當前移動(dòng)通訊正極大的改變著(zhù)人們的生活方式，不管是視頻聊天、電子購物，還是交通出行等，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )都在隨時(shí)隨地為用戶(hù)提供便利。蜂窩移動(dòng)通信已經(jīng)發(fā)展到第四代（4G），對于運營(yíng)商而言同時(shí)建設著(zhù)2G、3G及4G三張網(wǎng)絡(luò )，基站和天線(xiàn)的數量越來(lái)越多，原有的站點(diǎn)空間面臨著(zhù)挑戰，無(wú)法承載數量眾多的基站設備。舉個(gè)例子，歐洲當前主流頻譜有800M/900M/1800M/2100M/2600M，未來(lái)可能還有LTE700M，3.5G等其他頻譜，按照傳統的建網(wǎng)模式，必然需要大量的基站設備和天線(xiàn)，使得站點(diǎn)施工無(wú)比復雜，甚至無(wú)可用空間進(jìn)行加站。與此同時(shí)，隨著(zhù)城市現代化改造的進(jìn)行，城市原有的站點(diǎn)每年都在不斷流失，新的站點(diǎn)獲取也越來(lái)越困難，以北京、上海為例每年站址流失都超過(guò)10%，無(wú)法獲取站址建設基站就意味著(zhù)無(wú)法提供更好的覆蓋和更大的容量給終端用戶(hù)，用戶(hù)體驗將受到挑戰。如何能夠減少站點(diǎn)復雜度，節省站點(diǎn)空間資源，并提供更廣的覆蓋和更大的容量，是通信基站發(fā)展不得不面對的難題，也是MBB時(shí)代下保障容量和體驗的關(guān)鍵。
回顧基站發(fā)展歷程，通信基站形態(tài)需要再次創(chuàng )新
回顧移動(dòng)通信的發(fā)展歷史，基站的形態(tài)在不斷創(chuàng )新發(fā)展。其中，作為無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )覆蓋和容量的主要解決手段，室外宏基站主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段的變化。
第一階段是傳統宏基站階段，所有基帶和射頻單元都必須放在機房中，通過(guò)饋線(xiàn)連接到發(fā)射塔的天線(xiàn)端。這種形態(tài)的基站不僅占地空間大，租金費用高，站址獲取也越來(lái)越困難，施工周期也非常長(cháng)，建站非常不便，而且由于過(guò)長(cháng)的饋線(xiàn)帶來(lái)的較大損耗，會(huì )損失掉大量有效功率，使得覆蓋范圍變小。
第二階段是分布式基站階段，以射頻拉遠為特征，基帶單元（BBU）與射頻單元（RRU）分開(kāi)安裝，RRU不再限于安裝在機房?jì)龋晒澥∈覂葯C房空間。同時(shí)RRU靠近天線(xiàn)端安裝，大大降低饋線(xiàn)帶來(lái)的功率損耗。分布式基站從2004年后開(kāi)始逐漸引入，目前分布式基站已經(jīng)成為各大運營(yíng)商建網(wǎng)的主流方式。
從當前現有的基站形態(tài)看，天線(xiàn)和基站是獨立設計安裝，通過(guò)饋線(xiàn)連接傳輸射頻信號。在2G和3G時(shí)代，主流頻譜為3頻（900M/1800M/2100M），每扇區只需要3個(gè)RRU和2面天線(xiàn)，到了4G以及未來(lái)5G時(shí)代頻譜數量進(jìn)一步增加（比如700M/800M/2300M/2600M，甚至3.5GHz等高頻），站點(diǎn)上RRU的數量將非常龐大，同時(shí)天線(xiàn)數量也會(huì )相應增加，將射頻上移到天線(xiàn)端會(huì )極大減少站點(diǎn)RRU模塊的數量。同時(shí)，大規模天線(xiàn)陣列技術(shù)（Massive MIMO）發(fā)展方興未艾，利用有限的頻譜提供更大的帶寬及更快的速率，是業(yè)界公認的提高容量的最有效手段。要支持Massive MIMO必然要求有更多的發(fā)射和接收通道（比如4T4R、8T8R、16T16R等），如果采用RRU+天線(xiàn)組網(wǎng)方式，需要進(jìn)行大量的饋線(xiàn)連接，站點(diǎn)安裝空間和施工復雜度都是無(wú)法接受的。
綜上所述，當前基站形態(tài)逐漸變得無(wú)法滿(mǎn)足MBB時(shí)代下多頻多模的建網(wǎng)要求，以及未來(lái)海量連接下Massive MIMO技術(shù)對基站提出的訴求，有必要在當前基站形態(tài)進(jìn)行再次演進(jìn)，將射頻技術(shù)與天線(xiàn)技術(shù)進(jìn)行融合，一體化設計安裝，更高的集成度簡(jiǎn)化站點(diǎn)復雜度。
創(chuàng )新AAS技術(shù)助力運營(yíng)商破解MBB時(shí)代站點(diǎn)建設難題
有源天線(xiàn)系統（Active Antenna System）是一種全新地將射頻TRX通道和天線(xiàn)發(fā)射單元融合的無(wú)線(xiàn)基站形態(tài)。按照當前分布式基站RRU與天線(xiàn)分離的組網(wǎng)方式，AAS可以理解為將RRU的功能進(jìn)行上移，與天線(xiàn)進(jìn)行一體化設計。這種形態(tài)的基站有2大優(yōu)點(diǎn)：第一是有效減少站點(diǎn)基站設備數量，原有安裝天線(xiàn)的空間同時(shí)集成了射頻功能，不再需要單獨安裝RRU基站，這在多頻多模（比如5頻3模）的站點(diǎn)組網(wǎng)場(chǎng)景可以明顯減少設備數量，有效降低站點(diǎn)租金，并且帶來(lái)30%的安裝工時(shí)節省；第二是可以完美支持Massive MIMO技術(shù)，對于大量的發(fā)射接收通道不再需要用饋線(xiàn)連接射頻單元和天線(xiàn)，而是在數字域進(jìn)行運算直接驅動(dòng)天線(xiàn)的陣子，可以支持4*4等高階MIMO，提供數倍網(wǎng)絡(luò )容量。
圖1：AAS基站
AAS已逐漸成為市場(chǎng)主流基站形態(tài)
全球主流設備廠(chǎng)商愛(ài)立信、華為、諾基亞等，在多年前就開(kāi)始研究AAS相關(guān)技術(shù)，已經(jīng)相繼推出AAS商用產(chǎn)品。比如愛(ài)立信的AIR（Antenna Integrated Radio）系列基站、華為AAU（Active Antenna Unit）系列基站等就是基于A(yíng)AS技術(shù)，將射頻與天線(xiàn)一體化設計的新形態(tài)基站，在全球多個(gè)運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行商用服務(wù)。
全球多家主流運營(yíng)商對AAS給予了認可。沃達豐集團表示AAS是簡(jiǎn)化站點(diǎn)的必由之路，認為AAS不僅僅可以有效簡(jiǎn)化站點(diǎn)復雜性，同時(shí)可以快速提升熱點(diǎn)區域的小區容量。沙特Mobily表示AAS覆蓋效果好，部署像天線(xiàn)一樣簡(jiǎn)單，其智能天線(xiàn)波束賦型特性還能解決內外區域用戶(hù)分布不均、帶寬需求不均等問(wèn)題，提升用戶(hù)體驗。
截至目前，部分運營(yíng)商已經(jīng)大規模部署了AAS基站，例如美國T-Mobile、秘魯Nextel、加拿大Telus等運營(yíng)商已規模部署AAS基站，沃達豐在西班牙、埃及、土耳其、意大利、英國、南非等多個(gè)子網(wǎng)啟動(dòng)AAS基站部署。
隨著(zhù)AAS基站在國內外的大規模應用，AAS技術(shù)代表未來(lái)基站發(fā)展方向的趨勢越發(fā)明顯。AAS基站相比于傳統的宏基站和分布式基站，具有更加靈活的配置和部署方式，這使得AAS基站有更加廣泛的應用場(chǎng)景，將解決移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的流量壓力，也為5G處理海量數據和連接提供了有效的技術(shù)手段。
作者簡(jiǎn)介：
潘峰，高級工程師，信息工程專(zhuān)業(yè)碩士，現任中國信息通信研究院規劃設計研究所副總工程師 ，有近14年電信業(yè)研究經(jīng)驗，主要從事無(wú)線(xiàn)網(wǎng)規劃、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)測評優(yōu)化、無(wú)線(xiàn)新技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面的重大問(wèn)題研究。
曹磊，北京郵電大學(xué)博士，通信與信息系統專(zhuān)業(yè)，現任中國信息通信研究院規劃與設計研究所高級工程師，主要從事無(wú)線(xiàn)和移動(dòng)通信及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等咨詢(xún)、規劃和設計研究。
