Статья · Антенны базовых станций

MIMO 2×2 и 4×4 в антеннах базовых станций: как антенна даёт MIMO

MIMO обеспечивает не «специальная антенна MIMO», а число независимых излучающих систем в полотне и то, в каких полосах они работают. Одна система с кросс-поляризацией ±45° — это два порта и MIMO 2×2, две системы одной полосы — четыре порта и MIMO 4×4. В статье разбираем, как считать порты, чем отличается 5G-слой на пассивной панели от массива с формированием луча и что на площадке съедает выигрыш от лишних потоков.

Если коротко

Считайте порты на одну полосу, а не всего. Четыре порта дают MIMO 4×4 только если обе системы работают в одном диапазоне; если полосы разные — это два независимых MIMO 2×2.

MIMO 4×4 в двух диапазонах — это восемь портов: две системы 698–960 МГц и две 1710–2690 МГц в одном полотне.

Для 5G на 3,5 ГГц выбор диктует радиомодуль: обычному RRU нужна пассивная панель 4 × 3300–3800 МГц, модулю 8T8R — массив с калибровочным портом.

Развязка систем и чистота тракта важнее лишнего децибела усиления: при плохих разъёмах и разных наклонах систем MIMO деградирует до одного потока.

Что MIMO требует от антенны

MIMO (multiple input, multiple output) — передача нескольких независимых потоков данных на одной частоте. Работает это только тогда, когда потоки приходят к абоненту по различимым путям: радиомодуль должен получить сигналы, которые можно разделить математически. В сотовой сети такую различимость даёт прежде всего поляризационное разнесение — два излучателя с ортогональной поляризацией в одном полотне.

Почему ±45°, а не «вертикаль и горизонталь»

Секторные антенны базовых станций КАДАММ (KADAMM) выполнены с кросс-поляризацией ±45°: два набора излучателей развёрнуты навстречу друг другу под 45° к горизонту. По сравнению со схемой «вертикаль + горизонталь» такая пара ведёт себя одинаково для абонента с любым наклоном трубки в руке, а развязка между входами сохраняется во всей рабочей полосе. Каждая такая пара — это одна излучающая система и два порта на антенне.

Что даёт второй поток на практике

MIMO не увеличивает зону покрытия — он увеличивает скорость там, где сигнал уже уверенный. В условиях плотной городской застройки с богатым многолучевым распространением прирост максимальный; на открытой трассе с одним прямым лучом потоки разделяются хуже, и выигрыш меньше. Поэтому MIMO 4×4 ставят в первую очередь на ёмкостные слои 1800–2600 МГц и на 5G, а не на низкий диапазон покрытия.

Как считать порты: 2×2, 4×4 и почему «4 порта» не всегда 4×4

Это главная путаница при подборе. Число портов в названии антенны говорит только о количестве входов, а конфигурацию MIMO задаёт то, в каких полосах эти входы работают.

Порты считаются по диапазонам: четыре порта дают MIMO 4×4 только тогда, когда обе излучающие системы работают в одной полосе.

Что написано в карточке	Портов	Что это даёт	Раздел каталога
Одна система, например 1710–2690 МГц	2	MIMO 2×2 в одном диапазоне	Секторные антенны на 2 порта
Две системы одной полосы: 2 × 1710–2690 МГц	4	MIMO 4×4 в этом диапазоне	Секторные антенны на 4 порта
Две системы разных полос: 698–960 и 1710–2690 МГц	4	по MIMO 2×2 в каждом диапазоне, но не 4×4	Секторные антенны на 4 порта
Две низкие и две высокие системы	8	MIMO 4×4 сразу в двух диапазонах	Секторные антенны на 8 портов
Четыре системы 3300–3800 МГц	8	MIMO 4×4 в слое 5G под обычный радиомодуль	Секторные антенны на 8 портов
Массив с калибровочным портом	8–18	формирование луча, число потоков задаёт радиомодуль	Антенны с формированием луча

Быстрая проверка при заказе: посчитайте, сколько портов приходится на одну и ту же полосу. Два порта на полосу — MIMO 2×2, четыре — MIMO 4×4. Название «четырёхпортовая» само по себе конфигурацию не задаёт.

MIMO 4×4 в одном диапазоне: что брать

Классический ёмкостный сценарий: сектор перегружен в 1800–2600 МГц, покрытие при этом в порядке. Берётся панель с двумя независимыми системами 1710–2690 МГц — четыре порта, MIMO 4×4 для одного радиомодуля. Модели отличаются высотой полотна и усилением, электрический наклон у всех регулируется дистанционно блоком RET по AISG 2.0.

Задача на секторе	Что брать	Усиление	Наклон
Плотная застройка, небольшой радиус	KADAMM K802172715	15 дБи	2–14°
Типовой городской сектор	KADAMM K802172718	18 дБи	2–12°
Пригород, вытянутая зона	KADAMM K802172720	20 дБи	2–8°
Шесть секторов на опоре, луч 33°	KADAMM K17272133v2	20,5 дБи	2–12°

Если MIMO 4×4 нужен и в низком диапазоне

Тогда систем нужно четыре: две в 698–960 МГц и две в 1710–2690 МГц, то есть восемь портов. Это самая ходовая конфигурация современной макросоты: MIMO 4×4 работает и в слое покрытия, и в слое ёмкости. Панель на восемь портов заменяет две четырёхпортовые, высвобождая позицию на опоре и половину кронштейнов.

Два оператора на одной панели

На площадке совместного использования те же порты делятся между сетями: каждому оператору достаётся своя пара систем, то есть свой MIMO 2×2 или 4×4. Отсюда панели на 12, 14 и 16 портов — это не «больше MIMO», а тот же MIMO, но для двух сетей в одном радоме. Развязка между системами не менее 28–30 дБ позволяет сетям не мешать друг другу, а раздельные блоки RET — задавать наклон каждому слою независимо. Практическое следствие: перед заказом стоит выяснить не только свои слои, но и планы соседа по опоре — иначе через год панель придётся менять целиком.

5G на 3,5 ГГц: пассивная панель или массив с формированием луча

Для слоя n78 есть два принципиально разных пути, и выбор определяется не антенной, а радиомодулем.

Путь первый: обычный радиомодуль и пассивная панель

Если на площадке ставится обычный RRU на 3300–3800 МГц, нужна пассивная панель с четырьмя системами в этой полосе — восемь портов и MIMO 4×4, как в диапазонах LTE. В каталоге это KADAMM K804333818 с усилением 17,3 дБи и лучом 65°.

Путь второй: активный модуль 8T8R и массив

Если радиомодуль поддерживает формирование луча, ставится массив с калибровочным портом: диаграмму строит сам модуль, направляя узкие лучи на абонентов. Пример — KADAMM K850233817 на 2300–2690 и 3300–3800 МГц с усилением 16,0/16,3 дБи. Если при этом надо сохранить и слои 2G–4G, берут комбинированную панель, где массив TDD и FDD-системы стоят в одном радоме: KADAMM K860167R21.

Массив без активного модуля с калибровкой работает как обычная панель: формирование луча даёт только связка «массив + радиомодуль 8T8R или 16T16R». Обратное тоже верно — модуль 8T8R не раскроется на пассивной панели с четырьмя системами.

Что портит MIMO на реальной площадке

Антенна с нужным числом портов — необходимое условие, но не достаточное. Четыре вещи, которые съедают выигрыш от второго и четвёртого потока:

Развязка между системами. У панелей раздела она не менее 28–30 дБ. Если системы «слышат» друг друга сильнее, потоки перестают быть независимыми и модуль опускает MIMO до одного слоя.
Интермодуляция. IM3 не выше −150 дБн при двух несущих по 43 дБм — норма для многодиапазонной панели; плохой разъём или окислившееся соединение поднимают продукты интермодуляции в приёмный тракт, и скорость падает у всех потоков сразу.
Разные наклоны у систем одной пары. Если две системы MIMO 4×4 наклонены на разные углы, их зоны расходятся, и в части сектора остаётся один поток вместо четырёх.
Юстировка и фидеры. Перепутанные местами фидеры двух систем и разная длина сборок — классическая причина «MIMO есть по документам, нет по статистике».

Первые два пункта закрываются выбором антенны и качеством монтажа тракта: как считать спецификацию фидерной линии и не поймать интермодуляцию на разъёмах, разобрано в отдельных статьях — Расчёт спецификации фидерной линии для типовой БС и PIM в фидерной линии: что это и как избежать.

Заблуждения, из-за которых берут не ту антенну

«Антенна поддерживает MIMO». Такой характеристики не существует: MIMO обеспечивают число излучающих систем и полосы, в которых они работают, а не отдельная функция антенны. В карточке смотрят состав систем и число портов, а не маркетинговую строку.
«Больше портов — выше скорость». Восемь портов, разложенных по четырём разным полосам, дают по MIMO 2×2 в каждой, а не 8×8. Скорость в конкретном слое поднимают только порты этого слоя.
«MIMO расширит зону покрытия». Границу сектора двигают усиление и наклон, а MIMO поднимает скорость там, где приём уже уверенный. На краю соты сеть сама опускается до одного потока.
«Массив 8T8R — это MIMO 8×8 для абонента». Число потоков на одно устройство ограничено самим устройством; выигрыш массива в другом — он ведёт узкие лучи и разносит абонентов пространственно, обслуживая в одном секторе больше устройств одновременно.

Конфигурация	Портов на одну полосу	Что нужно от радиомодуля	Где применяется
MIMO 2×2	2	Обычный радиомодуль, два тракта	Слой покрытия, небольшие площадки, малые соты
MIMO 4×4	4	Четыре тракта в одной полосе	Ёмкостные слои 1710–2690 МГц, 5G n78 на пассивной панели
Формирование луча	8–18 и порт калибровки	Активный модуль 8T8R или 16T16R	Плотная застройка, стадионы, TDD-слои 2300–3800 МГц

Модели под разные конфигурации MIMO

KADAMM K801172718

MIMO 2×2, один диапазон

1710–2690 МГц, 18 дБи, 2 порта, луч 65°, наклон 2–12° с RET.

Открыть карточку

KADAMM K802172718

MIMO 4×4 в одном диапазоне

2 × 1710–2690 МГц, 18 дБи, 4 порта, две независимые системы ±45°.

Открыть карточку

KADAMM K802172720

MIMO 4×4, дальний сектор

2 × 1710–2690 МГц, 20 дБи, 4 порта, наклон 2–8°.

Открыть карточку

KADAMM K804172720

MIMO 4×4 на четырёх системах

4 × 1710–2690 МГц, 20 дБи, 8 портов — два оператора или два слоя.

Открыть карточку

KADAMM K804333818

5G n78, пассивная панель

4 × 3300–3800 МГц, 17,3 дБи, 8 портов под обычный радиомодуль.

Открыть карточку

KADAMM K860167R21

TDD-массив плюс FDD

Массив 2300–2690 / 3300–3800 МГц и FDD-системы в одном радоме, 16,5 дБи.

Открыть карточку

Частые вопросы

Числом независимых потоков и числом портов на один диапазон. MIMO 2×2 обеспечивает одна излучающая система с кросс-поляризацией ±45° — это два порта. Для MIMO 4×4 в том же диапазоне нужны две такие системы, то есть четыре порта. В идеальных условиях 4×4 примерно удваивает пиковую скорость относительно 2×2, но выигрыш зависит от многолучёвости среды и от абонентского устройства.

Что в антенне есть четыре порта, работающие в одной полосе. Если четыре порта распределены между двумя разными диапазонами (например 700–960 и 1800–2600 МГц), это не MIMO 4×4, а два независимых MIMO 2×2. Смотрите в карточке строку с составом систем.

Не обязательно. Если радиомодуль обычный, слой 3300–3800 МГц закрывает пассивная панель с четырьмя системами (8 портов). Если модуль поддерживает формирование луча, нужен массив с калибровочным портом. А когда на опоре нет места под вторую позицию, ставится комбинированная панель: массив TDD и FDD-системы 2G–4G в одном радоме.

От двух до двадцати. Порты выполнены разъёмами 4.3-10 female и подписаны по системам и поляризациям; в карточке каждой модели указано число портов и состав систем. Неиспользуемые порты закрываются согласованными нагрузками.

Да. Полосы 1710–2690 МГц перекрывают UMTS2100, LTE1800, LTE2100 и LTE2600 — антенна работает со всеми слоями сразу, а состав диапазонов 3GPP приведён в карточке модели.

Фидеры с разъёмами 4.3-10 по числу портов и одинаковой длины для систем одной пары, кронштейн под диаметр трубы опоры, блоки RET, заземление и грозозащиту. Спецификацию тракта на типовую площадку удобно считать по нашей статье о фидерной линии.