業網的業務復雜性要求多方合作，從而催生出運營商網絡能力開放的 需求，即運營商將部分網絡能力以服務的方式提供給第三方，由第三方調用這些服務生成新的應用，形成差異化優勢，最終服務于企業、行業或終端用戶等。

圖1MBB業務演進過程

為了更快、更高效地支撐B2B（Business-to-business業務到業務）、 B2B2C（businesstobusinesstoconsumer商家對商家對客戶）業務上線，以及更加靈活、彈性地提供各種應用和開放的 服務，構建以面向用戶體驗的MBB網絡尤為重要。

圖2調查表明用戶體驗有利于提升用戶忠誠度

• 移動網絡服務以“語音”為中心到“數據”為中心的轉變

移 動互聯網的飛速發展，促使移動網絡系統產業鏈從語音為中心面向數據為中心的轉變，極大沖擊傳統的固有理念。正在推動整個產業鏈包括從運營商到設備商，從核 心網絡到天饋末端，從內容到終端等在內的各個環節的轉變。新一代的移動網絡將提供更加豐富，包括語音，數據，視頻，各種多媒體，各種綜合類型的服務。移動 網絡中數據流量已經遠遠超過語音流量，未來語音也會基于數據基礎上提供服務。語音將只是數據業務中非常小的一種業務形態，整個移動網絡將是一個真正的數據 網絡。

• 移動組網從圍繞“覆蓋”到“覆蓋”+“容量”并重

在網絡方面，運營商及其基礎設施供應商已經開始意識到，在過去20年里用于提供語音通話服務的傳統移動通訊網絡雖然覆蓋面廣大，但無法滿足以數據為中心的未來需求。移動網絡的組網從當初重點關注覆蓋，到同時重視網絡數據業務容量轉變。

• 容量提升，隨時隨地xMbps是MBB提供創新服務的基礎

MBB業務以服務為中心的轉型以及優質的用戶體驗，需要建立在MBB隨時隨地xMbps基礎上，現階段高端移動用戶向LTE的快速遷移證明了這一點。預計未來5年將有25億用戶遷移到MBB網絡（如下圖所示），移動寬帶容量提升將是運營商網絡部署的重點。

圖3預計未來5年將有25億用戶遷移到MBB網絡

• 協同高效是MBB網絡發展的基本訴求

未 來網絡發展重點關注網絡TVO、可擴展性以及開放性：一方面虛擬化網絡設備，實現軟硬件解耦以及資源靈活分配，從而快速應對市場變化、提升商業敏捷性；另 一方面按需定義網絡，實現虛擬化網絡業務和功能，運營商與承載在移動網絡上的業務創新者、最終消費者形成開放、多贏的移動網絡生態環境。但移動通信經過數 十年快速發展，很多運營商同時運營多個無線接入系統，且多系統并存將是一個長期的過程，要滿足未來網絡“TVO、可擴展性和開放性”應用要求，多網協同、 高效部署成為構建MBB網絡的基本訴求。

• 協同高效是MBB網絡發展的基本訴求

未來網絡發展重點關注網絡TVO、可擴展性 以及開放性：一方面虛擬化網絡設備，實現軟硬件解耦以及資源靈活分配，從而快速應對市場變化、提升商業敏捷性；另一方面按需定義網絡，實現虛擬化網絡業務 和功能，運營商與承載在移動網絡上的業務創新者、最終消費者形成開放、多贏的移動網絡生態環境。但移動通信經過數十年快速發展，很多運營商同時運營多個無 線接入系統，且多系統并存將是一個長期的過程，要滿足未來網絡“TVO、可擴展性和開放性”應用要求，多網協同、高效部署成為構建MBB網絡的基本訴求。

圖4未來MBB網絡關注的焦點

1.2、中國移動通信行業發展情況及特點

中國移動通信行業在過去的十年中有著日新月異的發展，大規模的用戶群增長奠定網絡快速發展的基礎，運營商資費的降價及刺激需求引起了各方最終用戶的激增。 2008年3G牌照發放，中國正式進入了移動互聯網時代，傳統互聯網公司也瞄準了移動互聯網市場，微信、微博等服務廣泛應用，網絡手游的用戶不斷增長，各 種互聯網應用也陸續提供了手機客戶端版本，傳統通信產業價值從管道向內容、從通信網向互聯網、從話音服務向信息服務轉移。

未來，移動大數據 流量需求仍將不斷增長，隨時隨地xMbps成為終端用戶的普遍需求。2013年中國移動互聯網流量達到129萬TB，比2009年的11.5萬TB增加了 10倍，預計未來幾年，國內移動數據流量仍將成倍增長。為滿足日益增長的移動業務需求，國內運營商也加快了LTE建設步伐。TDDLTE牌照已于 2013年底發放給三大運營商，所有主流廠商的產品都具備TDDLTE商用能力，世界上各大品牌手機廠商都積極推出支持TDDLTE的智能終端，整個 TDD產業發展勢頭良好。當然，伴隨著數據流量爆炸式的增長，如何做好流量經營，在滿足用戶需求與控制網絡建設運營成本之間保持良好的平衡，是國內運營商 需要直面的挑戰。

在以數據業務為代表快速發展的移動互聯網時代，能否以用戶為中心提升客戶體驗成為運營商爭奪與維系用戶的競爭焦點，多網協 同、提升用戶體驗更是運營商的核心競爭力。中國三大運商都有多個無線接入系統，中國移動包括GSM、TD-SCDMA和TDDLTE，中國聯通包括 GSM、UMTS、LTETDD和LTEFDD，中國電信包括CDMA、LTETDD和LTEFDD，多個無線接入系統之間網絡協同的質量直接影 響業務使用體驗和用戶滿意度，因此建立面向用戶體驗的評價指標，發現更多潛在問題，從而不斷提升用戶使用體驗，也是國內運營商網絡建設的目標。

而隨著無線頻譜資源的日趨稀缺，最大化利用頻譜資源成了MBB網絡建設的關鍵要素。根據目前的頻譜劃分，中國移動主要采用TDDLTE建網，而聯通和電信 均將采用LTETDD/FDD混合組網方式。通過FDDLTE與TDDLTE的融合發展，實現了頻率等各種資源的高效利用。

針對不同的網絡現狀和未來目標網絡，三大運營商的網絡建設也各有特點：

• 中國移動:快速建網，兼顧容量提升

中國移動網絡的數據業務流量已經快速超越語音業務，保持著近150%的年度復合增長率。預計未來幾年內，隨著智能手機、平板電腦等智能終端的快速普及，以及 移動互聯網業務應用的急速發展，數據業務將繼續呈現指數級增長態勢，數據業務流量消耗的網絡資源將會是語音業務的幾十倍甚至上百倍。面對這一數字洪流給無 線網絡帶來的巨大沖擊，扭轉3G劣勢，快速建設高帶寬、高效率、低成本的無線網絡成為中國移動的迫切訴求。

2013年，中國移動在100個以上城市啟動了TD-LTE網絡建設，北京、杭州、廣州和深圳等城市已經開始試商用，預計2014年底將完成50萬個基站的部署，并在全國344個城市實現商用，屆時該TDDLTE網絡將是全球最大的TDDLTE網絡。

為實現短期快速建網的目標，現階段中國移動主要采用了F頻段升級至TDDLTE的方式部署LTE網絡。TD-SCDMA網絡性能以及覆蓋水平已日臻成熟， 且站址資源豐富，在此基礎上，中國移動以F頻段為主部署TDDLTE，省去了站址資源獲取等一系列初期網絡建設難題。然而，從長遠來看，D頻段頻譜資源 豐富，TDDLTE產業鏈更為成熟，而且TDDLTE想成為國際主流LTE制式，需要中國這樣的大國起到示范作用，所以中移動在D頻段部署 TDDLTE也是勢在必行。

靈活地應用D頻段和F頻段進行網絡部署，分階段、按不同側重點來進行網絡規劃，是中國移動部署優質LTE網絡的關鍵策略。

• 中國聯通：多網協同，面向用戶體驗

目前，中國聯通的3G網絡在國內占據著優勢，其HSPA+網絡的速率已經能達到42Mbps，能提供良好的用戶體驗。為實現長遠的發展，中國聯通在做大做厚 3G網絡的同時，也在追趕中國移動和電信LTE部署的步伐。目前，聯通已在全國25個城市率先開展4G網絡服務，預計年底開通4G服務的城市將達到300個。

中國聯通目前有GSM900M(954M-960M)、GSM1800M(1840M-1850M)、 WCDMA2100M(2130M-2145M)，以及TDDLTE(2555M-2575M)，未來還將部署FDDLTE，面臨著多網協同運營、提 升用戶體驗的挑戰。可以預期的是，3G作為基礎數據網絡，覆蓋的廣度和容量的深度仍然是聯通未來兩年的競爭優勢，4G定位為提供優質數據服務的網 絡，FDDLTE覆蓋城市和密集城區，TDDLTE深度覆蓋熱點區域，滿足高速業務數據需求，為用戶提供更優質的體驗。

中國聯通利用3G和4G網絡的融合競爭優勢，為用戶提供良好、無縫的業務體驗。

• 中國電信：聚焦廣覆蓋和深度覆蓋，提升用戶體驗

對中國電信來說，3G時代CDMA網覆蓋優勢比較明顯，CDMA800MHz鏈路損耗小，以更少的站址獲得更好的用戶體驗，但4G時代LTE部署在1.8G/2.1G/2.6高頻段，中國電信首先要解決的是網絡廣覆蓋和深度覆蓋問題。

基于可商用網絡的目標，LTE覆蓋率至少要達到98%，在與C網1:1建站后，由于站間距較大，覆蓋存在大量空洞，站點補盲是LTE網絡建設需要解決的問 題。針對室外、室內和高鐵等不同場景，中國電信引入多種宏站、小站建網形態，降低站址獲取難度，解決廣覆蓋問題。而針對深度覆蓋，電信則采用了 TDDLTE/FDDLTE混合組網方式，FDD無縫覆蓋消除盲區，TDD吸收熱點區域多余的話務量，同時引入CloudBB云協同、eMBMS等解 決方案，覆蓋做深，容量做厚。

另外，中國電信包括CDMA1X/EV-DO、TDDLTE和FDDLTE多個無線接入系統，做好多網協同，提升峰值速率和邊緣速率，規模商用VoLTE，從而實現面向感知建網、用戶體驗提升也將是中國電信網絡建設與發展的要求與目標。

1.3、移動通信行業發展總結

構建面向用戶體驗、隨時隨地xMbps、協同高效的優質MBB網絡是國內外運營商共同的目標，“連接無處不在”的MBB網絡發展趨勢將引領移動網絡發生深刻變化：

• 無線網絡空口資源融合

無線網絡空口資源融合，實現不同業務共享空口資源，提升整體空口效率。運營商一張網提供差異化服務滿足各種不同業務需求，減少重復建網成本和新站點租賃，同時支持運營商拓展新的銷售模式，向企業、行業業務滲透。

• 無線網絡設備虛擬化和按需定義網絡

采用通用硬件和虛擬機技術，提供高性能硬件處理能力和云管理技術，為運營商提供靈活、智能、可擴展的自動化無線網絡。與此同時，虛擬化網絡功能，支持運營商面向不同的OTT業務進行靈活部署，使網絡發揮更大的價值。

• Licensed與Unlicensed頻譜資源融合協同

Unlicensed頻譜豐富，近1GHz頻譜資源可獲取，其中5GHz頻段在2017年有望超過500MHz頻譜發放。通過零散頻譜聚合、寬頻以及網絡協同技術，實現Licensed+Unlicensed頻譜融合，提升運營商網絡的客戶體驗。

• 空口控制、承載分離及協同技術支撐用戶無邊界體驗

站 點的增加是提升無線網絡容量的重要手段，為了滿足2018年20倍以上無線流量的增加，小站及AAU等射頻拉遠模塊將密集部署在各個熱點區域。站點密集部 署，無線小區半徑越來越小，將導致小區間干擾增加、小區邊緣容量下降，同時還帶來移動性指標惡化，降低用戶感受。無邊界用戶體驗目標將促進空口控制和承載 分離、協同技術的快速發展。

• 網絡運維自動化，應對海量小站和海量數據帶來的運維復雜化

移動通信經過數十年快速發展，很多 運營商同時運營GSM/CDMA/UMTS/LTE等多個無線網絡，多頻譜、多制式混合組網將是一個長期的過程；另一方面，空口數據量的不斷增長和海量小 站的應用，導致網絡規模越來越來龐大、網絡運維異常復雜。因此，網絡運維自動化是未來MBB網絡發展的要求之一。

• 能量精準投放構建綠色節能網絡

當前的能量投放是粗放式的，基站用戶信號從基站天線輸出到終端天線接收，99.9%以上的能量在空間損耗了。為了降低無線信號在空間的傳播損耗，未來的無線網絡將是一個信號能量精準投放的綠色網絡，波束成形、高階MIMO等技術將得到廣泛應用。

2、移動通信行業發展對基站天線產業的影響

2.1、移動通信技術發展對基站天線發展的影響

移動通信技術的飛速發展，MBB網絡結構的變化，引領基站天線技術也不斷革新，主要表現在以下幾個方面：

• 頻譜資源多樣化，站點資源不足，多頻超寬頻應用勢不可擋

MBB 網絡演進推動運營商部署多頻段、多制式并存的無線接入網絡，無線接入設備要求能夠支持多頻多制式應用以及演進，多頻天線應用毋庸置疑。在天線建設中，天線 本身成本僅占到1/3，更多成本在于安裝、物業協調以及抱桿、土建、樓面租金，部署多頻天線可以避免天線重復安裝和鐵塔改造，減少樓頂租金和天線后續維護 費用。以中國移動為例，既有GSM的900MHz、1800MHz，也有TD-SCDMA的2010MHz~2025MHz的A頻段，還有 TDDLTE中使用的1880MHz～1900MHz的F頻段和2600MHz的D頻段，如果采用單頻天線，一個站點需要部署多面天線，增加建站成本的 同時，也有可能因天面空間不足導致建站困難，而多頻天線則能很好的解決這些問題。

同樣，隨著軟件定義網絡、超寬頻射頻模塊、零散載波聚合等技術的發展，天線超寬頻技術也不斷向前發展。

選擇多頻超寬頻天線，提前具備未來演進能力，對于運營商來說，可以提前進行站點資源的儲備，節省二次部署的成本，避免新增網絡的優化對已有網絡產生影響，加 快LTE商用部署。以可應用于中國電信的四頻天線（790-960/1710-2690/1710-2170/2490-2690MHz）為例，支持 CDMA800M/FDDLTE1.8G/TDDLTE2.6G同時部署，還具備未來支持FDDLTE2.1G的能力。

• 容量需求與日劇增，天線向MIMO化、有源化和智能化發展

隨著MBB時代網絡性能關鍵點由滿足語音覆蓋演變為滿足高容量數據需求，天線關注點由覆蓋向容量轉移，聚焦整網性能，天線廠家需要圍繞整網性能設計天線，提升整體信噪比（SINR）、降低小區間干擾。

MIMO（Multi-inputMulti-output， 多入多出技術）是提升系統容量的重要方式，隨著MIMO在MBB網絡中被廣泛采用，天線支持MIMO是網絡發展的基本要求。

有源天線系統AAU(ActiveAntennaUnit)是繼RFU、RRU之后衍生出的一種新的射頻模塊形態。RRU的功能上移，與天線的功能合 并，最終通過射頻多通道技術對天線垂直方向陣子陣列和水平方向陣子陣列進行控制，靈活的控制天線在垂直和水平方向的波束，通過不同波束賦形的方式可以達到 改善無線信號的覆蓋質量提升網絡容量的目的。

如果天線更“智能”一點，當基站與某一用戶通信時，天線就自動調節，把“能量束”直接瞄準該用 戶，一方面該用戶獲得的信號強度會比較高，另一方面不該被“打擾”的用戶也不會被干擾，這樣的結果顯然是最為完美的，智能天線由此而產生。智能天線現在一 般有兩種技術方式：波束切換天線和自適應陣列天線。波束切換方式的天線，一般由多個窄波束天線夠成，每個窄波束天線由于角度小，所以通常增益很大，覆蓋距 離較遠，多在室外場景使用，比如TDDLTE系統的一些基站就部署了這種智能天線。自適應陣列天線由多個天線形成陣列，在工作時，通過不同天線的組合工 作，形成不同的天線波瓣，實現多種方向、角度、增益都不相同的“虛擬天線”，以適應不同工作環境，不同用戶的位置，以及避免不必要的干擾。

• 物業準入難，天線向不斷降低部署難度方向發展

隨著站點數大規模增加，站點資源越來越難獲取，運營商對基站設備選址、簡化施工安裝提出了苛刻的要求。在滿足網絡性能、覆蓋要求的情況下，天線的尺寸越小、重量越輕，則天線部署的難度越低，能有效避免視覺污染。

另外，普通市民對電磁輻射越來越敏感，在當前移動基站的建設過程中一個較為突出的問題在于站點或天線安裝過程中受到業主的阻擾而導致站點無法實施，即便以前 站點建設好了也容易被逼遷，但站點遷走后移動用戶因為信號差又頻頻投訴，選址建站對運營商來說是一件很頭疼的事情。在這種情況下，需要對基站天線進行必要 的偽裝，實現天饋系統和周圍環境的協調統一，即采用美化天線。根據不同環境，天線可以做成美化樹隱蔽在樹叢中，也可將外罩表面處理成不同的顏色和紋理，比 如仿瓷磚、廣告、仿大理石紋理等等；對于有天線特殊要求的站點，還可以根據現場的實際情況，提供和現場融合度非常好的個性化解決方案。美化天線降低了市民 對移動通信基站建設、天線安裝的心理抵觸情緒，從而降低天線部署的難度。

• 網絡維護日益復雜，對天線的可維護性提出要求

網絡規模越來越來龐大、網絡運維異常復雜，SON（Self-organizingNetwork，自組織網絡）解決方案的引入以及綜合網絡運維成本降低的要求，使得天線遠程維護成為MBB網絡的必然選擇。天線遠程維護包括遠程電調、智能權值管理等特性。

遠程電調天線可以通過在網管中心遠程操作來控制遠程電調單元(RCU)工作，從而調整天線的波束下傾角。傳統遠程電調天線由于安裝困難、維護效率低、可靠性 差等問題，逐漸向即插即用電調天線演進。即插即用電調，即通過將電調元件內置，盡可能減少遠程電調所需的外置電調元件和線纜數量安裝，同時免天線校準、免 配置數據加載，從而提高天線安裝和運維效率，提升可靠性，降低運營商運維成本。

TDDLTE天線權值設置需要人工現場配置，效率低，工作量大，且難以保證權值配置的準確性，實現權值智能管理成為運營商的訴求。權值智能管理是將天線的權值信息存儲在天線內部，站點開通后基站設備自動從天線讀取權值、配置權值，實現天線權值的自動管理。

天線水平方向角遠程調整、與基站協同自動檢測覆蓋空洞上報預警等特性，也是天線可維護性提升的研究課題。

2.2、基站天線的發展方向總結

移動運營商建網選址困難、公眾對視覺污染和電磁污染的重視、MBB飛速發展催生基站的數量和密度、5G技術的探索……基站天線隨著移動通信技術的蓬勃發展也不斷向前發展：

• 多頻化和寬帶化

基站天線向多頻化、超寬頻演進，充分利用站點資源，簡化站點安裝、減少物業協調難度，減少綜合投資。

• 輕薄化

天線向輕薄化發展，保證天線性能的同時增加頻段不增加尺寸，從而降低物業準入難度，避免因風阻變大導致鐵塔抱桿改造帶來的成本投入，加速LTE網絡部署。

• 美化

針對不同場景，對移動天線做不同的偽裝，力求實現天饋系統和周圍環境的協調統一，同時考慮偽裝材料對天線的覆蓋性能不造成大的影響。這樣既可以滿足網絡建設的要求，又能與周圍環境協調，達到兩全其美的目的。

• MIMO化

隨 著移動通信技術的發展，支持高階MIMO和靈活配置MIMO將是天線的基本特性。4x4MIMO天線已經廣泛應用，高階MIMO天線技術也將隨著未來 MBB業務的發展而應用。另外，在天線一次部署到位的訴求下，考慮到未來網絡演進，天線也需要支持不同的天線端口間靈活的MIMO配置。

• 有源化

采用收發分離和數字化有源天線AAU，可對波束進行實時控制，并適應更加靈活的無線資源管理，提高通信基站的性能，更有效的利用頻譜資源，實現了提高流量，降低成本，節能減排的要求。

• 智能化

智能天線技術利用各個移動用戶間信號空間特征的差異，通過陣列天線技術在同一信道上接收和發射多個移動用戶信號而不發生相互干擾，使無線電頻譜的利用和信號的傳輸更為有效。在不增加系統復雜度的情況下，使用智能天線可滿足服務質量和擴展網絡容量的需要。

智能天線與系統算法結合得非常緊密，而對于系統及天線的算法在某種程度上超出了傳統的天線設計的范疇，是硬件與軟件的交叉研究領域，這對于天線廠家來說將是一個很大的挑戰。

• 遠程可維護

遠程電調是天線可維護性提升的前奏，天線水平方位角遠程控制、RAE技術、與基站協同覆蓋空洞檢測預警等等各種各樣的可維護特性將被研究、發展及應用，最終提升站點運維效率，降低運營商運維成本。

• 高質量與長期可靠性

面向數據，容量的高質量天線是整個無線網絡性能的重要保障之一。2G時代，語音業務為主，語音屬于低速率業務特點。語音業務在無線網絡空口的編碼調制方式， 主流是具備良好糾錯能力的低速率編碼調制方式，如QPSK/BPSK。此類低速率調制方式具備良好的無線空口抗擾能力，因此對無線空口信道質量要求低一 些。在4G時代，數據業務為主，無線空口QAM調制等成為提供高速業務的主流調制方式。此類調制方式對無線空口的信道質量有更高的要求，無線空口的信道質 量對數據業務流量有巨大的影響。好的無線空口信道質量，與存在嚴重干擾的無線空口，數據業務流量差異N倍。同時，長期可靠的無線空口質量成為必須品。由 此，在4G時代，天線類對無線空口質量有嚴重影響的設備，其高質量以及長期可靠性，有更高的要求。此類設備在網絡中的地位相比以前時代更加重要。

• 迎接5G：3D-MIMO、波束智能賦型

5G 技術重要的研究方向之一，基站天線技術將經歷從無源到有源、從二維(2D)到三維(3D)、從高階MIMO到大規模陣列的發展，有望實現頻譜效率提升數十 倍甚至更高。未來，有源天線陣列引入，基站側可支持的協作天線數量將達到128根；2D天線陣列拓展成為3D天線陣列，形成新穎的3D-MIMO技術， 支持多用戶波束智能賦型，減少用戶間干擾，結合高頻段毫米波技術，將進一步改善無線信號覆蓋性能。

更高的頻段、3D-MIMO、波束智能賦型等5G元素將推動基站天線技術進一步的發展。

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