11.5. Возможности улучшения рабочих характеристик
В данном разделе описываются возможности рабочих характеристик WCDMAпри использовании усовершенствованных конструкций антенн и приема многими пользователями в основной полосе частот. Оба представленных здесь решения касаются базовых станций и относятся к улучшению рабочих характеристик в восходящем канале.
11.5.1. Решения по использованию антенн
Зоны обслуживания WCDMAрассматривались в разделе 11.2, и было показано, что они имеют ограничение по восходящему каналу. Одним из эффективных методов увеличения зоны действия восходящего канала может служить увеличение числа приемных антенн на базовой станции. Выбор конкретной конфигурации антенн зависит, например, от следующих факторов:
Характеристики радиоканала (пикоячейка) микроячейка (макроячейка), на которые в значительной степени оказывает влияние многобучевое разнесение в канале
Угловая расходимость [разброс по углу прихода]
Типичные скорости подвижной станции
Требования к пропускной способности в восходящем и нисходящем каналах
Сложность реализации
Окружающая среда, наличие прямой видимости.
Основной выбор касается вопроса – то ли увеличивать число ветвей разнесения, то ли увеличивать коэффициент усиления антенн. На рис. 11.16 приводятся различные варианты конфигурации антенн базовых станций. При обычном построении каждая ячейка делится на три сектора, и базовая станция использует две антенны на сектор. Диаграмма направленности каждой антенны охватывает весь сектор. В восходящем канале обычно применяется разнесение по двум ветвям, тогда как для передачи по нисходящему каналу часто используется только одна из двух антенн. На рис. 11.16 показан также метод с разнесением более высокого порядка и метод формирования луча (фиксированного луча), когда используются четыре антенны на сектор. В случае разнесения более высокого порядка используется множество антенн, каждая из которых охватывает своей диаграммой направленности весь сектор ячейки. Желательно иметь небольшую корреляцию между антеннами, что может быть достигнуто соответствующей развязкой между антеннами или при использовании антенн с ортогональной поляризацией. Метод формирования луча позволяет использовать однородную линейную антенную решетку, в которой разнесение между антеннами имеет порядок половины длины волны несущей. Сектор перекрывается узкими лучами, имеющими увеличенный коэффициент усиления антенны в этом направлении по сравнению с обычными антеннами, применяемыми в секторах ячеек.
Если радиоканал обладает высокой степенью многолучевого разнесения, то выгодно использовать относительно небольшое число ветвей разнесения антенн. Однако, если радиоканал можно характеризовать как канал с амплитудными рэлеевскими замираниями (в одном луче), представляется выгодным увеличивать число ветвей разнесения. Макроячейки обычно имеют большее многолучевое разнесение, чем микро или пикоячейки. Угловое разнесение может использоваться в методах формирования лучей. Очевидно, существует оптимальное число ветвей разнесения, так как когерентное сложение сигналов с разнесением требует точной оценки канала. С увеличением числа ветвей разнесения отношение Eb/N0на ветвь разнесения уменьшается. Поэтому оценка канала для каждой ветвей разнесения становится более ответственной.
Рис. 11.16. Различные концепции построения антенн базовых станций (показан один сектор).
В нижеследующих разделах вопросы, касающиеся зоны обслуживания и пропускной способности при использовании адаптивных антенных решеток, рассматриваются отдельно. Здесь в центре внимания находятся решения для восходящего канала. Для WCDMAв режимеFDDдовольно трудно обеспечить оптимальную рабочую характеристику в нисходящем канале при использовании адаптивных антенных решеток, так как в восходящем и нисходящем каналах используются разные частоты, и быстрые замирания в восходящем и нисходящем каналах не коррелированы. Поэтому при методе формирования лучей необходимо производить оценку направления прибытия лучей сигналов в восходящем канале. Кроме того, необходимо непрерывно осуществлять калибровку антенной решетки для того, чтобы оптимизировать характеристику нисходящего канала. В режиме разнесения при передаче нет необходимости оценивать направление прибытия благодаря наличию обратной связи от терминала. Разнесение антенн при передаче в нисходящем канале более подробно описывается в разделе 11.3.2. Исчерпывающий обзор по применению антенных решеток в подвижной связи можно найти в [14] и [15].