基站天线与通信中的干扰抑制设计

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覆盖、容量、吞吐率是移动通信运营商最为关注的三大指标。随着移动通信的不断发展普及,网络覆盖的广度与深度都已经达到相当高的水平。可是在实际运营中,运营商经常会接到客户类似这样的投诉“为什么我的手机有信号,却无法拨出电话?”“为什么我的手机显示已连接,下载速度却是0?”是什么降低了网络性能,直接影响用户体验?其背后的元凶就是----干扰。

对于无线通信系统而言,一切非有用信号皆可视为干扰信号。干扰信号的存在将直接降低系统的信噪比(或载干比),导致系统的容量下降,降低系统吞吐率。然而,随着越来越多的移动通信网络被部署,无线局域网及个人热点等设备的大规模使用,无线网络环境愈发复杂,无线干扰情况也日益严重。因此,抑制干扰信号,降低其对网络性能的影响,是每一个移动网络运营商都必须面对的课题。

摩比天线致力于为全球移动运营商和设备商提供全方位的基站天线解决方案,并针对移动通信网络的不同场景,推出了系列化基站产品以解决系统中的干扰问题:

1. 越区干扰与高上旁瓣抑制天线:

基站天线主波束以上的波瓣被称为上旁瓣,上旁瓣电平与主波束电平之间的差值,称为上旁瓣抑制。通常,网络覆盖由基站天线的主波束完成,主波束以上的上旁瓣则会指向临近扇区,当基站天线的上旁瓣抑制不够时,则会对临近小区造成越区干扰,严重时甚至会造成相邻站点的接收机阻塞,导致站点瘫痪。

上旁瓣造成越区干扰示意图

针对此问题,摩比天线推出了高上旁瓣抑制基站天线系列产品,频段覆盖CDMA800,GSM900,DCS1800,PCS1900,WCDMA2100,LTE2600等全部主流移动通信频段,可提供最高达20dB的上旁瓣抑制,相比普通基站天线,将上旁瓣带来的干扰信号降低70%以上。该系列产品被大量部署于日本、泰国、印度等运营商的全国网络中,收到良好成效。

2. 共站址干扰与高前后比天线

随着移动通信网络制式及频段的不断增加,不同移动通信系统的共站址成为大势所趋。在同一通信铁塔甚至同一天线抱杆上安装数面天线的情况已经十分普遍。由于塔上空间小,天线之间距离较近,而基站发射功率较大,因此不同天线之间信号的互相干扰现象也十分严重。针对此问题,摩比天线推出了高前后比天线系列产品,频段覆盖CDMA800,GSM900,DCS1800,PCS1900,WCDMA2100,LTE2600等全部主流移动通信频段,可提供最高达35dB的前后比,有效减少塔上系统间干扰,大幅度提高网络性能,特别是对WCDMA等同频组网系统尤为有效。此外,摩比高前后比天线产品还被诸多网络运营商选择进行边境沿线覆盖,以解决国境线周围群众投诉的天线后瓣覆盖越境所造成的国际漫游天价话费问题。

3. 高站址覆盖与大下倾角电调天线

随着经济不断快速发展,现代城市的建筑平均高度逐年上升,导致城市站点的站址高度也逐渐攀升。与此同时,随着城市化进程的逐渐加快,城市人口密度也日益增加,城市站点数量随之不断增加,站点间距相应逐渐缩短。由下图可知,天线的架设高度H,小区覆盖范围L,与天线的下倾角φ,及天线垂直波束宽度2α,具有如下的确定关系:L=H/tan(φ- α)。

天线架设高度、下倾角与覆盖距离关系示意图

因此,随着站点高度H的增加以及站点间距L的缩小,天线需要被设置更大的下倾角才能进行正确的网络覆盖,否则将会造成越区干扰。实际工程使用中,某些站点的天线被设置为20度甚至更大的下倾角度。然而,普通电调基站天线的下倾角调节范围通常为10度左右,更大的下倾角需要由电子下倾角结合机械下倾角的方式实现。如20度下倾角可以由10度电子下倾+10度机械下倾实现。但是较大的机械下倾角将会导致网络覆盖区域严重变形,主要体现在水平波束宽度展宽,产生很大的切换区域,对相邻扇区造成干扰,降低网络容量,对网络性能带来极大的影响,如下图所示。

机械下倾(左)与电子下倾(右)覆盖区域形状对比

针对此问题,摩比天线推出了大下倾角电调天线产品,下倾角调节范围可达5-25度,产品支持GSM,WCDMA,CDMA,CDMA2000,TD-SCDMA,TD-LTE等全部主流移动通信制式,并且可提供多系统共天馈,如GSM+TD等不同制式组合的多端口独立大下倾角电调天线产品,是移动网络运营商在高站址近距离覆盖场景下进行网络部署的首选解决方案。

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