以可重构波束天线满足爆炸性的数据流量

随着数据服务用户数量的不断增加和单位用户流量的增加，全球市场上的无线数据流量正以指数级的趋势不断增加。由于其增大的容量、方便用户的应用程序、便利的互联网接入、应用程序和网络服务器之间的持续同步，及一些诸如视频之类的应用程序的高带宽要求，智能手机加入到了日益增加的无线流量中。为应对此数据流量暴增，无线运营商正利用3G技术及其它更优越的技术来增加网络容量，但同时尖端的基础构架解决方案也可用于对容量进行优化。可重构波束的基站天线通过平衡负载、降低干扰和优化覆盖模式对容量需求的满足起到了促进作用。

您知道一部智能手机下载一个普通的2分钟视频需要的容量与同时发送50万条文本信息的容量一样吗?而一个普通的Apple iPhone用户每月大约生成500兆字节的数据流量，大约比任何其它智能手机类型(50兆)的用户生成的数据流量多10倍?因此，无线运营商面临着确保其用户能够有足够容量的挑战，是不足为奇的。所有的行业报告都指向了宽带无线网络中持续涌现的巨大数据流量。

然而，即使在试图增加所需的网络容量以应对高通信量的同时，运营商也面临着维持低成本的重大压力。增加容量所需的成本涉及以下两个方面：部署的初始成本(CapEx)和所有权的总成本(OpEx)。这两个方面都相当的重要，因为持续的昂贵优化可能在中长期内引起较高的运营开支。在许多基站，高昂的天线优化站点访问使得运营成本都超出了初始的CapEx。无线服务提供商不得不提供额外的容量以支持需求，但应在最少的总成本下，尽可能有效地进行。

有效地应对容量挑战

通常当面临容量挑战时，运营商将简单地加入更多的基站以超额建设网络。仅在业务区域加入更过站点或更多无线电基站以容纳峰值流量，增加了非高峰时期效率低(例如，在晚上，当人们都返回家中时)的情况。这些网络是静止的，在一天的任何时候提供给各区域的容量都是相同的，折旧导致了昂贵的无线电基站容量的低效使用。用户是移动的，并且除非将用户移动纳入考虑，否则容量与需求之间将不协调。

幸运的是，用户移动并不是混乱无序的，而是可预测的。在工作周期间，绝大多数流量通常是在早上从各居住区向各商业区域移动，然后在商业区停留一整天，最后傍晚或晚上时返回到居住区。可以轻易地从这转换中捕获到普通的流量模式，并产生新的无线电规划;例如

· 针对上班时间的无线电规划，白天集中在商业区域

· 针对上下班高峰时间的无线电规划，覆盖通勤者和工人

· 晚间或周末规划针对于用户在家时

· 各归划可以具有不同的网络配置。

可重构波束天线能够对改变中的流量模式做实时调整，可以通过下倾波束来动态地跨一个基站的所有小区平衡负载容量，通过+/-30°来改变波束的水平方向角并且还可在35°到105°之间改变光束宽度。由于流量通常出现在各热点区域，使得一些区域超负载因而拒绝新的呼叫，而邻近的各区域仍未得到完全利用。由于可连续调整的波束通过三维成形，因而流量在整个网络得到更均匀地分布，进而保证了容量的有效使用。这些三自由度也改变了天线的增益，意味着可重构天线可以将其增益从带有14dBi增益的105°天线改变到带有18dBi增益的65°天线，或到20dBi增益的35°天线，从而有助于增加有高度干扰的区域的信噪比。

可以通过点击鼠标就能实现负载平衡，因为高级的可重构波束天线可以通过网络连接来进行管理。这意味着站点访问不再昂贵，并意味着有能力昼夜执行不同的无线电规划。超负载分区可以得到来自利用不足区域的援助，以便跨站点区域均匀分布流量。可以推迟或甚至可以避免更多无线电站或更多站点的加入，从而节省了CapEx并降低了对获得更多信道的需要。而获得更多信道是非常困难并昂贵的。可重构波束天线的独特三自由度有助于降低敏感的3G和4G网络中的干扰和提供最佳的可能覆盖模式。

为获得最佳性能而限制干扰

在所有无线数据网络中，来自临近区域的下行线路干扰和来自移动装置的上行线路干扰的抑制是一项至关重要的要求。但是相较于2G系统，3G和4G技术标准，如UMTS、WiMAX和LTE，对干扰更为敏感。在数据网络中，干扰不仅对网络质量，也对服务区域、容量和数据速率产生巨大影响。更高的干扰实际上减小了3G和4G网络中的服务区域，反之，降低干扰可增大服务区域。在规划3G和4G网络过程中的一大关键目标在于优化并降低干扰。

限制干扰能改进无线网络中的信噪比(SNR)——这是影响数据速率和容量，并最终影响服务质量的一大关键参数。如果干扰未获得良好补偿，手机会增加其功率，以改进上行线路信号，从而帮助此特定手机保持其连接。但是，为使手机在补偿过程中增大其功率，将导致网络和所有其它连接至该网络的手机遭受更高的噪声干扰，更多干扰，更低SNR。这一连锁反应对无线网络的服务质量、容量和数据速率，尤其是边缘用户存在显著的联合负面影响。

两大因素对运行低干扰无线数据网络至关重要：初始干扰抑制和为保持此干扰抑制而进行的持续优化。可重构天线在满足这两大因素要求方面具备其独特的优势。

为提供更好服务重新配置波束

网络规划工程师试图为限制初始干扰挑选出最优质天线，但是通常需要在具备水平波束宽度为65°或90°的天线之间做出妥协。90°天线的宽束十分适合用于区域内的信号电平，并且具备非常低的小区之间的零点(约6dB)。但是90°天线的劣势在于，由于其水平场图滚降不如65°天线，导致产生更大的相邻小区重叠(约90°重叠)。为减少区域重叠，65°天线由于能提供更好的滚降(也就是说干扰更少)而被广泛使用。但是其在区域内的覆盖面不如90°天线广阔，而且其小区之间的零点指标也比不上90°天线。

较普通的90度水平波束天线来讲，具有三自由度的可重构波束天线采用多阵列结构，能够形成优秀的场图和水平场图滚降特性。设置在90°水平波束宽度，可重构定向天线实质上结合了65°和90°天线的优势，形成一个优良的场图。它具备90°天线的广泛覆盖面和65°天线的滚降特性。即使静态使用三向可重构定向天线(即不进行定期调整)，其结果仍然是产生更低的干扰、更广阔的覆盖面，SNR提升，更好的网络质量和更高的数据速率。在结合垂直角下倾，只需几分钟即可无成本的调整好方位角和波束宽度。三方向可重构波束天线是优质、高成本效益数据网络的理想选择。

由于具备三自由度的可重构波束天线正在设定一个新的RF规划参数，这促使RF工程师可设计出带有更少干扰和更优信号性能的无线数据网络。RF规划人员可在各区域需要基础上优化各区域水平波束宽度。工程师不再需要满足于固定的波束宽度。Andrew Solutions将其可重构波束天线置于SmartBeam®品牌旗下投入市场，并提供网络管理软件和其它RF产品作为完整的解决方案。Andrew在过去10年里处于电子可变下倾技术的领先地位，但是我们十分兴奋于可重构波束天线能在网络容量和性能上发挥的深刻影响。

数据流量不断增加的状况不会减缓或消失。带三个自由度的可重构基站天线是面对无线数据网络挑战的一种解决方式。这些天线具备远程调整电子下倾、方位角和水平波束宽度的能力，以便平衡各区域的负载。负载平衡提供最高的容量效率，并能通过延迟或避免增加新站点或无线电通信而减少资本支出。可重构天线也通过消除为达到最优化进行的站点访问——这可在办公室执行，从而减少运营成本。除了具备改进的性能、更好的滚降和更佳的场图，三方向可重构天线也能产生即使在静态条件下使用时更好的信噪比。这意味着更少的干扰，更广泛的覆盖区域和更优的网络性能。

作者：安德鲁公司基站天线系统的产品线经理Holger Raeder