Hoe kan radioapparatuur de signaaldekking van basiszendontvangers verbeteren?

De rol van radioapparatuur in de signaaloverdracht van BTS en de betrouwbaarheid van het netwerk

Basisstationen, of kortweg BTS, brengen verschillende belangrijke onderdelen samen, waaronder zendontvangers, vermoeidversterkers en antennes. Deze werken samen om gesproken telefonie en gegevens om te zetten in radiogolven die door ons mobiele netwerk reizen. De kern van de meeste moderne BTS-systemen is wat wij een gedistribueerde opstelling noemen. Dit is hoe het werkt: Baseband Units (BBU's) verzorgen alle signaalverwerkingstaken, terwijl Remote Radio Units (RRU's) daadwerkelijk de frequenties uitzenden. Deze componenten zijn verbonden via snelle glasvezelkabels om een soepele werking zonder vertragingen te garanderen (volgens onderzoek van Fibconet uit vorig jaar). Door RRU's direct naast de antennes te plaatsen, kunnen netwerkaanbieders signaalverlies over afstand aanzienlijk verminderen. Om goede verbindingen te behouden, vertrouwen ingenieurs op geavanceerde methoden zoals OFDM-modulatie, samen met diverse foutcorrectiestrategieën. Deze technologieën helpen tegen problemen met signaalinterferentie, die vooral merkbaar zijn in drukke stedelijke gebieden waar veel apparaten concurreren om ruimte op dezelfde frequenties.

De betrouwbaarheid van radiomodules is echt belangrijk om netwerken soepel draaiende te houden dankzij hun redundantiecapaciteiten. De meeste problemen die we zien, ontstaan doordat die automatische schakelaars ingrijpen wanneer signalen van de baan raken. Volgens recente branchegegevens uit 2024 van Hebeimailing, komen bijna alle netwerkuitvalproblemen eigenlijk neer op defecte RF-kabels of -connectoren. Daarom geven veel operators nu prioriteit aan het gebruik van afgeschermde coaxiale kabels en plannen ze regelmatige controles in van de signaalsterkte binnen hun systemen. Wanneer alles goed samenwerkt, kunnen moderne basisstationopstellingen bijna perfecte servicelevels behouden met een beschikbaarheid van 99,99 procent, zelfs bij piekbelasting tijdens drukke uren.

Antennesystemen en radioversterkte signaalverdeling

Antennesystemen en hun rol in de uitbreiding van de dekking

De huidige basisstationtransceivers of BTS-units zijn sterk afhankelijk van slimme antenne-opstellingen om die vervelende dekkingssleuven waarmee we allemaal bekend zijn aan te pakken. Omnidirectionele modellen verspreiden signalen in alle richtingen rondom hen en dekken daarmee vrijwel alles binnen bereik. Directionele antennes werken anders: ze concentreren vermogen in bepaalde gebieden. Veldtests van vorig jaar toonden eigenlijk aan dat deze directionele aanpakken de signaalsterkte aan de randen van cellen met 35 tot 50 procent verhoogden in buitenwijkgebieden, volgens sommige sectorrapporten. Het correct installeren van het juiste type antenne is erg belangrijk bij het elimineren van die vervelende dode zones waar de service gewoon verdwijnt.

Beamforming- en MIMO-technologieën in moderne radio-uitgeruste BTS

Beamforming werkt door de fase en sterkte van radiosignalen te veranderen, zodat ze zich richten op specifieke apparaten. Dit kan de signaalkwaliteit aanzienlijk verbeteren, soms tot ongeveer 12 dB sterker dan wat statische antennes bieden. Het combineren van beamforming met MIMO-technologie opent nieuwe mogelijkheden. De meerdere ingangen en uitgangen maken meerdere gegevensstromen tegelijkertijd mogelijk, wat betekent dat netwerken drie keer meer verkeer kunnen verwerken zonder extra spectrumruimte nodig te hebben. Veldtests van vorig jaar toonden ook iets interessants aan. Toen ingenieurs afstandsbediende radio-eenheden strategisch over stadions plaatsten, verminderden zij die vervelende verliezen via coaxkabels met de helft. Nog beter: zij slaagden erin de latentie tijdens grote evenementen, waar duizenden mensen tegelijk verbonden zijn, onder 2 milliseconden te houden.

Beoordeling van antennehoogte, -kanteling en polarisatie voor optimale radioafdekking

Netwerkplanners optimaliseren de dekking via drie belangrijke antenneparameters:

• Hoogteaanpassingen (30–50 m typisch) balans in signaalbereik met interferentiemanagement
• Elektrische kanteling (4–10°) verfijnt verticale dekkingspatronen om aan te passen aan het terrein
• Kruisgepolariseerde antennes (±45°) bestrijdt signaalverzwakking in stedelijke multipadomgevingen

Juiste afstemming van deze factoren zorgt voor 98% beschikbaarheid van locaties voor 4G/5G-diensten volgens 3GPP-stedelijke propagatiemodellen.

Radio-gebaseerd signaalpropagatiemodel en dekkingsplanning

Signaalpropagatiemodel gebruikmakend van radiomilieugegevens

Het modelleren van de voortplanting van radiosignalen door verschillende omgevingen houdt in dat er gekeken wordt naar aspecten zoals terreinhoogte, gebouwen die dicht op elkaar staan in bepaalde gebieden, en waar bomen het dichtst groeien. Bij het analyseren van signaalgedrag gebruiken experts tegenwoordig methoden zoals ray tracing in combinatie met machine learning-algoritmen. Deze tools helpen bij het detecteren van problemen in signaallijnen en kunnen ook vrij nauwkeurig aangeven waar dekking ontbreekt. Uit sommige onderzoeken bleek dat deze modellen in 2023 een nauwkeurigheidsmarge van ongeveer 3,5 dB hadden bij tests in voorstedelijke gebieden, volgens bevindingen van het Ponemon Institute. Neem bijvoorbeeld recent werk waarin onderzoekers convolutionele neurale netwerken trainden op echte stedelijke omgevingen. Zij slaagden erin om millimetergolf signaalverliezen te voorspellen met een succespercentage van ongeveer 89 procent in diverse stedelijke omgevingen. Dit betekent dat netwerkontwerpers niet langer masten hoeven te bouwen om eerst te testen of ze werken. In plaats daarvan kunnen ze simulaties uitvoeren op computermodellen, wat bedrijven elk keer dat ze beginnen met de planning van een nieuwe netwerkrol-out ongeveer zevenhonderdvierenveertigduizend dollar bespaart.

Dekkingsplanning en locatiekeuze voor BTS met voorspellende radioanalyse

Als het gaat om het vinden van de beste locaties voor BTS-installaties, brengt predictieve analyse propagatiemodellen samen met kaarten die aangeven waar abonnees geconcentreerd zijn, en voorspellingen over hoeveel verkeer het netwerk zal moeten verwerken. Leveranciers volgen meestal een vierdelig proces: eerst een omgevingsanalyse, dan dekkingplanning, gevolgd door parameteraanpassing en ten slotte dimensionering. Deze aanpak vermindert capaciteitsproblemen met ongeveer twee derde in netwerken die meerdere leveranciers bedienen. Nieuwe tools die gebruikmaken van die geavanceerde 3D-radio-heatmaps hebben zich ook zeer effectief bewezen; ze verminderen fouten bij locatiekeuze met meer dan 40% in vergelijking met traditionele signaalsterktecontroles. Neem linkbudgetsimulaties als voorbeeld: deze berekeningen houden rekening met zowel uplink- als downlink-vermogensniveaus en kunnen dekking in landelijke gebieden daadwerkelijk bijna een kwart uitbreiden zonder dat er nieuwe apparatuur hoeft te worden geïnvesteerd.

Stedelijke versus landelijke radio-propagatie-uitdagingen bij BTS-deployment

Stedelijke implementaties vereisen 7–9 dB hogere signaalmarginen om schaduwvorming door wolkenkrabbers tegen te gaan, terwijl landelijke netwerken te maken hebben met 12–18% bredere dekkingsvariatie door onregelmatige topografie. AI-gestuurde planningshulpmiddelen verhelpen deze extremen en bereiken een dekkingnauwkeurigheid van 91% bij de eerste poging in hybride terreinen.

Optimalisatie van 5G BTS-dekking met geavanceerde radiotechnologieën

optimalisatie van de dekking van 5G-basisstations met behulp van millimetergolfradiosystemen

De mmWave-radiosystemen lossen het delicate evenwicht tussen dekking en capaciteit in 5G-technologie op door te werken binnen de hoge frequentiebereiken van 28 tot 47 GHz, volgens bevindingen van Nature uit vorig jaar. Deze systemen kunnen bandbreedtes leveren die worden gemeten in meerdere gigahertz, wat neerkomt op datasnelheden die ongeveer tien keer sneller zijn dan de oudere sub-6 GHz-netwerken die we tot nu toe gebruikten. Maar er zit een addertje onder het gras: het signaal reikt niet erg ver, eigenlijk slechts zo'n 300 tot 500 meter voordat het begint af te nemen. Dat betekent dat netwerkproviders goed moeten nadenken over waar ze deze systemen plaatsen, vaak aangewezen op technieken zoals beamforming en iets dat Massive MIMO wordt genoemd om de signalen correct te richten. Enkele in 2023 gepubliceerde onderzoeken toonden interessante resultaten wanneer mmWave-technologie werd gecombineerd met traditionele sub-6 GHz-frequenties. Stedelijke gebieden met veel bebouwing zagen een significante verbetering van dekking, met name een reductie van dekkingssleuven van ongeveer 41%, waardoor deze hybride aanpak veelbelovend is voor het oplossen van connectiviteitsproblemen in stedelijke omgevingen.

Small Cells en Gedistribueerde Radio-eenheden bij de Verbetering van 5G-dekking

Wanneer gedistribueerde radio-eenheden (DRU's) samenwerken met small cell-opstellingen, omzeilen ze effectief die vervelende propagatieproblemen die mmWave-technologie lastigvallen, door deze uiterst dichte netwerken op te zetten. Aanbieders hebben ontdekt dat het plaatsen van ongeveer 120 tot 150 knooppunten per vierkante kilometer een groot verschil maakt bij het binnendringen van signalen in gebouwen, wat de penetratiegraad met ongeveer 60 procent verhoogt. Bovendien vermindert dit de druk op de hoofd macro-BTS-systemen. We zagen dit in praktijk tijdens tests in Seoel, waar deze DRU-opstellingen bijna 98% betrouwbare dekking bereikten in die lastige hoogbouwgebieden. Ze pasten een slimme aanpak toe waarbij ze verkeer in realtime heen en weer schakelden tussen de 28 GHz- en 3,5 GHz-frequentiebanden, afhankelijk van welke op elk moment het beste werkte.

Dynamisch Spectrum Delen en de Invloed op de Bereikbaarheid van Radiosignalen

Dynamisch Spectrum Delen of DSS stelt 4G- en 5G-netwerken in staat gelijktijdig te draaien op de 1,8 tot 2,1 GHz frequentiebanden. Deze slimme aanpak geeft netwerkaanbieders ongeveer een derde meer 5G-dekking zonder dat extra spectrumvergunningen nodig zijn. Het systeem past automatisch de modulatietechnieken aan, waarbij wordt overgeschakeld tussen QPSK en 256-QAM afhankelijk van de signaaleisen, wat de verbinding stabiel houdt, zelfs wanneer iemand zich precies op de rand van een cel bevindt met slechts een signaalsterkte van 65 dBm. Veldtests tonen aan dat netwerkaanbieders die DSS implementeren ongeveer een vijfde minder gespreksonderbrekingen ervaren op plaatsen waar reguliere macrocellen overgaan in snelle mmWave-gebieden. Dat is ook logisch, aangezien deze overgangsgebieden altijd problematisch waren voor een consistente dienstverlening.

Bewaking en Optimalisatie van Radio-afdekking via Data-gestuurde Technieken

Technieken voor het beoordelen van radiosignaalsterkte voor real-time monitoring

Het monitoren van de signaalsterkte is standaardpraktijk geworden voor netwerkaanbieders die belangrijke indicatoren volgen, zoals de bitfoutenratio (BER) en de signaal-ruisverhouding (SNR). Wanneer netwerken BER in real-time analyseren, kunnen zij dekkingproblemen tijdens drukke periodes met ongeveer een derde verminderen. Intussen helpen gedetailleerde SNR-kaarten om gebieden te identificeren waar signalen moeite hebben, vaak tot op ongeveer 200 meter nauwkeurig. Tegenwoordig koppelen geavanceerde systemen BER- en SNR-gegevens daadwerkelijk aan lokale weersomstandigheden en bouwplannen. Dit stelt ingenieurs in staat om vermogensniveaus dynamisch aan te passen over verschillende delen van de radiofrequentie-infrastructuur, hoewel het alles soepel laten verlopen nog steeds een uitdaging blijft voor veel fieldteams die te maken hebben met complexe stedelijke omgevingen.

Identificatie van blind spots in de dekking met behulp van drive-test- en crowdgesourced radiogegevens

De hybride aanpak voor het detecteren van signaalproblemen combineert twee belangrijke componenten: speciale testauto's die rondrijden en gegevens verzamelen, plus anonieme informatie van de meeste verbonden apparaten daarbuiten, waarschijnlijk ongeveer 85% van hen. Wanneer deze testauto's onderweg zijn, volgen ze in wezen hoe sterk signalen zijn op verschillende punten langs belangrijke wegen, waarbij plekken worden aangegeven waar de ontvangst onder het niveau daalt dat wij als acceptabel beschouwen (-90 dBm is de drempel). Maar het draait niet alleen om die grootschalige tests. De echte kracht zit hem in het moment dat gewone gebruikers ook hun eigen apparaatgegevens delen. Deze crowdsourced informatie toont kleine dode zones, soms niet breder dan 50 meter, verstopt tussen gebouwen in stadscentra. En volgens sectorrapporten vindt deze gecombineerde methode problemen ongeveer 40 procent vaker dan oudere technieken uit het verleden.

AI-gestuurde radio-analyse voor voorspellend onderhoud van de dekking

Door te kijken naar historische prestatiegegevens, kunnen machine learning-modellen nu voorspellen wanneer de dekking ongeveer drie dagen van tevoren begint af te nemen. Een specifieke AI-opstelling die in lagen werkt, behaalde een nauwkeurigheid van ongeveer 98,6% bij het bepalen van de beste modulatie-instellingen. Veldtests toonden aan dat dit volgens onderzoek dat vorig jaar in Nature werd gepubliceerd, het aantal verbroken oproepen daadwerkelijk met ongeveer 20-25% verminderde. Wat deze systemen echt nuttig maakt, is hoe ze functioneren naast veranderende spectrumregels. Wanneer er te veel verkeer is in een bepaald gebied, verplaatsen ze automatisch een deel ervan naar frequenties die minder intensief worden gebruikt. Dit helpt om de servicekwaliteit stabiel te houden voor de meeste mensen, waarbij ongeveer 95% van de gebruikers geen problemen rapporteerde, zelfs tijdens piekmomenten.