智 能 天 线 系 统

Metawave 公 司 的 现 场 经 验 已 表 明 窄 波 束 天 线 与 全 向 或 三 扇 面 模 拟 天 线 系 统 相 比 在 音 频 质 量 和 C/I 方 面 有 显 著 的 改 进。

譬 如， 在 有 现 存 全 向 天 线 的 一 个 蜂 窝 站 址 试 验， 该 站 址 地 处 有 许 多 常 绿 高 树 的 郊 区。 蜂 窝 天 线 装 在 接 近 45 公 尺 的 塔 顶。 用 一 个 移 动 站 发 射 一 载 波 信 号 同 时 有 三 个 干 扰 移 动 站 在 同 一 频 率 发 射， 以 这 种 情 况 进 行 起 动 试 验。 为 了 建 立 移 动 环 境 中 行 为 的 精 确 模 型， 干 扰 信 号 和 载 波 在 发 射 时 都 在 运 动。 干 扰 车 辆 在 小 地 区 内 以 指 定 路 线 驾 驶， 消 除 其 中 一 个 天 线 系 统 衰 落 的 可 能 性。 对 现 有 全 向 天 线 上 的 一 个 信 道 和 窄 波 束 天 线 上 的 一 个 信 道 同 时 作 了 音 频 和 C/I 计 量。 窄 波 束 天 线 对 AMPS 信 道 平 均 改 善 C/I 10 dB。

在 另 一 个 现 场 试 验 中， 在 两 个 市 区 站 址 上 就 它 们 的 呼 叫 容 量 和 复 杂 的 干 扰 环 境 进 行 了 三 扇 面 试 验。 其 中 一 个 蜂 窝 站 址 是 一 座 天 线 架 在 离 地 面 约 33 公 尺 的 铁 塔。 测 试 用 于 全 向 系 统 测 试 相 同 的 配 置 进 行， 但 在 所 有 时 间 在 每 一 120° 扇 面 内 有 两 个 干 扰 发 射 机 辐 射。 与 常 规 的 三 扇 面 天 线 相 比 较， 窄 波 束 天 线 提 供 的 C/I 改 善 了 7.6 dB。

除 了 分 析 现 场 实 验 数 据， 还 完 成 了 大 量 窄 波 束 C/I 电 平 的 仿 真。 这 些 仿 真 采 用 N＝7 的 复 用 模 式， 表 明 窄 波 束 天 线 技 术 比 全 向 天 线 系 统 改 善 C/I 达 12.2 dB， 三 扇 面 系 统 为 6.5 dB。 此 项 仿 真 结 果 为 模 拟 系 统 的 现 场 实 验 结 果 所 证 实。 C/I 的 改 善 直 接 转 换 成 容 量 的 改 善。 模 拟 系 统 需 要 18 dB C/I 保 持 可 接 受 的 呼 叫。

这 个 C/I 电 平 仅 能 用 N＝7 三 扇 面 系 统 取 得， 但 用 智 能 天 线 系 统 时 可 在 N＝4 三 扇 面 系 统 中 获 得 18 dB C/I 电 平。 这 是 100% 的 增 加 容 量。

现 今 Metawave 公 司 已 使 遍 及 全 球 的 60 多 个 AMPS 和 CDMA 系 统 安 装 此 系 统， 这 个 数 字 正 快 速 增 多， 因 为 蜂 窝 经 营 商 认 识 到 智 能 天 线 系 统 是 解 决 目 前 难 以 应 付 的 网 络 质 量 和 容 量 问 题 的 完 美 方 案。

SpotLight GSM

像 成 功 的 AMPS 和 CDMA 产 品 那 样， SpotLight GSM 用 4 个 30° 天 线 代 替 一 个 120° 扇 面 天 线。 系 统 依 靠 专 利 的 最 佳 波 束 选 择 算 法 转 换 发 射 和 接 收 波 束。 射 频 能 量 在 每 一 时 隙 在 一 指 定 的 30° 波 束 内 而 不 是 整 个 120° 扇 面 中 作 下 行 线 发 射。 所 以 同 信 道 干 扰 在 邻 近 蜂 窝 中 大 大 减 少。 同 样， 对 接 受 同 信 道 干 扰 的 开 放 波 束 也 有 效 地 从 120° 减 到 30°。 如 同 使 用 AMPS 和 CDMA 系 统 的 情 况， 改 善 C/I 是 提 高 GSM 网 络 容 量 和 质 量 的 关 键。 对 比 模 拟 网， 如 GSM 一 类 的 数 字 蜂 窝 技 术 具 有 明 显 的 网 络 容 量 改 善， 因 为 频 率 复 用 增 加 了 (或 者 蜂 窝 间 隔 缩 小 了)， 可 以 比 模 拟 系 统 更 低 的 C/I 提 供 等 效 质 量 的 业 务。 SpotLight GSM 通 过 网 内 大 大 提 高 的 C/I 而 提 供 额 外 的 容 量。

相 对 于 单 一 120° 扇 面 天 线， 30° 天 线 有 效 地 降 低 了 4 倍 的 同 信 道 干 扰， 理 论 上 相 当 于 6 dB 的 C/I 改 善。 GSM 网 中 最 低 C/I 目 标 约 为 9.5 dB。 一 旦 SpotLight GSM 在 一 个 组 群 内 应 用， 那 么 每 一 基 站 内 的 频 率 复 用 可 增 加， 同 时 仍 达 到 网 络 C/I 标 准。 例 如， 将 N＝4 的 复 用 模 式 改 为 N＝3 就 能 用 相 同 数 量 的 基 站 增 加 25% 的 容 量。

在 GSM 系 统 中 通 过 交 织 相 应 于 话 音、 数 据 和 信 令 的 数 字 数 据， 最 多 八 个 GSM 移 动 站 可 共 用 每 一 载 波 频 率。 每 个 站 分 配 4.6 ms 时 长 的 连 续 重 复 帧 内 的 一 个 时 隙。 在 标 准 GSM 网 中， 与 每 个 频 率 相 应 的 射 频 能 量 在 整 个 120° 扇 面 发 射。 SpotLight GSM 通 过 30° 天 线 中 的 一 个 天 线， 仅 仅 与 每 一 时 隙 中 工 作 的 移 动 站， 通 信 从 而 限 制 了 射 频 能 量。 因 此， 正 如 射 频 能 量 受 到 时 间 和 空 间 的 控 制。 这 是 减 少 产 生 干 扰 和 接 收 干 扰 的 根 本。

SpotLight GSM 采 用 高 速 数 字 信 号 处 理 器， 不 断 选 出 最 佳 波 束 用 于 与 移 动 站 的 通 信。 系 统 具 有 如 下 功 能： 在 每 一 GSM 时 隙 (仅 557ms 的 时 限) 内 从 四 个 窄 波 束 天 线 中 选 出 一 个 供 发 射， 或 选 出 两 个 最 佳 波 束 供 接 收。 这 保 证 了 以 极 大 降 低 的 干 扰 进 行 持 续 通 信。 另 外 发 射 和 接 收 波 束 是 分 开 选 出 和 转 换 的，保 证 所 选 波 束 向 用 户 提 供 最 佳 质 量。

SpotLight GSM 按 设 计 目 的 与 现 有 基 站 上 标 准 的 接 收 机 和 发 射 机 端 口 接 口。 安 装 工 作 是 用 含 有 四 个 单 独 控 制 30° 天 线 的 平 板 代 替 现 有 的 120° 天 线。 然 后， SpotLight GSM 与 基 站 一 起 设 置， 连 接 在 天 线 和 基 站 之 间。 远 端 监 控、 告 警 和 管 理 有 利 于 方 便 使 用， 模 块 化 结 构 支 持 被 安 装 系 统 的 现 场 升 级， 扩 展 到 两 个 或 三 个 扇 面。

SpotLight GSM 执 行 波 束 转 换， 毋 需 与 基 站 的 额 外 通 信， 所 以 SpotLight GSM 系 统 的 安 装 不 增 加 基 站 通 信 负 荷。 事 实 上， 由 于 无 效 试 呼 以 及 干 扰 或 不 良 覆 盖 引 起 的 重 拨 减 少，基 站 处 理 器 的 负 荷 也 降 低 了。

1999 年 1 月 我 们 与 上 海 邮 电 管 理 局 (上 海 最 大 的 GSM 网 络 经 营 商) 和 新 球 公 司 签 署 了 技 术 合 作 协 议。 协 议 规 定 了 GSM 网 的 Metawave 公 司 智 能 天 线 系 统 的 开 发 和 测 试， 以 及 规 定 在 上 海 电 信 GSM 网 中 智 能 天 线 系 统 的 实 验。 新 球 公 司 将 提 供 工 程 支 撑 和 一 个 协 助 开 发 工 作 的 GSM 基 站。

上 海 为 智 能 天 线 系 统 提 供 了 极 好 的 试 验 场 所， 因 为 它 是 人 口 密 集 的 市 区， 而 上 海 电 信 网 拥 有 超 过 100 万 的 蜂 窝 用 户， 并 有 大 幅 度 的 增 长 需 求。 这 个 网 为 展 示 GSM 智 能 天 线 在 困 难 的 射 频 环 境 中 降 低 干 扰 的 功 能 提 供 了 绝 好 的 机 会。

鲍 伯·韦 勃， GSM 产 品 发 展 与 项 目 管 理， Metawave 通 信 公 司， 美 国， 华 盛 顿 州