详解智能天线技术

2、H3C智能天线技术

2.1、实现方式

H3C采用了新一代终端感知型智能天线阵列技术，它结合了“On-Chip”和“On-Antenna”的优势特点，对于WA3600系列AP，其天线阵列由12个天线振子构成，最高可形成多达4000个以上的天线辐射图型。每一个天线振子都精心调配，协同工作，使可能产生的辐射图达到接近于完美的覆盖（如图5所示）。同时AP会运行H3C专利的天线选择算法，针对不同位置的终端，从若干天线振子中选择出不同的振子来进行报文的发送或接收，在选择的同时，会加入相位和延时的整体考量，进一步加强了对终端行为的探测感知和天线阵列的快速收敛。

图5 天线阵列中的不同天线具有不同的定向性

整个系统具有如下特征：
1.      逐包选择发送天线，对于每个发送的报文都能使用不同的发送天线；
2.      保证选择的天线最优，对于每个移动终端维持一个数据库，数据库中记录着各天线的历史信息，从而能从数据库中选择最优天线；
3.      数据库收敛速度快，天线选择算法根据天线的辐射图及历史信息，定时选择特定的天线进行探测，从而能快速适应环境变化，选择出新的天线；
4.      与速率、相位、延时及功率等发送参数进行结合，实现发送参数的非线性变化；
5.      相对于传统Beamforming来说，不需要终端过多参与，不需要协议报文交互以获取信道参数，对于数据流数和发送天线数相等的情况也可以获得多天线的增益。

2.2  高速率覆盖范围

覆盖范围

H3C硬件H3智能天线技术能成倍的扩大高速率的覆盖范围，根据实际测试，同环境下最高速率可获得范围倍增。

非视距性能

图6  某实际测试环境

如图6所示。在Pos6测试得到的传统天线性能为150M，硬件智能天线测试得到的性能为170M。在Pos4和Pos5使用传统天线测试得到的性能为140M，而硬件智能天线测试得到的性能为180M。
在Pos7和Pos8出处的信号强度为-80左右，使用传统天线的性能为4M以下，而使用硬件智能天线性能在10M左右。

2.3  吞吐量稳定性

单STA不同位置吞吐量的稳定性

如图6所示，单个STA在AP周围进行较缓慢的移动，从Pos1处沿路线移动到Pos2处，硬件智能天线和传统天线设备的吞吐量曲线分别如7和图8所示，可以看出传统天线的抖动明显大于智能天线的抖动，传统天线在220M-300M之间抖动，硬件智能天线在260M-300M之间浮动。

图7  传统天线的吞吐量曲线

图8  硬件智能天线的吞吐量曲线

多STA不同位置吞吐量的稳定性

如图9所示，4个STA分别处在离AP具有一定距离的4个位置上，利用硬件智能天线和传统天线设备分别进行4个STA的吞吐量测试，曲线分别如10和图11所示，表1是最终的吞吐量数据。从表1中可以看出，智能天线无论是在最高性能还是各个STA性能的均匀性上都明显好于传统天线。

图9  4个STA所处的不同位置

图10  传统天线4个STA吞吐量曲线图

图11  硬件智能天线4个STA吞吐量曲线图

	STA1	STA2	STA3	STA4
传统天线下行	4	11	19	2
硬件智能天线下行	21	23	24	19

2.4  抗干扰能力

如图12所示的干扰环境中，干扰源是一个在“野蛮发送”的AP，干扰源出于一个房间之内和正常AP相距大约8m的范围，正常AP放置在房间的门口，STA和干扰源不可见，图11和图12传统天线和硬件智能天线在开启干扰源到关掉干扰源的情况下，吞吐量的变化曲线如图13、图14所示。从两个曲线中可以看出，智能天线整体性能在有干扰的情况下比传统天线少下降15%左右。

图12 干扰场景

图13  非智能天线干扰性能下降曲线

  

图14  智能天线干扰性能下降曲线

3、智能天线技术的特点

经过实验证明，通过智能天线技术，WiFi网络将获得以下优势：
l    收发信号强度全面提升，并且当AP或STA的位置、角度、方向改变时，仍能保持最佳覆盖效果；
l    衰落和多径效应的优化改善，提升终端用户在非视距环境下的信号获取能力，看不见也能传；
l    优化噪声影响，抵抗局部干扰源，保证终端用户最小工作带宽，降低断线几率；
l    降低因遮挡或距离增加引起的信号质量下降幅度，保证STA有一定的带宽工作，使得性能不会大幅衰落；
l    同步的上下行链路增益，提升单AP和整网容量，再挤也不怕。

4、结束语

可以预见，随着越来越多的WiFi设备进入医疗行业，满足了基本覆盖的要求之后，更优良的信号质量、更稳定的连接服务将成为无线医疗网发展的新的课题。