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中国移动设计院河北分公司副总经理李晓明

   2015-03-03 中国通信网2880
核心提示:李晓明祖籍广东,从事电信行业30余载。虽在北方生活多年,却有着浓重的南方情结,微信昵称“创新仔”。
      李晓明祖籍广东,从事电信行业30余载。虽在北方生活多年,却有着浓重的南方情结,微信昵称“创新仔”。
 
      30多年来,他一直从事通信系统研制、电信网络运营管理、通信咨询设计方面的工作,获部、省及移动集团等各级奖励近百项。仅2000年以来,他自主或以其为主的创新成果就获得8项国家专利。另外,他发表了论文40多篇,涵盖交换、传输、移动、数据、电源、卫星通信等多个领域。
 
     从“大如门板”到“小巧玲珑”
 
     李晓明对TD发展的贡献很多,尤以对TD小型化智能天线的创新为甚。
 
     专业人士都知道,智能天线技术是TD-SCDMA标准的关键技术,也是其最具优势的核心技术之一,TD-SCDMA系统很多物理层面的设计就依赖智能天线实现。业内有种说法:如不采用智能天线,整个TD-SCDMA系统标准就需重新设计。
 
     TD-SCDMA在建网初期,天线存在诸多问题,特别是天线面板较大,如同房间门板迎风而立,摇摇晃晃,安全隐患很大,且极易引发公众对电磁辐射的恐惧并进而产生强烈的抵触情绪。 
 
     也许是兴趣和幸运使然,2007年年初,当TD-SCDMA在很多人心目中还是一个科技名词时,李晓明便参加了奥运城市之一的秦皇岛市的TD-SCDMA一期工程。当时的秦皇岛海风刺骨,滴水成冰,施工条件异常艰苦,但这点苦对李晓明来说根本不值得一提。一看到天线那么大,那么沉,安装费时费工,百姓百般抵制,他便感到胸口像压着一块巨石喘不过气来。“天线必须做小,天线也一定能做小。”他一遍遍默念着这句话。在历经深入思考和反复测算后,他大胆提出了将智能天线小型化的设想。
 
      创新没有坦途。在公司领导的支持下,他率队组成了20余人的创新团队,无数次在计算机上进行仿真试验,每次试验都需用七八个小时甚至更长时间。长时间工作在计算机旁且精神高度集中,不久他便患上了颈椎病和肩周炎,而且愈来愈严重,但仿真试验的结果却越来越好。拿着一次好于一次的结果,李晓明就像医生讲解X光照片一样,将仿真参数横向、纵向场图给项目组的同事讲解,使大家进一步理解智能天线的工作原理,坚定研发小型化天线的信心。在紧张的7个多月的研制中,李晓明率领他的20余人的团队呕心沥血,顽强拼搏,方案提出、推倒、再提出……累计数十次,最终完成了天线振子筛选,天线水平面和垂直面场图仿真、优化,天线小样加工和天线样品装调等关键性工作,直到样品天线在外场的测试应用。
 
      凝结着李晓明及其团队心血和汗水的小型化智能天线样品终于呱呱落地,被再次拿到秦皇岛接受恶劣环境下真刀实枪的“大考”。结果表明:小型化智能天线减小了天线横向尺寸50%,风阻减小超过50%,天线“减肥”取得了巨大成功。而且,小型化智能天线对安装站点的天面要求降低,施工难度大降,节省工时;安装加固简单,节省材料。一现场安装工人表示,以前智能天线需要两个人爬塔安装还很费劲,现在一个人就可以提上去安装还很轻松,如果这种产品早点出来该多好!到2007年年末,小型化智能天线受到了中国移动集团公司的重视和好评,获得科技进步三等奖,并获得了国家专利。
 
     “吃着碗里,看着锅里”,“干着3G,想着4G”。在2014年中国移动TD-LTE建设运营尚未开始时,李晓明又相继研制成功了3项超小型4G智能天线,投入市场后立即受到了各界关注。一天傍晚,家住河北石家庄市一小区30层楼的业主突然发现昔日难觅芳踪的中国移动4G信号满格了,惊喜之余他也颇感困惑:怎么未闻往日扰人心烦的施工喧闹,也未见高耸入云的铁塔,更无紧张忙碌的电信人员身影。时隔数日有细心人士发现,在高楼外的一个很不引人注意的地方新加了一个平常电脑屏幕大小的“薄片”,长、宽、厚仅分别为45CM、31CM、13CM。专业人士对此算了一笔账:如按传统的安装室内分布系统方法解决该高层建筑的LTE信号覆盖,最少需安装100多个室内小天线,铺设数千米的室内电缆,工期最快也要一个月,这一切的前提还是全体小区业主“大开绿灯”,有1户阻工都将延误工期。而上述小区采用新型LTE智能化超小型天线覆盖,两人仅用1个多小时即可完成,不进楼,不扰民。
 
      这就是李晓明带领他的团队创新研制的一种新型LTE智能化超小型天线发挥的巨大作用。
 
      从“小打小闹”到“颠覆理论”
 
      和很多人的创新一样,李晓明的创新生涯也是从“小打小闹”开始。但他又和很多人不同,李晓明在经历了多次“小打小闹”并取得一定成绩后,他的“胃口”越来越大。因为他看到在高科技时代,很多创新仅靠“小打小闹”已难以奏效,必须寻求颠覆理论才能真正找到出路,走出困境。
 
      TD-SCDMA智能天线真正实现小型化最终也是缘于对传统理论的颠覆创新。因为过去智能天线的阵元摆放要求符合“边射式”原理,按此原理必须是单排线阵,如同一串串又长又粗的“糖葫芦”并列排在一起,由此导致了天面过宽。同时从理论上讲,一旦国家确定了TD系统的频段,天线的长度和宽度也就定下来了。不然,天线的增益就无法保证。从这个理论讲,天线是不可能小下来的。怎么办?李晓明苦思冥想,最终想到了阵列天线中还有一种辐射方式即端射式辐射。这种辐射方式具有增益高、窄波束的优点,但又不具备扫描功能,单靠其也不能全部解决问题。能否将这两种原理结合在一幅天线中,各取其长又避其短,既减少天线宽度又基本不影响天线增益呢?李晓明和他的团队进行了多次试验,终于提出了将阵列天线边射式与端射式相结合于一个阵列天线中的系统新思路,并据此研发出了智能天线的双排阵元结构,即将过去单排线阵摆放方式改为前四后三两列阵元结构。这种新型天线结构,在基本不降低天线增益和智能效果的前提下,面板的宽度则缩小了一半,而厚度基本没有增加。
 
      TD智能天线最大的优点之一,就是可以自由调动网络信号波束自动识别并紧紧跟随用户,从而为用户提供源源不断的信号传输,确保用户通信畅通。但TD-SCDMA建网初期,很多用户却发现明明自己的手机显示在TD覆盖区域,但电话却打不出收不进。这个现象引起了李晓明的高度关注。他联手河北移动有关同事经反复研究测试,发现是智能天线公共信号的覆盖范围和能力出了问题,信号跟不上用户,而导致这一问题产生的重要原因之一则是天线生产厂家对智能天线有关理论存在诸多误区,理论误区又导致了设备生产、制造、参数设置等诸多环节的失误。当时,中国移动正在全国开展网络质量大会战,可谓解决此问题的天赐良机。李晓明结合自己多年移动网络运行维护经验和智能天线工作原理,提出了将广播波束赋形的系列新思路,提出无线网络指标的提升首先是网络覆盖指标的提升,而网络覆盖又决定于智能天线广播波束形状,广播波束形状又决定于权值的设置。这些新思路和新理论更新了人们对智能天线只能窄波束工作的狭隘认识,更新了人们在无线网络规划时对智能天线只增加一个固定增益值的做法,更新了人们在无线网络优化时只关心业务波束工作状态而不理睬广播波束的错误认识。针对设备厂家在广播波束权值设置上有的采用二进制,有的采用十进制,有的采用十六进制的混乱局面,他提出广播波束归一化权值表示方法。
 
      经不懈努力,广播波束赋形技术首先在河北移动取得了显着效果,李晓明又不辞辛劳带领团队东奔西跑,足迹遍布十多个省份进行宣传推广。通过与所到省份的运营商及设备厂家合作,使它们的接通率指标都提高了3~5个百分点。 
 
 
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