可重構波束天線(xiàn)技術(shù)應對爆炸性的數據流量

隨著(zhù)數據服務(wù)用戶(hù)數量的不斷增加和單位用戶(hù)流量的增加，全球市場(chǎng)上的無(wú)線(xiàn)數據流量正以指數級的趨勢不斷增加。由于其增大的容量、方便用戶(hù)的應用程 序、便利的互聯(lián)網(wǎng)接入、應用程序和網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器之間的持續同步，及一些諸如視頻之類(lèi)的應用程序的高帶寬要求，智能手機加入到了日益增加的無(wú)線(xiàn)流量中。為應對 此數據流量暴增，無(wú)線(xiàn)運營(yíng)商正利用3G技術(shù)及其它更優(yōu)越的技術(shù)來(lái)增加網(wǎng)絡(luò )容量，但同時(shí)尖端的基礎構架解決方案也可用于對容量進(jìn)行優(yōu)化?？芍貥嫴ㄊ幕就ㄟ^(guò)平衡負載、降低干擾和優(yōu)化覆蓋模式對容量需求的滿(mǎn)足起到了促進(jìn)作用。

您知道一部智能手機下載一個(gè)普通的2分鐘視頻需要的容量與同時(shí)發(fā)送50萬(wàn)條文本信息的容量一樣嗎？而一個(gè)普通的Apple iPhone用戶(hù)每月大約生成500兆字節的數據流量，大約比任何其它智能手機類(lèi)型（50兆）的用戶(hù)生成的數據流量多10倍？因此，無(wú)線(xiàn)運營(yíng)商面臨著(zhù)確保 其用戶(hù)能夠有足夠容量的挑戰，是不足為奇的。所有的行業(yè)報告都指向了寬帶無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中持續涌現的巨大數據流量。

然而，即使在試圖增加所需 的網(wǎng)絡(luò )容量以應對高通信量的同時(shí)，運營(yíng)商也面臨著(zhù)維持低成本的重大壓力。增加容量所需的成本涉及以下兩個(gè)方面：部署的初始成本（CapEx）和所有權的總 成本（OpEx）。這兩個(gè)方面都相當的重要，因為持續的昂貴優(yōu)化可能在中長(cháng)期內引起較高的運營(yíng)開(kāi)支。在許多基站，高昂的天線(xiàn)優(yōu)化站點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)使得運營(yíng)成本都超 出了初始的CapEx。無(wú)線(xiàn)服務(wù)提供商不得不提供額外的容量以支持需求，但應在最少的總成本下，盡可能有效地進(jìn)行。

有效地應對容量挑戰

通常當面臨容量挑戰時(shí)，運營(yíng)商將簡(jiǎn)單地加入更多的基站以超額建設網(wǎng)絡(luò )。僅在業(yè)務(wù)區域加入更過(guò)站點(diǎn)或更多無(wú)線(xiàn)電基站以容納峰值流量，增加了非高峰時(shí)期效率 低（例如，在晚上，當人們都返回家中時(shí)）的情況。這些網(wǎng)絡(luò )是靜止的，在一天的任何時(shí)候提供給各區域的容量都是相同的，折舊導致了昂貴的無(wú)線(xiàn)電基站容量的低 效使用。用戶(hù)是移動(dòng)的，并且除非將用戶(hù)移動(dòng)納入考慮，否則容量與需求之間將不協(xié)調。

幸運的是，用戶(hù)移動(dòng)并不是混亂無(wú)序的，而是可預測的。在工作周期間，絕大多數流量通常是在早上從各居住區向各商業(yè)區域移動(dòng)，然后在商業(yè)區停留一整天，最后傍晚或晚上時(shí)返回到居住區?？梢暂p易地從這轉換中捕獲到普通的流量模式，并產(chǎn)生新的無(wú)線(xiàn)電規劃；例如

　　●針對上班時(shí)間的無(wú)線(xiàn)電規劃，白天集中在商業(yè)區域。
　　●針對上下班高峰時(shí)間的無(wú)線(xiàn)電規劃，覆蓋通勤者和工人。
　　●晚間或周末規劃針對于用戶(hù)在家時(shí)。
　　●各歸劃可以具有不同的網(wǎng)絡(luò )配置。

可重構波束天線(xiàn)能夠對改變中的流量模式做實(shí)時(shí)調整，可以通過(guò)下傾波束來(lái)動(dòng)態(tài)地跨一個(gè)基站的所有小區平衡負載容量，通過(guò)+/-30°來(lái)改變波束的水平方向 角并且還可在35°到105°之間改變光束寬度。由于流量通常出現在各熱點(diǎn)區域，使得一些區域超負載因而拒絕新的呼叫，而鄰近的各區域仍未得到完全利用。 由于可連續調整的波束通過(guò)三維成形，因而流量在整個(gè)網(wǎng)絡(luò )得到更均勻地分布，進(jìn)而保證了容量的有效使用。這些三自由度也改變了天線(xiàn)的增益，意味著(zhù)可重構天線(xiàn) 可以將其增益從帶有14dBi增益的105°天線(xiàn)改變到帶有18dBi增益的65°天線(xiàn)，或到20dBi增益的35°天線(xiàn)，從而有助于增加有高度干擾的區 域的信噪比。

可以通過(guò)點(diǎn)擊鼠標就能實(shí)現負載平衡，因為高級的可重構波束天線(xiàn)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )連接來(lái)進(jìn)行管理。這意味著(zhù)站點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)不再昂貴，并 意味著(zhù)有能力晝夜執行不同的無(wú)線(xiàn)電規劃。超負載分區可以得到來(lái)自利用不足區域的援助，以便跨站點(diǎn)區域均勻分布流量?？梢酝七t或甚至可以避免更多無(wú)線(xiàn)電站或 更多站點(diǎn)的加入，從而節省了CapEx并降低了對獲得更多信道的需要。而獲得更多信道是非常困難并昂貴的。可重構波束天線(xiàn)的獨特三自由度有助于降低敏感的 3G和4G網(wǎng)絡(luò )中的干擾和提供最佳的可能覆蓋模式。

為獲得最佳性能而限制干擾

在所有無(wú)線(xiàn)數據網(wǎng)絡(luò )中，來(lái)自臨近區域的下行線(xiàn)路干擾和來(lái)自移動(dòng)裝置的上行線(xiàn)路干擾的抑制是一項至關(guān)重要的要求。但是相較于2G系統，3G和4G技術(shù)標準， 如UMTS、WiMAX和LTE，對干擾更為敏感。在數據網(wǎng)絡(luò )中，干擾不僅對網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量，也對服務(wù)區域、容量和數據速率產(chǎn)生巨大影響。更高的干擾實(shí)際上減小 了3G和4G網(wǎng)絡(luò )中的服務(wù)區域，反之，降低干擾可增大服務(wù)區域。在規劃3G和4G網(wǎng)絡(luò )過(guò)程中的一大關(guān)鍵目標在于優(yōu)化并降低干擾。

限制干擾能改進(jìn)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中的信噪比（SNR）——這是影響數據速率和容量，并最終影響服務(wù)質(zhì)量的一大關(guān)鍵參數。如果干擾未獲得良好補償，手機會(huì )增加其功率，以改 進(jìn)上行線(xiàn)路信號，從而幫助此特定手機保持其連接。但是，為使手機在補償過(guò)程中增大其功率，將導致網(wǎng)絡(luò )和所有其它連接至該網(wǎng)絡(luò )的手機遭受更高的噪聲干擾，更 多干擾，更低SNR。這一連鎖反應對無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的服務(wù)質(zhì)量、容量和數據速率，尤其是邊緣用戶(hù)存在顯著(zhù)的聯(lián)合負面影響。

兩大因素對運行低干擾無(wú)線(xiàn)數據網(wǎng)絡(luò )至關(guān)重要：初始干擾抑制和為保持此干擾抑制而進(jìn)行的持續優(yōu)化?？芍貥嬏炀€(xiàn)在滿(mǎn)足這兩大因素要求方面具備其獨特的優(yōu)勢。

為提供更好服務(wù)重新配置波束

網(wǎng)絡(luò )規劃工程師試圖為限制初始干擾挑選出最優(yōu)質(zhì)天線(xiàn)，但是通常需要在具備水平波束寬度為65°或90°的天線(xiàn)之間做出妥協(xié)。90°天線(xiàn)的寬束十分適合用 于區域內的信號電平，并且具備非常低的小區之間的零點(diǎn)（約6dB）。但是90°天線(xiàn)的劣勢在于，由于其水平場(chǎng)圖滾降不如65°天線(xiàn)，導致產(chǎn)生更大的相鄰小 區重疊（約90°重疊）。為減少區域重疊，65°天線(xiàn)由于能提供更好的滾降（也就是說(shuō)干擾更少）而被廣泛使用。但是其在區域內的覆蓋面不如90°天線(xiàn)廣 闊，而且其小區之間的零點(diǎn)指標也比不上90°天線(xiàn)。

較普通的90度水平波束天線(xiàn)來(lái)講，具有三自由度的可重構波束天線(xiàn)采用多陣列結構，能夠形成優(yōu)秀的場(chǎng)圖和水平場(chǎng)圖滾降特性。設置在90°水平波束寬度，可重構定向天線(xiàn)實(shí)質(zhì)上結合了65°和90°天線(xiàn)的優(yōu)勢，形成一個(gè)優(yōu)良的場(chǎng)圖。它具備 90°天線(xiàn)的廣泛覆蓋面和65°天線(xiàn)的滾降特性。即使靜態(tài)使用三向可重構定向天線(xiàn)（即不進(jìn)行定期調整），其結果仍然是產(chǎn)生更低的干擾、更廣闊的覆蓋 面，SNR提升，更好的網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量和更高的數據速率。在結合垂直角下傾，只需幾分鐘即可無(wú)成本的調整好方位角和波束寬度。三方向可重構波束天線(xiàn)是優(yōu)質(zhì)、高成 本效益數據網(wǎng)絡(luò )的理想選擇。

由于具備三自由度的可重構波束天線(xiàn)正在設定一個(gè)新的RF規劃參數，這促使RF工程師可設計出帶有更少干擾和 更優(yōu)信號性能的無(wú)線(xiàn)數據網(wǎng)絡(luò )。RF規劃人員可在各區域需要基礎上優(yōu)化各區域水平波束寬度。工程師不再需要滿(mǎn)足于固定的波束寬度。Andrew Solutions將其可重構波束天線(xiàn)置于SmartBeamreg;品牌旗下投入市場(chǎng)，并提供網(wǎng)絡(luò )管理軟件和其它RF產(chǎn)品作為完整的解決方案。 Andrew在過(guò)去10年里處于電子可變下傾技術(shù)的領(lǐng)先地位，但是我們十分興奮于可重構波束天線(xiàn)能在網(wǎng)絡(luò )容量和性能上發(fā)揮的深刻影響。

數據流量不斷增加的狀況不會(huì )減緩或消失。帶三個(gè)自由度的可重構基站天線(xiàn)是面對無(wú)線(xiàn)數據網(wǎng)絡(luò )挑戰的一種解決方式。這些天線(xiàn)具備遠程調整電子下傾、方位角和水 平波束寬度的能力，以便平衡各區域的負載。負載平衡提供最高的容量效率，并能通過(guò)延遲或避免增加新站點(diǎn)或無(wú)線(xiàn)電通信而減少資本支出?？芍貥嬏炀€(xiàn)也通過(guò)消除 為達到最優(yōu)化進(jìn)行的站點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)——這可在辦公室執行，從而減少運營(yíng)成本。除了具備改進(jìn)的性能、更好的滾降和更佳的場(chǎng)圖，三方向可重構天線(xiàn)也能產(chǎn)生即使在靜態(tài) 條件下使用時(shí)更好的信噪比。這意味著(zhù)更少的干擾，更廣泛的覆蓋區域和更優(yōu)的網(wǎng)絡(luò )性能。