WLAN干扰分析及抗干扰技术方案(广域覆盖)

1、研究院2背景背景 2011年广域覆盖测试小结年广域覆盖测试小结广域覆盖技术分析广域覆盖技术分析 覆盖范围小：单覆盖范围小：单APAP覆盖能力有限，导致热点区域内覆盖能力有限，导致热点区域内APAP接入点部署数量较多。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。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。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。针对以上问题，部分省公司开始探索针对以上问题，部分省公司开始探索WLANWLAN室外解决

2、方案。室外解决方案。传统传统WLAN建设面临的问题建设面临的问题问题问题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。问题问题2：容量覆盖区域增大代表覆盖用户增多，容量需求变高。问题问题3：干扰WLAN设备普及，频段开放，室外存在众多隐藏终端，易受干扰。待验证问题4背景背景 2011年广域覆盖测试小结年广域覆盖测试小结广域覆盖技术分析广域覆盖技术分析 AP侧增强：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。高增益天线高增益天线AP：利用两天线或三天线，单天线增益1519dBi，支持支持802.11n，且目前产业链广泛支持。，且目前产业链广泛支持。智能

3、天线智能天线AP：利用波束赋形技术，单天线增益814dBi, 主要为主要为802.11g产品，产业链支持有限。产品，产业链支持有限。1 km (NLOS)AP500 m (NLOS) 终端侧增强终端侧增强：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。1 km+CPE(NLOS)AP500 m (NLOS)CPE工作示意工作示意覆盖增强技术方案覆盖增强技术方案 可有线连接PC，也可无线向用户终端覆盖方案思路方案思路产品现状产品现状AP+定向高增益天定向高增益天线线n扇区化部署，单站三扇区。

4、扇区化部署，单站三扇区。n采用多发多收（通常最多采用多发多收（通常最多3发发3收）的收）的AP，并采用定向高增益天线。，并采用定向高增益天线。n目前主要以目前主要以11n产品为主，收发天线通常为产品为主，收发天线通常为2发发2收、收、2发发3收或收或3发发3收收n每天线发射功率最高每天线发射功率最高27dBm，定向天线增益，定向天线增益18dBiAP+智能天线智能天线n主要采用多天线，且支持波束赋形技术。主要采用多天线，且支持波束赋形技术。n采用全向天线支持全向覆盖。采用全向天线支持全向覆盖。n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。采用定向天线支持扇区化部署，通过提

5、升单天线增益进一步提升覆盖能力。n目前主要以目前主要以11b/g产品为主，收发天线通常为产品为主，收发天线通常为4发发4收、收、6发发6收、收、8发发8收，收，部部分厂家反馈后续有推出分厂家反馈后续有推出11n产品的计划产品的计划n发射功率总功率最高发射功率总功率最高27dBm，全向天线增益，全向天线增益8dBi/定向天线增益定向天线增益11或或 14 dBi奥泰（Altai）波讯（Wavion）高腾（ Gonet ）WLAN AP的发射率受限，并且单纯增大的发射率受限，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

6、靠对天线方案的改进。侧增强覆盖能力主要依靠对天线方案的改进。智能天线智能天线AP原厂代表厂家原厂代表厂家 广播帧覆盖无法增强：广播帧覆盖无法增强：智能天线赋形只能针对特定用户提升服务质量，业务可用网络范围没有扩大。 赋形增益不定：赋形增益不定：赋形性能与无线环境、业务类型、用户分布等多种因素密切相关，存在一定波动。 与与MIMO结合存在问题：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） 标准算法需标准算法需终端支终端支持持：802.11n标准之后虽开始加入波束赋形功能以改

7、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。 赋形增益，增强覆盖赋形增益，增强覆盖：6天线采用智能天线发送，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。 提升抗干扰能力：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。 注：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。智能天线智能天线：通过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，目前主要在自适应调整加权值，形成方向性波束，主波束对有用

8、信号进行跟踪，目前主要在TD-SCDMA系统中应用，在系统中应用，在WLAN系统中应用进行室外覆盖存在问题。系统中应用进行室外覆盖存在问题。优优点点缺缺点点附：覆盖能力理论分析附：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。STASTA接收灵敏度接收灵敏度(dB)(dB)APAP发射功率发射功率(dBm)(dBm)APAP天线天线增益增益下行赋形增益下行赋形增益分集增益分集增益下行最大路损（下行最大路损（dBdB）STASTA发射功率发射功率(dBm)(dBm)STASTA天线天线增益增益APAP接收接收灵敏度灵敏度(dB(dB）上行最

9、大路损上行最大路损（dBdB）高增益天线双通高增益天线双通道道APAP-84-8427271818- -3 313117172 2-91-91131全向智能天线全向智能天线-84-8427278 87 77 712712717172 2-91-91124124定向智能天线定向智能天线-84-84272714147 77 713413417172 2-91-91131131注：假设AP单端口27dBm，6天线波束赋形，STA指标取最优值大覆盖AP类型室外全向室外定向其它系统基站部署场景室外室内室外室内系统间天线位置关系相向平行平行相向平行相向平行GSM90040m以内或以内或850m以外以外任意

10、距任意距离离1m以以内内水平水平1327m或或垂直垂直2.8m水平水平21m或或垂直垂直2.8m1m以以内内1m以以内内GSM180080m以内或以内或340m以外以外任意距任意距离离1m以以内内水平水平683m或垂或垂直直1.5m水平水平11m或或垂直垂直1.5m1m以以内内1m以以内内F频段TD-S + TD-L任意距离任意距离任意距任意距离离1m以以内内水平水平445m或垂或垂直直1.3m水平水平7m或或 垂直垂直1.3m1m以以内内1m以以内内A频段 TD-S任意距离任意距离任意距任意距离离1m以以内内水平水平420m或或 垂直垂直1.3m水平水平7m或或 垂直垂直1.3m1m以以内内

11、1m以以内内E频段TD-S + TD-L-5.1m-7.2m1m以以内内D频段 TD-L任意距离任意距离任意距任意距离离-水平水平325m或或 垂直垂直1m水平水平6.5m或或垂直垂直1m-结论由于大覆盖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，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；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，或垂直安装；1.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57

12、m的距离即可，工程上非常容易实现注：注：1. 典型场景下，宏基站为定向天线，高度典型场景下，宏基站为定向天线，高度40米，单天线增益米，单天线增益18dBi，智能天线单天线增益，智能天线单天线增益15dBi；大覆盖；大覆盖AP全向站全向站天线高度天线高度10米左右，单天线增益米左右，单天线增益8dBi，定向站天线高度与宏站相同，单天线增益，定向站天线高度与宏站相同，单天线增益11dBi； 2. 室分系统插损室分系统插损25dB，全向天线增益，全向天线增益3dBi；穿墙损耗；穿墙损耗20dB；n 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9背景背景 2011年广域覆盖测试小结年广

13、域覆盖测试小结广域覆盖技术分析广域覆盖技术分析 方案测试内容大覆盖大覆盖AP测试测试覆盖能力测试覆盖能力测试多用户吞吐量多用户吞吐量干扰测试干扰测试切换测试切换测试CPE测试测试CPE 2.4G频段接入效果测试频段接入效果测试CPE 5.8G频段接入效果测试频段接入效果测试CPE 无线接入性能测试无线接入性能测试CPE 上下行双频性能测试上下行双频性能测试多个多个CPE组网性能组网性能2011年，年，公司组织在公司组织在浙江温州、福建莆田浙江温州、福建莆田进行广域覆盖测试工作进行广域覆盖测试工作，选择选择密集城区、一般城区、乡镇农村三密集城区、一般城区、乡镇农村三种场景种场景，涵盖涵盖业内的业

14、内的主要室外覆盖主要室外覆盖AP产品产品供应商供应商，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。对比测试。测试区域示意多用户支持测试方法：将10个终端分布在AP覆盖区域内不同位置，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； 覆盖能力测试方法：在AP覆盖范围内选取不同的位置，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；测测试试方方法法干扰协调测试方法（同频AP覆盖区域有重叠部分） 将两个终端放置在AP的公共覆盖区域的不同位置： AP1的中点、AP2的远点 AP1的中点、AP2

15、的中点 AP1的远点、AP2的远点 采用采用CPE对覆盖提升效果明显对覆盖提升效果明显能够获得能够获得510dB增益增益，提升覆盖距离最多可达，提升覆盖距离最多可达1倍倍； 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。室外设备性能受干扰影响极大，室外设备性能受干扰影响极大，智能天线并未表现出优势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，部分

16、厂家容量测试中，10用户上行表现更为明显，吞吐量不足用户上行表现更为明显，吞吐量不足1Mbps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。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。高增益天线高增益天线11n AP较智能天线较智能天线AP吞吐量高吞吐量高50%左右，测试智能天线左右，测试智能天线AP不支持不支持11n模式是较大缺陷。模式是较大缺陷。下行约为实验室测试的下行约为实验室测试的1/21/4，上行约为实验室测试的，上行约为实验室测试的1/41/10注：限速情况下，网络整体容量降低，但是用户公平性较好注：限速情况下，网络整体容量降低，但是用户公平性较好广域覆盖无法实现

17、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。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。高增益天线高增益天线AP与智能天线与智能天线AP有效覆盖能力之间差距不大，智能天线适应性稍好。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，采用定向在视距情况下，采用定向MIMO天线或智能天线天线或智能天线AP，密集城区覆盖半径约，密集城区覆盖半径约200400米，一般城区覆盖半径约米，一般城区覆盖半径约300400米，乡镇农村覆盖半径约米，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米（根据验收规范，终端应用层速率不低于8Mb

18、ps的区域）的区域）非视距场景下覆盖效果普遍较差，上行更为明显。非视距场景下覆盖效果普遍较差，上行更为明显。覆覆盖盖能能力力系系统统容容量量干干扰扰测测试试CPE测试结论测试结论针对室外广域的覆盖能力和抗干扰性，智能天线型针对室外广域的覆盖能力和抗干扰性，智能天线型AP相对高增益天线型相对高增益天线型AP的优势并不明显，的优势并不明显，且测试智能天线产品不支持且测试智能天线产品不支持11n，容量方面处于劣势。，容量方面处于劣势。覆盖问题：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：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