Metawave:减少干扰和提高网络性能的智能天线
美国Metawave公司专利的波速转换智能天线技术将一小区站址的扇面在窄波速天线之间分配,对常规的120扇面覆盖,每一波速典型为30宽度。当移动单元在扇区内运动时,上行线和下行线通过射频交换陈列接向波速中的一个。功能齐全的数字信号处理器(DSP)运用专用的算法,持续不断地为扇区内每一移动单元的上、下行线选择最佳波束。波束转换对该基站透明。
载波干扰信号比(C/I)是蜂窝网设计中的关键参数之一。它决定频率可在网中如何复用以及它对网的容量和掉话率的直接影响。对C/I比的改善通常能增加网络容量。
每一30窄波束天线物理上减少的宽度缩小了同信道小区干扰的有效窗口,因而改善C/I值。同样,在周围的同信道小区中减少了下行线干扰。譬如,理论上30天线的干扰可减少至120天线的四分之一,相当于6 dB的C/I改善。
GSM标准允许最多为八个全速率移动单元共享同一频率。数字编码样本在577 ms时长的每一时隙内发送。八时隙的帧每4.6毫秒重复一次。由于一帧中的八个移动终端在时间的任一点上可处于扇区内任一处,GSM智能无线系统必须能在任一时隙的时长内转接到上、下行线的任一波束。
现场试验
Metawave公司在1999年1月与上海邮电管理局签约,进行直至1999年年底的现场实验。选中上海作为实验地点是因为它有很大的GSM网,拥有一百万以上的用户而且有挑战性的密集的城市射频环境。实验的目的是验证C/I的改善和测量网络性能的改善。另一重要方面是在使用的GSM网上演示智能天线的成功运行。
此系统的设计目的是在射频级基站无关进行转换,使系统能与大多数常用的GSM基站一起远行。新的平板天线产生四个独立的波束,由扇面控制器根据DSP完成的计算实时作出转换。
在这次实验中,三个30波束用于波束转换,第四个波束与一90标准天线连接,作为基准。系统通过基站(这里是西门子BS60)上早已备有的收发端口连接在天线和基站之间。安装对小区站址透明,基站的收发信机(BTS)和高层的网络交换单元都不需要更改。系统向基站的两个接收输入提供最佳和第二位的波速选择,保留了接收分集功能。
在开始的配置中,现场实验单元经一耦合器连到基站的信标信道。为扇区提供定时信息的信标信道使现场实验单元能在上行线信道上以模式起作用。在转换到实际通信前验证对呼叫的正常跟踪。进行驱车试验以验证正常的上行线波束转换运行。在此实验的下一阶段,基站收发信机的接收电缆移向智能无线单元。这是在低业务量时进行的以避免业务中断。作了进一步的驱车测试以证实波束转换。
完成上行线驱车测试之后,基站收发信机的发送电缆移到现场实验单元。通常,此项操作必须于接收机连接同时进行。不过,第一次实验采用了更为谨慎的方法:分别验证上行线和下行线的运行。然后再进行驱车测试性能和业务量计量。
现场实验超过了预期的性能提高。定时信息从扇区信标信道中正常解码,业务根据波束转换算法在上行线和下行线上转换。
另外,进行一些测试,确定三个窄波束天线的平均C/I改善。90基准天线下倾角改为6以便与窄波束天线的下倾相匹配。在跨越最低和最高业务量时期的16小时周期中,对一特定信道的接收信号强度以一秒的间隔作纪录,该信道被锁定在基站之外以确保被纪录的仅仅是同信道干扰和噪声。宽波束测量代表一标准扇面天线接收的干扰。与扇面天线相比,窄波束上干扰读数的下降直接转换成C/I改善。在所有三个波束上明显达到或超过了此项试验的6 dB目标。
C/I比的改善意味着受到波束转换系统服务的移动单元将受到小于1/4的干扰电平,提供了重要的改善,使网络计划者有增加容量或提高质量的机动权。切换到GSM智能天线现场实验单元之前和之后各三个连续日中也监控了掉话性能。为了不考虑因业务量级别造成的任何性能差异在每种情况下都选择一周中的相同周日。曲线图归一化,所以100%的值相当于整个周期内的最高掉话率。通过C/I性能的重大改善使掉话率达到明显降低。
商用产品
Metawave已开设了一个制造场所,支持公司引入SpotLight (GSM智能天线系统,将在2000年年初开始生产)。起始的商用单元可模块化地扩展以便支持多达8个收发信机,并能与大多数主要制造厂商的GSM基站兼容。
研究表明在选出的站址(相当网络基站总数中仅12%的站址)上部置智能天线系统就能提高网络容量35%.网络渗透率为38%时容量提高可达100%.


