無線高密度接入的解決方案

圖5：系統采用SISO技術與MIMO技術的空口速率對比情況。


2． 估算場館需要的AP數目, 并判斷干擾情況

估算AP方法： 一個典型的足球體育館根據容納觀眾的不同大概需要200~600個AP 接入點。一般情況下，每個用戶400～500K的空口流量可以較好的支持用戶的數據業務，例如瀏覽網頁、上傳或者下載視頻。當前，大多數的終端只支持802.11g 空口54M業務，考慮到實際應用中的AP多用戶接入，單個AP的承載量為8～10M左右。不同的應用下，同時接入WIFI AP網絡的用戶數目和使用高速數據業務的用戶群體都有所區別。例如，在足球賽場館，會有很多用戶分享精彩比賽照片、視頻。每個用戶需要500K帶寬，而整個用戶群體是有一定的接入比例，所以每個AP大概覆蓋的用戶數目就可以簡單計算出來。

而根據每個AP覆蓋的用戶數目和場館實際的座位大小，就可以推導出來AP 天線的覆蓋區域。802.11n 2.4頻段有13個信道，每個信道彼此交錯，為了保證信道之間不干擾，一般選取1、6、11三個不重和的信道做網絡覆蓋。如圖6所示。

圖6：AP天線的覆蓋區域。

而傳統的AP+天線的系統并不適用于這種場合，因為工作在相同信道的AP之間會互相干擾，在一個需要上百個AP的碗狀體育館中，如果沒有覆蓋角度設計良好的天線，AP之間互相干擾的情況是很嚴重，每個AP會花費大量的資源處理相鄰信道的干擾信號。所以，特殊設計的天線是降低同信道之間干擾的關鍵，如圖7所示。

圖7：特殊設計的天線是降低同信道之間干擾的關鍵。


3. 選用覆蓋角度合適的天線

如前文所述，AP之間的干擾會造成用戶空口速率的下降。一般硬件上有兩種方法可以降低AP之間的干擾，例如降低AP發射功率，控制天線方向圖以降低對鄰近AP的無線信號強度。控制天線方向圖即希望天線能有一個窄帶的覆蓋范圍，即每個天線的覆蓋區域只覆蓋目標區域，而目標區域之外的要求天線增益快速衰減，這樣可以限制接入這個天線的用戶數量，從而降低干擾。這里有相互矛盾的地方：

(1) 天線的帶寬和體積成反比。天線的帶寬越窄，天線的體積和目標覆蓋區域的增益就越大。而在實際的應用中，體育館為碗形，用戶座位呈階梯狀排列，如圖8所示，每排座位之前不可以潛在的可能阻擋用戶視野的天線存在。而且，每個體育館有自己特有的工業設計，天線需要部署在體育館中，天線自身的工業設計和體育館的工業設計也需要可以很好的吻合。

圖8

(2) 天線帶寬和增益成正比。天線理論決定了，天線帶寬越窄，天線覆蓋區域的增益就越大。而太大的增益對用戶是存在潛在影響的。北美FCC委員會規定，空間無線電磁場強度不能超過規定值。而理想的窄帶覆蓋效果下，天線的增益會很大，再加上AP的輻射功率，有可能超過FCC規定。

因此，實際應用中，必須在天線的增益、體積和帶寬之間取一個平衡。PCTEL公司經過多年的積累和多個實際案例，發現最合適的天線指標為：

方向圖角度：E平面(elevation)35度，A平面(azimuth)55度

尺寸：天線體積約為35 cm x 35 cm

增益：2.4GHz 10dbi， 5Ghz 6dbi。在這個尺寸和覆蓋角度下，天線增益可以做到12dbi 或者更高，但是根據FCC委員會的規定限制和一般AP的發射功率，天線中需要增加額外的設計以降低增益。