WLAN干扰分析及抗干扰技术方案(广域覆盖)

AP+智能天线
智能天线AP原厂代表厂家
波讯（Wavion）
奥泰（Altai）
高腾（ Gonet ）
优科（Rucuks）*
目前主要有波讯、奥泰、高腾采用波束赋形技术的智能天线AP厂家，国内厂家宣传的基站型智能天线AP多 为OEM上述三家产品。
波讯：智达康、大唐等 奥泰：中兴、普天、中佳银讯等 高腾：傲天 优科(Rucuks)：前期采用的是多天线的天线选择性发送/接收，在12根天线中选择效果较好的天线处理，未使用波束赋 形技术，不是严格意义上的智能天线AP。据厂家宣传，最新已开发出支持波束赋形技术AP
广域覆盖技术分析
智能天线：通过自适应调整加权值，形成方向性波束，主波束对有用信号进行跟踪，目前主要在TDSCDMA系统中应用，在WLAN系统中应用进行室外覆盖存在问题。 送，对下行覆盖能有7dB左右的增益，上行多天 线接收，具有相同的分集增益。 优 点 • 提升抗干扰能力：下行发送时，波束指向目 标用户，减少对其他WLAN设备的干扰，空旷场 景下可能效果较为明显；上行接收时，调整权值 可对干扰源的零陷效果。
待 验 问题2：容量 证 问 题
问题3：干扰
目录
背景
广域覆盖技术分析
2011年广域覆盖测试小结
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广域覆盖技术分析
覆盖增强技术方案
• AP侧增强：在AP发送侧采用高增益天线AP或智能天线AP增强覆盖。
–高增益天线AP：利用两天线或三天线，单天线增益15~19dBi，支持802.11n，且目前产业链广泛支持。
针对以上问题，部分省公司开始探索WLAN室外解决方案。
WLAN室外广域覆盖：采用覆盖能力增强设备，通过类似蜂窝网的室外建设方
式，实现区域化覆盖效果。
问题1：覆盖
WLAN设备功率小、频段高，并且终 端接收灵敏度低，覆盖范围受限。 覆盖区域增大代表覆盖用户增多，容 量需求变高。 WLAN设备普及，频段开放，室外存 在众多隐藏终端，易受干扰。
点 • 与MIMO结合存在问题：波束赋形需要天线间具有
相关性，发送同样数据，而MIMO需要各天线具有独立 性，发送不同数据（LTE中8天线赋形采用2组各4天线 来实现赋形，赋形效果有所下降） • 标准算法需终端支持：802.11n标准之后虽开始加入 波束赋形功能以改善覆盖，但需要终端支持该功能， 目前依赖AP厂家非标准的私有方式实现，实际效果很 难保证。
大覆盖AP和其它系统的干扰隔离措施
根据所需MCL计算，可以计算出系统间干扰隔离所需的最小距离
大覆盖AP类型 其它系统基站部署场景 系统间天线位臵关系 GSM900 GSM1800 相向 室外全向 室外 平行 室内 平行 1m以内 相向 室外 平行 相向 室外定向 室内 平行
40m以内或 850m以外
2011年广域覆盖测试小结
室外覆盖不能脱Hale Waihona Puke BaiduWLAN的技术特性
• 覆盖问题：通过高增益天线或智能天线引入覆盖能力 有所增强，但与蜂窝网相比差距仍然明显，上行受限 问题仍然是主要矛盾 • 用户容量：覆盖区域的增大，意味着覆盖用户的增多 ，WLAN随用户增多吞吐量下降严重 • 易干扰性：室外潜在干扰源更多，且不可控。WLAN 工作在公用频段的性质没有改变 当前WLAN建设仍以面向室内场景为主，室外场景为 辅，满足数据分流效果。
广 域 覆 盖 测 试 结 论
室外多用户情况下，网络整体吞吐量较实验室测试明显偏低。
• 高增益天线11n AP较智能天线AP吞吐量高50%左右，测试智能天线AP不支持11n模式是较大缺陷。 • 下行约为实验室测试的1/2～1/4，上行约为实验室测试的1/4～1/10
注：限速情况下，网络整体容量降低，但是用户公平性较好
近点
中点 远点
2011年广域覆盖测试小结
针对室外广域的覆盖能力和抗干扰性，智能天线型AP相对高增益天线型AP的优势并不明显， 且测试智能天线产品不支持11n，容量方面处于劣势。
覆 盖 能 力 系 统 容 量 干 扰 测 试 广域覆盖无法实现无缝的面覆盖和连续覆盖，传透性能有限，非视距的覆盖效果较差。
AP
• 多用户支持测试方法：
– 将10个终端分布在AP覆盖区 域内不同位臵，近中远点用户 分布比例为3：4：3； – 对多个用户同时运行吞吐量测 试；
AP
• 干扰协调测试方法（同频AP覆盖区
域有重叠部分） – 将两个终端放臵在AP的公共覆盖区 域的不同位臵： – AP1的中点、AP2的远点 – AP1的中点、AP2的中点 – AP1的远点、AP2的远点
-84 -84 -84
27 27 27
18 8 14
7 7
3 7 7
131 127 134
17 17 17
2 2 2
131
124 131
注：假设AP单端口27dBm，6天线波束赋形，STA指标取最优值
从理论分析来看，在室外广域覆盖应用场景，目前智能天线AP与高增益天线AP覆盖能力相 当，由于目前智能天线AP尚无厂家支持11n MIMO，因此容量提升有限。
方案思路
AP+定向高增益天 线 扇区化部署，单站三扇区。 采用多发多收（通常最多3发3收）的AP，并采用定向高增益天线。 主要采用多天线，且支持波束赋形技术。 采用全向天线支持全向覆盖。 采用定向天线支持扇区化部署，通过提升单天线增益进一步提升覆盖能力。
产品现状
目前主要以11n产品为主，收发天线通常为2发2收、2发3收或3发3收 每天线发射功率最高27dBm，定向天线增益18dBi 目前主要以11b/g产品为主，收发天线通常为4发4收、6发6收、8发8收，部 分厂家反馈后续有推出11n产品的计划 发射功率总功率最高27dBm，全向天线增益8dBi/定向天线增益11或 14 dBi
室外设备性能受干扰影响极大，智能天线并未表现出优势。
• 2个终端互为隐藏节点时，即互为干扰源时，均存在干扰的上行流量下降明显现象 • 部分厂家容量测试中，10用户上行表现更为明显，吞吐量不足1Mbps
CPE测试结论 • 采用CPE对覆盖提升效果明显——能够获得5～10dB增益，提升覆盖距离最多可达1倍； • 下行采用有线连接方式性能优于采用无线方式，无线异频性能优于或与无线同频性能相当。
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背景
广域覆盖技术分析
2011年广域覆盖测试小结
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2011年广域覆盖测试小结
2011年，公司组织在浙江温州、福建莆田进行广域覆盖测试工作，选择密集城区、一般城区、乡镇农村三 种场景，涵盖业内的主要室外覆盖AP产品供应商，在相同环境下对高增益天线方案与智能天线方案进行 对比测试。
方案 测试内容
覆盖能力测试 大覆盖AP测试 测 试 区 域 示 意
D频段 TD-L 任意距离 任意距 离 --水平325m或 垂直1m 水平6.5m或 垂直1m -----
大覆盖AP定向站安装高度一般较高，需注意与其他系统宏基站天线尽量保持平行辐射， 任意距 水平420m或 水平7m或 1m以 1m以 或垂直安装； A频段 TD-S 任意距离 1m以内
注：1. 典型场景下，宏基站为定向天线，高度40米，单天线增益18dBi，智能天线单天线增益15dBi；大覆盖AP全向站 天线高度10米左右，单天线增益8dBi，定向站天线高度与宏站相同，单天线增益11dBi； 2. 室分系统插损25dB，全向天线增益3dBi；穿墙损耗20dB；
附：覆盖能力理论分析
链路运算：从链路运算来看，高增益天线单天线增益较高，两种方案覆盖能力分析而言差异不大。
STA接收灵敏度 (dB) 高增益天线双通 道AP 全向智能天线 定向智能天线 AP发射功率 (dBm) AP天线 增益 下行赋形增益 分集增益 下行最大路损（dB） STA发射功率(dBm) STA天线 增益 AP接收 灵敏度 (dB） -91 -91 -91 上行最大路损 （dB）
80m以内或 340m以外
任意距 离
任意距 离 离 离
水平1327m或 垂直2.8m
水平683m或垂 直1.5m 直1.3m
水平21m或 垂直2.8m
水平11m或 垂直1.5m 垂直1.3m 垂直1.3m
1m以 内
1m以 内 内 内
1m以 内
1m以 内 内 内
结论 1m以内
1. 2. 3.
TD-S + TD-L
• 注：受限于硬件处理能力，智能天线零陷干扰消除方式 在TD系统中尚未实现。
• 赋形增益，增强覆盖：6天线采用智能天线发
用户提升服务质量，业务可用网络范围没有扩大。 • 赋形增益不定：赋形性能与无线环境、业务类型、 缺 用户分布等多种因素密切相关，存在一定波动。
• 广播帧覆盖无法增强：智能天线赋形只能针对特定
多用户吞吐量
干扰测试 切换测试 CPE 2.4G频段接入效果测试 CPE 5.8G频段接入效果测试
CPE测试
CPE 无线接入性能测试 CPE 上下行双频性能测试 多个CPE组网性能
• 覆盖能力测试方法： 测 试 方 法
– 在AP覆盖范围内选取不同的位臵，包 括不同距离、不同阻挡情况等的点位； – 对场强、吞吐量、ping时延等关键指标 进行测试；
• 高增益天线AP与智能天线AP有效覆盖能力之间差距不大，智能天线适应性稍好。 • 在视距情况下，采用定向MIMO天线或智能天线AP，密集城区覆盖半径约200～400米，一般城区覆盖半径约 300～400米，乡镇农村覆盖半径约500米（根据验收规范，终端应用层速率不低于8Mbps的区域） • 非视距场景下覆盖效果普遍较差，上行更为明显。
由于大覆盖AP全向站的安装高度一般为10米以下，与其它系统宏基站的隔离度很好， F频段 任意距 水平445m或垂 水平7m或 1m以 1m以 因此只需在正对 GSM 天线时两者保持一定的距离关系即可，其它情况下没有干扰； 任意距离 1m以内
垂直1.3m
由于室分系统的插损和穿墙损耗较大，大覆盖AP和其它系统室内站的隔离度很好，选 址时无需特殊考虑；即使与 E频段TDD系统需要88dB的高隔离度，但两天线间也只需 1m以 E频段 ----5.1m ----7.2m 内 5～ 的距离即可，工程上非常容易实现 TD-S + 7m TD-L
CPE工作示意
AP
500 m (NLOS)
>1 km+CPE (NLOS)
• 可有线连接PC，也可无线 向用户终端覆盖
通常说的室外广域解决方案， 以AP侧增强方式为准，终端侧增强在任何方式下均可实现。
广域覆盖技术分析
WLAN AP的发射率受限，并且单纯增大AP发射功率，也无法解决终端上行受限问题，因此 AP侧增强覆盖能力主要依靠对天线方案的改进。
• 城区无线环境复杂；农村无线环境相对简单，覆盖特性较好； • 用户较为分散，且存在“隐藏节点”问题，网络容量明显降低； • 可在家庭、农村等场景中使用CPE，实现建筑物内部深度覆盖； • 室外覆盖建议：WLAN室外覆盖应通过有针对性、分布式的的热点覆盖方式实现，暂不以城市大范围连续覆盖为目标。
• WLAN室外广域覆盖定位：
WLAN室外站适合的场景
• 随着热点需求的扩大及更多频 率资源的引入缓解干扰问题， 室外站将在未来WLAN网络建 设中起到重要作用。 同室内站相比，室外站通常采 用提高天线增益、设备功率并 辅助CPE等提升覆盖能力。
农村宽带接入 城区室外覆盖 室内 室外高业务量 热点
•
室外覆盖特点及建议
• 室外覆盖特点：
WLAN干扰分析及抗干扰技术方案
研究院
目录
背景
广域覆盖技术分析
2011年广域覆盖测试小结
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背景
传统WLAN建设面临的问题
覆盖范围小：单AP覆盖能力有限，导致热点区域内AP接入点部署数量较多。 物业协调困难：站址谈判困难，入场费用较高；部分业主甚至不允许进行网络部署。 传输资源不足：城域网传输资源存在不足，部分热点区域传输尚未到位。
• 农村区域：按需建设，通过室外WLAN建设吸收农村PC数据流量，作为进入农村宽带市场的有效手段。 • 室外覆盖室内：作为室内建设存在难度、回传资源受限区域的补充及替代手段；也可应用于小区宽带的补充手段。 • 室外高业务量热点：纯室外场景覆盖，按需建设，用来吸纳2/3G高业务量地区的数据业务。
–智能天线AP：利用波束赋形技术，单天线增益8~14dBi, 主要为802.11g产品，产业链支持有限。
AP
500 m (NLOS)
1 km (NLOS)
• 终端侧增强：在终端接收侧增加CPE设备，其发射功率、灵敏度优于普通用户终端，起到中继效果，
增强上下行覆盖。 – 终端侧增强方案是一种通用方案，与各种AP侧增强方案兼容。