基地ステーションのアンテナの簡潔な歴史

April 27, 2025

基地局アンテナの開発の歴史を振り返ると毎回人々の血を引くのです携帯電話通信技術のあらゆる飛躍を目撃しているからですまた,世代から世代へと伝達する人々の若さと記憶を記録しています.

1Gから5Gへ,2.4Kbpsから10Gbpsへと移動通信ネットワークの急速な発展が基地局アンテナ技術革新の突破から切り離せない.

基地局アンテナは,モバイルネットワークの" tentacles"であり,ユーザーに無線信号を送受信する.そして,モバイルネットワークは,ユーザーの最も近い機器に近い距離にあります都市や村の住民にも設備が備わっています

盾に包まれていてあまり違って見えないが劇的に変化してきた......

1G:全方向アンテナ

1990年代には"ビッグブラザー"の値段は1万元を超えることができました人々の賃金は数十から数百までありました携帯電話利用者の数が少ないことと,単一の局の通話量が少ないことを考慮するとネットワークの構成原則は,網域を優先することである.

したがって,1Gベースステーションは全方向アンテナを使用し,円筒形または棒状のアンテナで360度の全方向カバーを提供します.

全方向のアンテナは全ての方向に均等に信号を送信し受信しますこれは必然的に細胞間周波数干渉の問題を引き起こしますしかし,その当時,駅の数が少ないことと,大きな駅間隔があったため,干渉はあまり目立たない

携帯電話ネットワークのカバー不足は,アップリンクにあることはよく知られています.基地局から携帯電話への信号伝送リンクをダウンリンクと呼びます携帯電話の送信力はベースステーションよりもはるかに低いため,サイトカバーはアップリンクによって制限されます.

1G時代から2G初期まで,アップリンクを改善するために,通常,空間多様性技術が使用されます.すなわち,空間的に分離された2つの受信アンテナがタワー上に配置されます.隔離を確保するために2つのアンテナ間の隔離距離は少なくとも10波長である.例えば900 MHzでは3.3m,1800 MHzでは1.67mである.

2G:方向性アンテナ,二極化アンテナ

2G時代に入るとデジタル技術の導入により機器のコストが劇的に下がり携帯電話産業は活発な発展の黄金時代を迎えましたアンテナ技術が前例のない革新と発展をもたらしました.

まず第一にセクター化つまり全方向アンテナ開発から方向性アンテナへの移行です

携帯電話利用者の急激な増加とともに,オペレーターのネットワーク構築原則は"カバー優先"から"容量向上"に変わり始めた.生産能力を向上させる技術の一つは,セクター化です.つまり,以前の360度の全方向カバーを3つのセクターに分割し,1つのセクターは120度の範囲をカバーします.

結果として,アンテナ形は"棒"からより広いハウジングに囲まれた平らな方向性アンテナへと進化した.

方向性アンテナの利点は,システム容量が増加するだけでなく,より集中した信号放射によりアンテナの利益も高くなり,より長いカバー距離を可能にします.

しかし,ベースステーションは3つのセクターに分かれているので,各セクターには2つの空間多様性単極性アンテナの設置が必要です.塔のアンテナの数が倍増するということですネットワークの建設と保守の作業負荷も増加します.

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おそらくこの理由によると,基地ステーションのアンテナはもう一つの大規模な技術的進歩を経験しています.即ち単極性のアンテナから双極性のアンテナに進化しています.

誘導装置の一種として,アンテナは電磁場や電磁場によって送信または受信される音声とデータ信号を生成します.偏振は,アンテナの電気フィールドの振動の方向です電波の電波は全て縦偏振と横偏振で動きます電気フィールドが地面に平行している.

垂直偏光信号により合致する姿勢を考慮すると初期の基地局アンテナは,垂直偏振方法に基づく単極化アンテナを使用した..

対照的に,二極化されたアンテナは,相互に正交 (通常は+45度と−45度) の偏振方向を持つ2組の配列を積み重ね,過去に2つの単極化されたアンテナを1つのアンテナの外観として取り込むために使用できます十分な隔離を確保しながら 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.

二極化アンテナは空間的多様性によって引き起こされる配備スペースの制限を破りますベースステーションアンテナはマストや支柱や支柱に簡単に設置できますライトポール基地局の分布がますます密集しているため,ネットワークの覆いはますます拡大しています.

3G:マルチバンド,マルチビーム,遠隔ESC

3G時代は,デュアルバンドまたはマルチバンドアンテナの大規模展開を招きます.

3G時代には,新しい周波数帯をサポートする必要があります. ネットワークの3G世代は,新しい周波数帯を割り当てます.2つの顔で.1Gおよび他の新しい周波数帯が導入され,オペレーターは元のネットワークに基づいて新しい周波数帯をサポートするために新しいアンテナを追加する必要があります.再び塔のスペースと負荷の負担の制約に直面トワーモデルに登場した市場として,一部の事業者は塔の賃料の上昇の問題に直面しています.

したがって,業界は,デュアルバンドまたはマルチバンドの需要,すなわちデュアルバンドまたはマルチバンドのアンテナをサポートするための強力な"単一のアンテナ"を持っています.

過去には,業界は"つの周波数帯に 1 つのアンテナを設計していましたが,現在では,複数の周波数帯をサポートする 1 つのアンテナをどのように実現しますか? 2つの方法があります:1つ目はアンテナがより広い周波数帯に対応し 2つ以上の帯域をカバーできるということです異なる帯域の放射要素を1つのアンテナハウジングに統合し,それぞれが他に影響を与えないようにすることです.周波数帯幅が限られているため前者は周波数が互いに近い帯にのみ適用され,したがって後者はより一般的です.

3G時代は,遠隔ESCアンテナ傾き技術も生まれました

アンテナの傾斜角は,アンテナのメインフラップと水平平面の間の角を指します. ネットワークカバー,干渉,負荷バランスに直接影響します.携帯電話ネットワークの最適化は非常に重要なパラメータです.

アンテナの傾き角を調整する方法は2つあります.機械的およびESCです.最初は機械的な方法を使用します.塔の作業員に頼って塔を登り,手動でアンテナの支架を調整し,アンテナを望ましい方向に傾けるこのアプローチは明らかに非常に時間と労働を要し,大規模なネットワークのメンテナンスと最適化には適していません.

手動機械調節と比べると,遠隔ESCアンテナは振動器の信号相を利用して束の傾きを正確に制御します.操作者はアンテナ内の相シフトを遠隔操作することによって傾斜角を調整することができます同時に,マルチバンドアンテナでは,ESCアンテナは各周波数帯の電気下傾斜角の独立した制御を実現することができます.

さらに,モバイルデータサービスの2.5Gと3G導入に直面して,モバイルユーザーの数は増加し,モバイルネットワーク容量の需要はさらに増加しています.複数のビームアンテナが作られました.

過去にはアンテナは"つの線束のアンテナと呼ばれ,1つの線束のアンテナが1つの領域をカバーする複数のビームアンテナは,主要な放射線方向を持つ複数のビームを割り当てることができます.複数の狭いビームに分割し,単一アンテナの多細胞分割を実現する.

複数のビームのアンテナは"複数のセルをサポートする単一のアンテナ"の超能力を持つため,追加のアンテナ機器を追加せずにシステムの容量を倍増することができます.密集した都市部に特に適しています広範囲の活動やその他の高容量ホットスポットシナリオ

4G:MIMOアンテナ,マルチポートアンテナ

LTEはMIMO技術を携帯電話ネットワークに導入しました 4G時代の最も美しい景色は MIMOアンテナです

MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) は,送信機と受信機端に複数のアンテナを配置して,データストリームを同時に送信することを意味します.周波数回線資源や送信機の電力を増加させずにシステム容量と信頼性の指数関数的な改善を達成する.

MIMOの順番が高くなるほど,アンテナの数が高くなるほど,システムの性能が強くなります.したがって,4G時代に4T4Rまたは8T8Rアンテナ構成もよく見られます.4T4Rは,4つのトランシーバーアンテナがベースステーション側で論理的に配置されていることを意味します.; 8T8Rは,8つのトランシーバーアンテナが論理的に構成されていることを意味します.

通常,4T4Rをサポートするアンテナには2つの組み込みクロス偏振配列があり,8T8Rには4つの交差偏振配列があります.上記のように,二極化アンテナには2つのフィードポートがあります.そしてこれからも4T4Rは4ポート,8T8Rは8ポート

2G,3G,および4Gの多標準と多帯域の共存に直面しています複数の周波数帯をサポートするために 1 つの物理アンテナが必要です4G時代にはアンテナポートの数が新レベルに上がります

例えば,中国モバイルの4G時代ネットワークには GSM900,FDD900,GSM1800,FDD1800,TD-FA,TD-Dの複数のバンド,複数の標準がありますこれらの帯域を支える物理的なアンテナを製造し,TD-LTE 8チャネルを支える産業は4488のアンテナを導入しました.つまり,4つのポートが900Mをサポートし,4つのポートが1800Mをサポートし,8つのポートからポートへのポートはF&A帯をサポートし,8つのポートはD帯をサポートします.

各ポートがフィッダーラインを通じて RRU に接続されているため多ポートアンテナは塔のフィッダーラインをより密集させアントネが濃い黒いひげを育てているように見える.

設置と維持作業を難しくします. おそらく,そのような考慮から,業界はアンテナとRRUの組み合わせたプログラムに登場しました.

このソリューションは,外見が良く,配備と保守が容易であるだけでなく,フィッダー損失をなくし,より多くの電力を節約する.さらに高度に統合されたアクティブとパシブAAUが開発されています.

5G:大規模なMIMO AAU

ご存知のように 5G ワイヤレスにとって最も重要な技術の一つは Massive MIMO です. Massive MIMO テクノロジーをサポートするワイヤレスデバイスは AAU (アクティブアンテナユニット) と呼ばれます.

巨大なMIMO AAUには,大きなアンテナ配列サイズと多くのRFチャンネルが2つの主要特徴を有する.例えば,3.5GHz 64T64Rをサポートする典型的なAAUには192つのアンテナユニットがあり,64のトランシーバーチャンネルをサポートする.

これは2つの技術的な利点をもたらします 1つ目は5Gの高周波により信号の覆盖能力が弱くなることです巨大なMIMOは,複数のアンテナユニットの振幅と相を調整し,ビームの汚染を達成することができますワイヤレス信号のエネルギーがより集中し,より正確に指向し,覆盖能力を向上させ,信号の干渉を減らすため,複数のデータストリームで複数のユーザーに同時にサービスを提供できるシステム容量を向上させるため

5Gの発展を強く支持する大規模なMIMOは,この技術の未来は,超大規模MIMOであり,非常に大規模MIMOは進化を続けています.6G時代や 7GHzやその他のより高い周波数帯の導入に直面するとAAUは64TRxから128TRx,256TRx,さらには512TRxにアップグレードされ,アンテナユニットの数は192から数百,または数千以上にアップグレードされます.

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