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| | 福建省邮电科研所 沈颖芳 译[/align]
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| | 有些公司在努力隐藏他们的基站,有些公司则设法降低他们对基站的依赖。
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| | 无线网络运营机构越来越经常地面对公众对建立新基站的反对。尤其在个人通信业务
| | (PCS)迅速发展的美国,有人公然称蜂窝网是“呸,纯粹垃圾!”一位芝加哥郊区的镇长是这
| | 种观点的坚定支持者,他甚至在一座基站铁塔旁立起一块广告牌,上书:“这座丑陋的铁塔
| | 和这些疤痕累累的电线,都是AT&T的功劳”,并且让当地报纸拍下他愤然在广告牌边的照片。
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| | 先不说建立新基站是否是扩大容量、克服覆盖限制、推出新网络的可选方案,除了申
| | 请站址过程中来自地方当局的重重阻扰外,建立新基站仍然是一项昂贵而艰难的工程。
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| | 如果一种产品能够提高基站性能,尽量减少网络中基站数量,同时保证维持甚或改善容
| | 量、覆盖范围及话音质量,它会是许多运营机构热切欢迎的灵药良方。这类产品确实已经出现。
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| | 塔顶放大器、超导滤波器及智能天线---这几种产品据厂商宣传,都能够扩大现有基站的容量和覆盖范围,帮助蜂窝网升级。尽管工作方式各不相同,它们的作用都是代替新基站
| | 实现旧网络升级,以及减少新建,网络中所需基站的数量。
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| | 放大器
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| | 根据Allen电信公司基站产品经营部经理David Fein所说,扩大基站覆盖范围的办法不
| | 止一种。“效果最好但价格最昂贵的方式是再建一座新基站。其造价视所采用机型在10万
| | 至1百万美金之间不等。”
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| | “还可以在网络中安装转发器作为中继系统。但采用这种方式,仍然需要寻址、申请、安装天线及电源。再一种方案就是在铁塔上安装一台放大器,它要比转发器便宜得多。”
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| | 塔顶放大器尽可能地靠近基站接收天线,其作用以简单的话来说,就是充当基站的助听器。“它可以扩大基站的听力范围。”Fein解释说,其公司目前已售出35,000台DCS 1800放大器和GSM放大器。之所以需要改善接收端的接收能力,其原因是大部分无线系统的性能都是受到其上行通路——从用户手机到基站的通路——的限制。大部分运营机构目前的蜂窝网实际上是为比现实使用的手机功率更强大的机型所设计的。因此现有网络中基站的设置要部分地受到手机传输距离的限制。随着手机的体积越来越小,其功率也随之减小,上行通路相应变短,从而使现有网络出现了覆盖间隙。
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| | “我们的目标是平衡上行和下行之间的差距”Fein说。
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| | 加强手机的输出功率并非不可能,但必然带来不良后果。例如,手机为了扩大传播范围以其最大功率工作时,可能与其周边蜂窝小区发生干扰,即同频干扰,从而削减手机电池的寿命。
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| | “假设你有20—20的视力。但在大雾的天气里,你的视力却要受到可见度的限制。同样,接收机的效果总是受到噪声多少的限制。”Fein解释说。
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| | 因此有效地扩大网络覆盖范围的方式,不是增强手机的功率,而是通过安装在铁塔上的放大器增强接收机接收远方信号的灵敏度。
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| | “问题的关键在于放大信号的同时不降低信号的质量,因为每增加一个环节都可能加大信号的衰耗及噪声。”Fein这样说道,“但如果把放大器安装在铁塔顶部,就可以在放大信号的同时,把信号噪声的增加降低到最低点。”
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| | 1995年,Allen电信购并了总部在意大利米兰的Forem SpA公司,该公司专业开发GSM及DCS1800塔顶放大器。Forem根据其早期推广DCS1800网的经验领悟到上行是漏洞所在。“由于要考虑放射问题,不能够再提高手机的功率。”Fein说道。
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| | Fein相信,随着世界范围的数字系统取代模拟AMPS趋势的发展,这种改善上行传输能
| | 力的需求会日益增加。
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| | “这(塔顶放大器)是一种相当经济的网络升级方案,并且不会影响向数字化的转型。”
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| | 增强基站对手机的接收能力的另一种方法是减少干扰,降低噪声。这种“冷却”技术之一是采用低温电子超导滤波器技术。
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| | 低温滤波器
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| | 传统滤波器的作用是滤除外来信号,从而使有用信号得到加强。从本质上说,超导滤波器在基站中的功能相同,但由于其工作环境为-207摄氏度的低温电子室,它可以更安静地工作,因而对系统所造成的噪声更少。噪声降低,基站的接收灵敏度就相应增强。
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| | “关键在于,由于超导滤波器出色的抗干扰能力,我们能够提供更好的抗干扰功能。”超导领域的一位行家,SCT的主席和创建者,HCabot Lodge III说。(见Global Telephony,96年11月,P8)
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| | 另一位超导方面的行家,Conductus的市场部经理Stephen Garrison把超导滤波称为“砖墙”滤波(图1)。“这是一种十分四方的滤波器,性能优秀。其边沿陡峭清晰,有助于减少带外信号。”
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| | [img=427,226]http://www.mc21st.com/images/techsubjects/inte-ant/2-4a.gif[/img]
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| | 图1传统滤波器与超导滤波器的比较
| | llinois超导公司推出一种带有低温电子环境滤波器的放大器。其副总裁及财政总管
| | Stephen Wasko解释说,“这种放大器产生更少的噪声,从而扩大了基站的覆盖范围。”
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| | 超导滤波器可以安装在铁塔顶部,也可以安装在机架的基部。塔顶安装的支持者认为:“输入信号总是首先到达天线,将滤波器安装在塔顶可以减小沿同轴电缆传输到接收机这一段的衰耗。这样,滤波器就能在电缆衰耗发生前先对信号进行滤波。”
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| | 然而,设备安装于塔顶或是基部,主要根据网络运营机构的需要和爱好。传统的蜂窝运营机构一般不愿意将电子设备安装在基站顶部,因为此处不易维护且易受坏天气及雷电的破坏。而新生的美国PCS(个人通信系统)运营机构则通常将设备安装在塔顶,这是因为PCS天线技术能够更好地集成在铁塔结构中。
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| | 超导滤波器受到需要升级网络的运营机构,及正在建立新网络的运营机构的欢迎。在这两种情形下,运营机构为了扩展基站的覆盖范围都需要降低干扰或放大接收端信号。
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| | 在农村地区,由于新型号手机的功率低于过去的高功率手机,其传输距离无法满足根据旧型号设计的网络的要求,因此网络出现空隙。运营机构可以采用超导滤波器来填补这些空隙。,同时建成网络的覆盖范围还可能受到许多干扰与噪声的影响(如附近的机场等)。对于正在建立新网络的运营机构,由于超导滤波器扩大了基站的覆盖范围,所需的基站数量减少,从而降低了成本投入。
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| | SCT还认为超导滤波器有扩大CDMA网络容量的潜力。SCT的主要技术负责人Gerhard Koepf解释说:“CDMA(码分多址)与TDMA(时分复用)不同,TDMA将不同时段分配给不同的手机,而CDMA则通过一个复用系统向每一工作中的手机分配一个编码,不同手机的信号同时在传输。众多的各信号之间互相构成噪声。但在采用了超导滤波器之后,接收端噪声减少,因此系统对噪声的容忍能力增强,系统中可以同时通话的手机数也相应增加。”
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| | Conductus公司也正致力于超导滤波器应用于CDMA系统方面的开发。“这是一个对大家来说,都还需进一步研究开发的课题。”Garrison说。
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| | 智能天线
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| | 为了扩大蜂窝网络的容量和覆盖范围,另一种方式是采用智能天线技术。天线智能化有以下两种方式:采用交换波束技术或应用数字信号处理。
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| | 一般情况下,天线或者采用全向,或者划分为三个120度的扇形区。当采用交换波束技术时,用三副多波束板状天线代替普通天线,可产生12股30度波束。由于波束变窄,减少了干扰,从而扩大了基站的覆盖范围。当手机用户移动时,接收天线可将信号从一个波束换到另一个波束,以获得最好的传输效果。
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| | “使用交换波束智能天线的直接结果是提高了天线增益,及载波—干扰性能。”Gelwave公司产品部经理Andrew Crowley这样告诉我们。该公司为AMPS及窄带AMPS提供智能天线。
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| | Crowley认为,由于AMPS用户仍在不断增加,模拟网络运营机构关注的主要问题是容量问题。而且,当他们开始经营数字网络时,还要拿出一部分模拟带宽分配给数字网使用。在这样的情形下,分配给模拟网的带宽减少,而用户仍在增加。因此模拟系统必须更有效地利用其频带资源,以保证容量水平及服务质量。
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| | “你需要更多的信道,但如果你增加了信道,同时也增加了干扰,”Growley解释说。“对于蜂窝网络工程师来说,容量与干扰是一枚硬币的两面。”
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| | 另一家智能天线制造商Celwave&Metawave通讯公司声称,交换波束天线不仅扩大了容量,而且将频率再用提高到n=4。一般情况下频率再用为n=7。n值越低,意味着一信号对某一频率的再用率越高。因此采用交换波束天线后不需增加新的基站就使系统的容量扩大了一倍。
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| | Metawave的Spotlight多波束天线平台,与Celwave产品相类似,都满足AMPS及NAMPS协议,但他们已经开始研究数字协议。
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| | Metawave的产品管理部经理MaryBeth Selby说,“我们正在瞄准打算向数字网转型的模拟网运营机构这个用户群。”
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| | 作为智能天线的先驱者之一,ArrayComm公司已在日本的PHS(手提电话系统)中进行了试验。由于PHS技术比GSM技术更不成熟,因此智能天线的优势更加明显。而且在如PHS这类移动性较低的系统中,用户对业务质量的要求要高于移动性较高的系统。这种现象部分源于用户的主观印象:一个无线网络越接近于固定无线网络,用户就越要求它具有有线网络的
| | 可靠性和业务保证。
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| | ArrayComm的IntelliCell处理器安装在基站内,它通过信号处理提高信号质量,降低干扰。
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| | “这种真正的完全智能基站采用阵列处理使干扰最小化,并且加强信号的强度,从而使信号的质量、容量和覆盖范围得到总体的提高。”ArrayComm的市场副经理Peter Carson这样说。该公司除了PHS产品外,还生产满足AMPS、PCS1900、及GSM、CDMA等协议的产品。
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| | 日本PHS设备制造商Kyocera公司在其基站中采用了IntelliColl的处理器,并在DDI东京手机网中进行了现场测试。据Carson所说:测试结果表明,该公司以它的任何一家对手公司1/7的基站数量就满足了日本50%的PHS市场需求。
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| | 图2A和图2B说明了配备了IntelliCell的基站是如何适应移动用户信号作出调整。图为PCS 1900网络中三个用户共用同一信道的冷冻帧图像。如果继续作出下一时刻的图像,可以看到图2B中的广播方式会随着用户机的移动而变化。这是因为,IntelliCell在不停地对无线频率环境作出分析,使基站以一种空间选择的方式发射和接收信号。
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| | “如果你闭上眼睛并且让一个人在你的周围说话,你总是能够指出他的位置。智能天线以同样的方式判断用户的位置,”Carson解释说,“它也以同样的方式发射信号。”
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| | [img=399,403]http://www.mc21st.com/images/techsubjects/inte-ant/2-4b.gif[/img][align=center]
| | 图2A 传统PCS 1900覆盖的局限性[/align][img=403,420]http://www.mc21st.com/images/techsubjects/inte-ant/2-4c.gif[/img]图2B 采用了IntelliCell的PCS 1900的空间选择性
| | 主动天线
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| | 与智能天线略有不同,主动天线设计的主要目标是扩大基站的覆盖范围(特别是应用于PCS系统)。由Texas仪器公司开发、并在Ericsson基站中进行测试的主动天线,是由天线、一台高功率放大器、及一台低噪声放大器构成的塔顶面板式天线。
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| | 一般说来,运营机构可以通过加强基站功率来扩大覆盖面积,但他们必须同时小心翼翼地平衡功率与干扰。因为输出功率越高,干扰越大。这就是Texas和Ericsson在其主动天线系统中加入放大器以使基站更好地接收信号的原因。
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| | “许多运营机构都采用了提高功率的方法。但他们同时需要更灵敏的电子设备来接收较微弱的信号。”Ericsson的主动天线项目经理Vincent Wang说。
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| | 例如,由于高功率基站会造成的种种干扰,明智的运营机构不会将它安装在人口密集的闹市区。“闹市中的高功率基站会带来很大的麻烦。”Ericsson蜂窝和PCS总经理Alan Hasse说。
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| | 这两家公司可以提供1,250W、500W、250W三种不同功率的主动天线,因此运营机构可以根据情况选择功率最大,同时不会超过基站覆盖范围造成越站干扰的天线。
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| | 据Haase说,爱立信的用户最常选择的是500W系统,这样在系统升级为1250W系统时跳跃不会太大。因此他们很可能会在明年停止生产250W系统,取而代之以500W系统。
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| | 现在,运营机构可以将他们花费在隐藏基站方面的努力转移到减少网络中的基站数量上。利用智能天线、超导滤波器和塔顶放大器等手段,可以将无线网络建设得更加完善。
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总说建设wifi会加大辐射，不知道有超导吗？(转载)
发表日期：2010-7-23 13:34:03
前两天和一个从美国回来的朋友一起吃饭，中途朋友拿着他的iPhone准备收邮件，弄了半天也没能上得了网，很疑惑地问我，怎么这里没有wifi吗？我也同样疑惑地反问他：怎么你觉得到处都有免费的wifi吗？他笑笑说，在美国，很多餐馆咖啡厅和公众场所都有。我只好说这是在国内。
说起来wifi并不是什么好尖端的技术，我就搞不懂为什么我们不能多布置一些呢？突然想起有一次和一个搞通讯的朋友聊这个的时候，他当时一本正经的对我说，你就不怕全城都可以wifi的时候，你随时都会受到电磁辐射吗？我看他当时的神情，不太像开玩笑的样子。
说起来这好像是理所应当的事情，因为你要到处都可以上网，就必须要多布置一些发射器，发射器嘛当然就有辐射，在这个讲健康讲低碳讲环保的时代，这当然是不能不考虑的问题。
于是我把这个事情就给朋友说了，结果我美国的这位朋友问我，你知道超导滤波器吗？我自然是不知道的，我反问他这是干嘛的，我的超导知识仅仅停留在磁悬浮列车上了。
结果他几句话我才知道，人家美国现在大面积使用的就是超导滤波器，而不是我们国内电信建设中使用的常规滤波器，这种超导滤波器不仅低辐射低能耗，而且抗干扰能力很强，通话质量也很好。
换句话说，如果我们把目前我们使用的常规的普通的滤波器换成超导的，不仅仅可以覆盖面更广，而且还能减少辐射，增加信号的清晰程度，如果用这个设备来建设wifi，根本不用担心什么辐射问题。
也就是说，其实不是什么为大家身体考虑所以不建设wifi网络的事情，要么就是利益问题，要么就是技术问题，反正都是运营商的事情，真希望能早点在电信市场引入真正的竞争机制，总会有人愿意用更先进的技术来建设大家需要的网络的，到那个时候，也不会再让我这个海归这样的朋友再感到不方便了吧？我们总在说我们的经济已经是第几第几了，但是实际上，人们的生活水平呢？能随时享受轻松快捷的上网服务，难道不是一个国家先进的表现之一吗？
我后来又到网上查了一些关于超导技术在国内应用的情况，发现原来已经有一家民营企业叫佛山朗讯独家引进了美国最先进的高温超导（HTS）技术，并且已经应用在了佛山无线城市建设中。而且佛山朗讯被港企中国新电信集团8167所看好，已经被宣布收购。看来国内大范围应用高温超导（HTS）技术指日可待。
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