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解析LTE网络扩容的关键-天线技术
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2017-11-09
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运营商面临的容量挑战
在全球范围内，运营商们正面临着来自用户对于通信可靠性、高速以及蜂窝服务稳定性需求不断增长的严峻挑战，而解决这一难题的关键就在于增加网络容量。
过去，运营商主要通过三种方式获得额外的容量：提高频谱效率、扩大频谱范围以及在现有网络基础设施之上增加蜂窝或扇区。
由于容量大小取决于信号干扰噪声比（SINR），要达到最大的吞吐量就需要采用各种技术将射频路经中的噪声降到最低，并将干扰抑制提升到最高。下面我将简单阐述能够应对相关领域问题的，最常被部署的天线技术。
增加容量的天线解决方案
扇区塑造
对于已经部署LTE网络的运营商而言，他们已经意识到LTE网络对于干扰更为敏感。为此，射频工程师在涉及到为LTE网络设计蜂窝以及所选天线的规格时，须格外谨慎。
当运营商在新的频带上部署LTE网络时，他们通常会用新的天线取代旧的天线，因为新的天线可在同一天线罩中增加更多天线阵列，从而为新的LTE频带提供额外的端口。而在不增加天线罩的情况下，增加站点的容量不会对站点租用成本、风载和美观造成太大影响。但是，在同一天线罩中增加更多天线阵列并非易事，因为阵列之间的相互作用会降低波束方向图性能，从而影响现有网络的服务质量。因此，运营商必须确保在网络中部署的新型多频带天线在性能方面不低于被替换掉的天线。
运营商在选择新的天线时应牢记两点：该天线的性能要通过符合BASTA天线标准的数据表描述，以及该天线要具有良好的扇区塑造性能。具有出色扇区塑造性能的天线可以最大程度地提高覆盖用户的蜂窝内的辐射能量，并最大程度地减少对其他用户造成干扰的蜂窝外的辐射能量。这种天线的波束具有出色的扇区边缘滚降特性以及前后比（F/B）和前侧比 （F/S） 。
多波束天线
增加站点的扇区数量是一种高性价比的扩容方式。通过采用单65°波束覆盖120度扇区，再通过使用辐射一对33°波束的多波束天线使之分裂为两个扇区，容量几乎可以增加一倍。这两个波束均由一个BSA形成，指向距离法线+/-30°的范围内，这样双波束天线就可以简单地取代现有的BSA，且无需重新定位或重新指向。
康普可提供一系列多波束解决方案，包括具有高低频带选项的5波束天线系统、业内首个18波束天线，这些天线也可以装在车载基站（CoW）上。
增加异构网络中城域站点的容量
HetNet是由宏蜂窝和户外小型蜂窝/城域蜂窝站点组成的，这些站点可集体提供宽广的覆盖范围以及高容量数据的目标区域。城域蜂窝通常被安装在路灯柱和路边设施中，并被设想采用简单的全向定向鞭状天线。康普同射频规划公司以及德克萨斯大学共同进行的研究显示，在城域站点层部署更高性能的天线可以显著增加容量。康普设计了具有更小的垂直波束宽度、具有上副瓣抑制以及具有波束下倾功能的多种型号的MetroCell天线，可提供实现城域站点投资价值所需要的更高的性能。
展望未来
运营商未来将不可避免地面临用户对于网络速度和质量要求越来越高的压力。运营商应当不断推进其网络的现代化进程，并针对无线基础设施及所提供的服务部署各种先进技术，以便为应对容量挑战做好充分准备。
在全球范围内，运营商们正面临着来自用户对于通信可靠性、高速以及蜂窝服务稳定性需求不断增长的严峻挑战，而解决这一难题的关键就在于增加网络容量。
过去，运营商主要通过三种方式获得额外的容量：提高频谱效率、扩大频谱范围以及在现有网络基础设施之上增加蜂窝或扇区。
由于容量大小取决于信号干扰噪声比（SINR），要达到最大的吞吐量就需要采用各种技术将射频路经中的噪声降到最低，并将干扰抑制提升到最高。下面我将简单阐述能够应对相关领域问题的，最常被部署的天线技术。
增加容量的天线解决方案
扇区塑造
对于已经部署LTE网络的运营商而言，他们已经意识到LTE网络对于干扰更为敏感。为此，射频工程师在涉及到为LTE网络设计蜂窝以及所选天线的规格时，须格外谨慎。
当运营商在新的频带上部署LTE网络时，他们通常会用新的天线取代旧的天线，因为新的天线可在同一天线罩中增加更多天线阵列，从而为新的LTE频带提供额外的端口。而在不增加天线罩的情况下，增加站点的容量不会对站点租用成本、风载和美观造成太大影响。但是，在同一天线罩中增加更多天线阵列并非易事，因为阵列之间的相互作用会降低波束方向图性能，从而影响现有网络的服务质量。因此，运营商必须确保在网络中部署的新型多频带天线在性能方面不低于被替换掉的天线。
运营商在选择新的天线时应牢记两点：该天线的性能要通过符合BASTA天线标准的数据表描述，以及该天线要具有良好的扇区塑造性能。具有出色扇区塑造性能的天线可以最大程度地提高覆盖用户的蜂窝内的辐射能量，并最大程度地减少对其他用户造成干扰的蜂窝外的辐射能量。这种天线的波束具有出色的扇区边缘滚降特性以及前后比（F/B）和前侧比 （F/S） 。
多波束天线
增加站点的扇区数量是一种高性价比的扩容方式。通过采用单65°波束覆盖120度扇区，再通过使用辐射一对33°波束的多波束天线使之分裂为两个扇区，容量几乎可以增加一倍。这两个波束均由一个BSA形成，指向距离法线+/-30°的范围内，这样双波束天线就可以简单地取代现有的BSA，且无需重新定位或重新指向。
康普可提供一系列多波束解决方案，包括具有高低频带选项的5波束天线系统、业内首个18波束天线，这些天线也可以装在车载基站（CoW）上。
增加异构网络中城域站点的容量
HetNet是由宏蜂窝和户外小型蜂窝/城域蜂窝站点组成的，这些站点可集体提供宽广的覆盖范围以及高容量数据的目标区域。城域蜂窝通常被安装在路灯柱和路边设施中，并被设想采用简单的全向定向鞭状天线。康普同射频规划公司以及德克萨斯大学共同进行的研究显示，在城域站点层部署更高性能的天线可以显著增加容量。康普设计了具有更小的垂直波束宽度、具有上副瓣抑制以及具有波束下倾功能的多种型号的MetroCell天线，可提供实现城域站点投资价值所需要的更高的性能。
展望未来
运营商未来将不可避免地面临用户对于网络速度和质量要求越来越高的压力。运营商应当不断推进其网络的现代化进程，并针对无线基础设施及所提供的服务部署各种先进技术，以便为应对容量挑战做好充分准备。
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