airX

airX （空間自適應最佳通信）技術是BHU Networks公司最新開發的一套基於空間自適應算法的最佳通信技術體系。該技術實現了無線通信系統的大面積覆蓋、遠距離傳輸、強幹擾抑制、高頻寬接入的能力，堪稱新一代無線通信的空中四驅引擎。

基本介紹

• 中文名：空間自適應最佳通信
• 外文名：airX

簡介

airX （空間自適應最佳通信）技術是BHU Networks公司最新開發的一套基於空間自適應算法的最佳通信技術體系。該技術實現了無線通信系統的大面積覆蓋、遠距離傳輸、強幹擾抑制、高頻寬接入的能力，堪稱新一代無線通信的空中四驅引擎。

airX技術標示

核心技術介紹

airX技術主要從基站覆蓋範圍、接入用戶密度、射頻干擾處理、用戶業務保證等四個方面改善無線通信系統的性能及用戶體驗。

airX技術概要圖表

大範圍覆蓋

airX-Beamforming

近年來全球通信事業飛速發展，通信業務的需求量越來越大，作為未來個人通信主要手段的無線移動通信技術引起人們極大關注，成為目前通信技術發展的熱點之一。然而由於移動用戶數量的急劇增加，通信資源匱乏的問題目益嚴重，由此產生的通信容量不足、通信質量下降等一系列問題急待解決，如何消除同信道干擾(CCI)、多址干擾(MAI)與多徑衰落的影響成為人們在提高無線移動通信系統性能時考慮的主要因素。從20世紀80年代開始，即從第一代蜂窩移動通信系統，人們便開始探討利用自適應天線來消除同信道干擾(CCI)與多徑衰落的影響、獲得多徑分集增益。到90年代初，這一思路發展為智慧型天線的概念。與其它日漸深入和成熟的干擾消除技術相比，智慧型天線技術在移動通信中的套用研究更顯得方興未艾並顯示出巨大潛力。具體而言，智慧型天線將在以下方面提高未來移動通信系統性能：(1)擴大系統的覆蓋區域；(2)提高系統容量；(3)提高頻譜利用效率；(4)降低基站發射功率，節省系統成本；(5)減少信號間干擾與電磁環境污染。

智慧型天線也叫自適應陣列天線，它由天線陣、波束形成網路、波束形成算法三部分組成。它通過滿足某種準則的算法去調節各陣元信號的加權幅度和相位，從而調節天線陣列的方向圖形狀，達到增強所需信號抑制干擾信號的目的。智慧型天線技術適宜於TDD方式的通信系統，能夠在較大程度上抑制多用戶干擾提高系統容量

傳統的智慧型天線技術僅僅依靠用戶信號DOA（Direction Of Arrival）來進行波束選擇或波束賦形，並不能基於信道特徵完成射頻最佳化。airX-Beamforming空間自適應波束賦形技術通過智慧型天線陣列（最多6個天線陣元）完成用戶信號接收和傳送。這種波束賦形是雙向的，上行方向利用數位訊號處理技術識別用戶信號DOA，採用airX自適應算法完成信道估計和干擾估計並獲取用戶信號空間特徵矢量，最終完成上行接收波束賦形實現最佳接收，通過這種技術處理之後讓等效接收靈敏度提高了9.5dB；下行方向利用上行鏈路獲取的信道估計和用戶信號DOA，通過airX自適應算法完成下行波束賦形，以窄波束信號發射到用戶，這種窄波束讓信號得以最大限度的能量匯聚獲取了最高9dB的等效增益，大大增強了信號穿透能力。

技術優勢：

在室外WLAN通信中，信號的多徑效應非常明顯，因此帶來的干擾非常之大，這也是導致一般室外大功率AP在非視距（NLOS）環境下無法套用的主要因素。airX-BeamForming的原理是調整不同天線上信號的幅度和相位，使與有用信號相關的信號增強，抑制與有用信號不相關的信號，即把與主徑不相關的多徑當作干擾進行抑制。於是該技術可通過利用多徑改善鏈路的質量，通過減小相互干擾來增加系統的容量;還可以按通信的需要在有用信號的方向提高增益，在干擾源的方向降低增益，增加覆蓋範圍，改善建築物中的信號接收質量；並且對高速率用戶進行波束跟蹤，起到空間隔離，消除干擾的作用。

經過airX最佳化的Beamforming技術與11n MIMO技術結合大大改善了接收靈敏度和基站發射功率，擴大了通信距離，並減少了多徑傳播的影響，提高了系統可靠性。採用airX技術的BX系列產品的覆蓋距離是普通室外Wi-Fi產品的3倍，覆蓋面積是其9倍，最大程度上節省了ISP的投資，同時大大提升了無線用戶體驗效果。

射頻干擾處理

airX-DRA

airX-DRA(Delayed Rate Adaption) 延遲速率適配技術是華信聯創為解決高干擾環境下傳輸效率低的問題而開發的射頻干擾處理技術。

通常情況下，當環境的信噪比降低時，無線基站會選擇較低的調製速率傳送數據來降低干擾的影響。相反，當環境的信噪比提高時，無線基站會選擇較高的調製速率傳送數據來提高傳輸效率。然而，在戶外部署的環境，來自Wi-Fi設備和非Wi-Fi設備的噪音水平變化十分迅速，此時不當的速率選擇不僅不能有效的降低干擾的影響，相反的，還會放大幹擾的影響，進而大大降低系統的傳輸效率。具體來說，當外界環境出現強脈衝干擾（這種干擾的特點是：干擾強度大，影響時間短）時，如果此時無線基站選擇較低的調製速率傳送數據，此時，該數據包會占用較長的空中時間，因此加大了受干擾的機率；為了儘可能降低干擾的影響，無線基站又會選擇更低的調製速率傳送數據，那么數據包的空中占用時間也會隨之加長，被干擾的機率又會進一步增加，這樣最終會嚴重降低基站的傳輸效率。

airX-DRA採用延遲的速率適配技術來避開類似於強脈衝的高干擾對無線基站的影響，提高系統在干擾環境下的傳輸效率。具體來說，當強脈衝干擾出現時，無線基站不會立即降低調製速率，而是繼續維持較高的調製速率，儘可能的縮短數據包的空中時間來避開干擾的影響。當強幹擾持續發生時（非脈衝干擾），無線基站在airX自適應算法的調節下延遲一段時間後，開始降低調製速率同時調整CCA（Clear Channel Assessment）門限來降低干擾對基站的影響，從而大大提高系統的傳輸效率。

技術優勢：

有效提高系統的抗干擾能力

有效提高強幹擾環境下系統的吞吐量

有效提高系統抗強突發乾擾的能力

有效保證無線系統的穩定性

airX-WPPC

airX-WPPC（Wireless Protocol Packet Control）無線協定報文控制技術是一項保證無線用戶最小頻寬的智慧型控制技術。該技術通過控制關鍵協定報文的傳送速率來提高用戶端接收解調的準確率，保證無線用戶擁有基本頻寬。無線基站通過統計分析建立覆蓋區域用戶信息資料庫，該資料庫存儲了用戶與無線基站之間的信道統計特徵（包括協定報文傳送成功率等信息），基站會根據這些統計信息在相應的airX算法協調下調整關鍵協定報文的傳送速率，以保證無線用戶的最小頻寬可用。

通常情況下，當無線環境遭受干擾的時候，無線用戶會因為某些關鍵協定報文的丟失（例如當DHCP offer報文丟失時，無線用戶會掉線；當Probe Response報文丟失時會導致用戶很難與基站關聯）導致無線服務不可用或頻寬降低，嚴重降低了用戶體驗。採用ariX-WPPC技術可以保證用戶所需的關鍵報文被順利接收，使得無線用戶的最小頻寬得到保證，提高了無線用戶的體驗滿意度。

技術優勢：

加快用戶關聯基站的速度

抵抗局部干擾源，提高終端的抗干擾能力

提高用戶體驗滿意度

高密度接入

airX-XCell

目前的WLAN網路組建都是按照微蜂窩架構（MicroCell）方式進行部署，即每台基站的覆蓋區域是一個蜂窩（Cell）。一個蜂窩覆蓋區域內的無線客戶端會因為距離基站的遠、近而具有不同的傳輸速率。無線終端的數據傳輸速率是由用戶所處位置的接收信號強度（RSSI）、信噪比（SNR）以及錯包率（PER）決定的。

按照802.11相關標準，當數據以較低的速率進行傳送的時候其發射功率就會增大，以保證信號傳的更遠；當數據以較高的速率進行傳送的時候其發射功率就會降低，以避免信號失真。這種方式在一個純淨的無線網路中是非常有優勢的，能夠讓蜂窩覆蓋區域內的用戶儘可能的連線到無線基站上。最大限度的保證無線網路可用。但是，此時整個蜂窩的吞吐量會受到低速率客戶端的影響而降低。

許多無線環境,比如大型場館,會議室等需要密集的部署傳統的無線接入點來提供足夠的頻寬給所有用戶。在這種情況下，最大範圍的覆蓋實際上已成為一個不利因素，因為它降低了總體蜂窩的吞吐量,限制了信道復用,並限制接入點的部署密度。當前主流的解決方案是通過調整無線接入點的發射功率來縮小覆蓋範圍，降低干擾提高信道復用率。這種方式雖然能夠在一定程度上降低干擾，提高了信道復用率，但並不能從根本上解決問題。因為降低發射功率僅僅改變了用戶的RSSI，並不能從根本上解決低速率客戶端對整個蜂窩吞吐量的影響，所以密集覆蓋的問題依然沒有解決。

airX-XCell（智慧型蜂窩）技術是一項基於無線用戶的吞吐量需求來精確定義每台Wi-Fi基站覆蓋邊界的技術。傳統Wi-Fi設備每一個蜂窩邊界的定義僅僅基於信號強度，和傳統設備不同的是，airX-XCell（智慧型蜂窩）技術利用airX自適應算法可以同時完成對基站發射功率和接收靈敏度的動態智慧型調整，建立一個高性能的無線網路，在提高系統吞吐量的同時又能抑制基站遠處低速率客戶端對網路的影響。另外，當多台基站密集部署在同一區域時，智慧型蜂窩技術可以高效的對整個區域實現高頻寬連續覆蓋。

單基站覆蓋時，XCell的工作原理如下：

1、智慧型基站處於偵聽模式，偵聽信道使用情況

2、智慧型基站建立信道統計分析表

3、智慧型基站根據信道統計信息進行蜂窩校準

密集覆蓋時，XCell的工作原理如下：

1、基站A在所有信道主動傳送Probe Request

2、相同信道的其他基站收到Probe Request幀後回復Probe Response

3、基站A根據接收到的返回信息建立鄰居表

4、基站A進行蜂窩校準，根據鄰居表信息確定其蜂窩邊界

5、所有具有鄰居關係的基站完成蜂窩校準，實現最佳覆蓋

技術優勢：

有效的解決了隱藏節點問題

減少射頻信號泄露，有效保證網路安全

大大提高覆蓋效率

降低相鄰設備之間的干擾，有效解決密集覆蓋問題

用戶業務保證

airX-QoS

802.11協定涉及的初衷主要是針對數據業務的，對於諸如視頻、音頻等實時業務套用並沒有做充分的考慮。直到2005年，IEEE802.11e標準針對實時業務的QoS保證做出了補充方案。然而802.11e並沒有被完全採用，當前Wi-Fi聯盟多媒體認證（WMM）僅僅是802.11e的一個子集。

IEEE 802.11e增強了原來的802.11協定里MAC層的功能以提供QoS支持。802.11e使用了混合的協調功能（HCF），綜合了DCF和PCF的特點，增強了一些特別的QoS機制和幀結構。HCF有兩種管理模式—增強型分散式協調訪問（Enhanced Distribution Coordinate Access--EDCA）和混合協調功能控制信道訪問（HCF Controlled Channel Access--HCCA）。

EDCA和HCCA分別基於競爭和輪詢機制來訪問信道，並且相互共存，在CP期間，EDCA被用於信道訪問，而在CFP期間，主要用HCCA訪問信道。

802.11e將數據流按照業務需求進行分類，並為數據流指定優先權，是傳統的QoS差分服務的做法。在IEEE802.11e標準中定義了4個優先權的接入類，並與802.1p協定的優先權進行了映射，將無線和有線網路優先權結合起來，優先權映射關係見下表。

Priority	UP(Same as 802.1p user Priority)	802.1p designation	AC	Designation; (informative)
Lowest; Highest	1	BK	AC_BK	Background
	2	-	AC_BK	Background
	0	BE	AC_BE	Best Effort
	3	EE	AC_BE	Best Effort
	4	CL	AC_VI	Video
	5	VI	AC_VI	Viedo
	6	VO	AC_VO	Voice
	7	NC	AC_VO	Voice

表1 --802.1p與802.11e優先權映射

可以很明顯的看出來，802.11e的4個優先權接入類並不能很好的滿足802.1p的8個優先權佇列，airX-QoS技術最佳化了802.11e的優先權分類，基於套用層協定採用16個數據優先權佇列強化了其QoS的能力。同時airX算法最佳化了系統對於小包和大包的處理能力。因此airX-QoS能夠很好的保證語音（小包）和視頻（大包）的業務套用,並能夠融合有線網的QoS一起實現全網真正的QoS服務。

技術優勢：

能夠提供真正的空中QoS服務

提供高效穩定的語音、視頻套用

能夠提供靈活的SLA配置

大大最佳化了套用層業務的時延和抖動

airX-NTPC

WLAN(無線區域網路)中的無線基站和無線終端之間的通信速率是隨著兩者之間的距離的增大而逐漸下降的，無線用戶的體驗也隨著距離的增加而下降。即當無線用戶距離基站較近時，其無線終端的空口速率就較高，無線用戶體驗較好，業務能夠得到有效保證；當無線用戶距離基站較遠時，其無線終端的空口速率就低，無線用戶體驗較差，業務無法保證。這種現象我們稱之為WLAN網路中的“遠近效應”。

airX-NTPC（Near Transmit Power Control）近點功率控制技術是一項解決WLAN網路中的遠近效應的智慧型功率控制技術。該技術通過降低傳送給近端站點的ACK報文的功率來提高遠端站點搶占信道資源的機率，進而達到近端站點和遠端站點之間的負載均衡的目的，同時使遠端站點的業務得到保證。

技術優勢：

有效解決WLAN中的遠近效應

實現負載均衡

遠端用戶業務保證

公司簡介

北京華信聯創科技有限公司（BHU Networks）2003年成立於北京，是一家集研發、生產、集成、服務為一體的、面向全球的無線網路設備及系統解決方案供應商。公司業務遍布全國34個省市自治區，在北京、上海、廣州、瀋陽、成都、西安、武漢等地均設有分支機構。基於BHU Networks研發的業內最領先的airX （空間自適應最佳通信算法）技術，BHU Networks主要提供四大系列產品：波迅®室外智慧型無線基站、波迅®室內高密度無線基站、波迅®高性能無線網橋、Wi-Fi測試系統。BHU Networks的無線網路產品已在運營商、軍隊、港口、航空、石油、礦產、交通、教育、醫療、酒店、建築等多個行業，獲得了廣泛的套用，以優異的品質和性能博得了用戶的一致好評。