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Beamforming技术在专网宽带无线通信系统中的应用


时间:2017-10-30 14:54来源:RADWIN 作者:技术支持部 点击:

导语:近年来,宽带无线通信技术突飞猛进,快速发展。在公网通信领域,随着移动互联网的超高带宽及流量需求,以TD LTE和FDD LTE为代表的4G网络,已经可以为终端提供100Mbps的下行带宽和50Mbps的上行带宽。在专网领域,基于OFDM、MIMO、高信道带宽、高阶调制方式等宽带无线通信技术也使PtP点对点的无线带宽提升到Gbps。本文聚焦专网宽带无线通信技术的本身,简单介绍Beamforming技术在专网宽带无线通信系统中的应用,旨在抛砖引玉,吸引更多用户关注专网宽带无线通信技术的发展状况,了解核心技术概要,为企业的宽带无线通信网络建设提供技术支撑和帮助。
         宽带无线通信技术是指终端(包括智能手机、数据卡、CPE等)通过无线的方式,以高宽带高速率接入到核心通信网络的技术。
专网,也称为企业网络,泛指电信运营商网络(公网)以外的其它通信网络。主要包括油田、电力、水利、港口、市政和公安消防等各个领域的通信网络。简单来说,公网面对普罗大众,专网面对行业用户。
作为专网通信系统的一个巨大分支,近年来,专网宽带无线通信需求伴随着整个宽带无线通信技术的演进发展呈持续增长态势。目前,专网宽带无线通信技术已全面迈入以IEEE802.11n和IEEE802.11ac为代表的“G比特”宽带无线通信时代。专网用户的高清无线视频监控、企业办公网络宽带无线互联、企业生产/控制宽带无线数据连接等需求呈现爆发增长态势。
专网宽带无线通信系统的几大主要特点如下:
        随着宽带无线通信技术的进一步发展,各种无线通信技术存在着迅速融合演进的趋势。在专网宽带无线通信领域,一种先进的天线技术—Beamforming技术正在被开创性地引入进来。Beamforming技术即波束赋形技术,是一种采用小间距天线阵列的多天线传输技术,它利用空间信道的强相关性和波的干涉原理产生强方向性的能量辐射,使辐射方向的主瓣自适应地指向无线用户端方向,从而提高信噪比、系统容量和覆盖范围。通俗地说,Beamforming就是在发射端将一个较宽的发射波束实时动态变换成较窄的发射波束,以使能量对准特定目标用户,获取额外系统增益,从随着宽带无线通信技术的进一步发展,各种无线通信技术存在着迅速融合演进的趋势。在专网宽带无线通信领域,一种先进的天线技术—Beamforming技术正在被开创性地引入进来。Beamforming技术即波束赋形技术,是一种采用小间距天线阵列的多天线传输技术,它利用空间信道的强相关性和波的干涉原理产生强方向性的能量辐射,使辐射方向的主瓣自适应地指向无线用户端方向,从而提高信噪比、系统容量和覆盖范围。通俗地说,Beamforming就是在发射端将一个较宽的发射波束实时动态变换成较窄的发射波束,以使能量对准特定目标用户,获取额外系统增益,从而提高特定目标用户信号质量的通信技术。
Beamforming技术具有以下显著优点:
  • 更远的覆盖距离:无线单元功率在空间上实现不均衡分布,主要辐射能量仅指向终端所在位置,避免功率浪费,提升整体系统增益和覆盖距离;
  • 更强的抗干扰能力:基于不均衡的功率分布,使无线单元在发射上,精准指向终端所在位置,最大可能地降低对其它无线系统的干扰;同时在接收上,也最大可能地降低来自其它无线通信系统干扰的可能性;
  • 更高的传输速率:由于系统接收信号质量提升,同时因干扰最小而具备更高的信噪比,系统可以稳定工作在更高阶的调制方式(如QAM256)上,因此在单位频谱资源的条件下,其频谱利用率更高,传输速率也可以得到显著提升。
        Beamforming技术作为多天线技术的一种,一般与MIMO和空间分集等多天线技术结合使用,显著提升宽带无线通信系统在复杂环境条件下的高通信带宽和稳定工作能力,具有广阔的市场应用空间。目前,由于技术难度、研发实力、成本控制能力等多方面条件限制,Beamforming技术在面向专网的宽带无线通信系统中的应用还不是很广泛。
        在目前市场上比较成功应用Beamforming技术的宽带无线通信系统中,以色列瑞赢(RADWIN)是比较突出的一家,其旗下的RADWIN 5000 JET点对多点波束赋形智能宽带无线解决方案创造性地集成了Beamforming智能波束赋形天线技术和先进的私有优化空中接口技术,结合各调制模式下的高输出功率,系统总增益可提高约12dB,从而保证在高度拥挤的免许可频段(2.4GHz和5GHz)和非视距(NLOS)条件下稳定可靠运行。对比业界任何其它的点对多点系统,RADWIN 5000 JET提供的实际带宽最高,通信距离更远。
        另外RADWIN 5000 JET的Beamforming智能波束赋形天线技术,结合其创新TDD射频同步技术,将频率复用提升到一个更高的水平。在满足高网络吞吐量需求的同时,大幅减少部署所需的频谱资源需求,使其成为在新建地区部署宽带无线通信系统的理想选择。
RADWIN 5000 JET宽带无线解决方案亮点:
        该无线解决方案是需要大量高清视频无线传输和无线电传输环境比较嘈杂的应用场景下的理想之选,在无线平安城市、港口远程操控、油气田和专线接入等方面具有非常良好的应用前景。
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