傳統(tǒng)的蜂窩式電話可在大范圍輸入信號下工作。臨近基站，其信號電平在 -40dBm左右。盡管這并不是系統(tǒng)的設計目標，但當處于蜂窩的邊緣，信號電平為-113dBm時，電話的通話質量還是令人滿意的。

較高功率的唯一優(yōu)勢是抗干擾性。在蜂窩基站規(guī)劃早期，規(guī)劃的重點是覆蓋范圍而不是抗干擾或網絡容量。

不過，如今大多數(shù)蜂窩系統(tǒng)都受到干擾的限制而不是范圍的限制。因此，許多移動電話系統(tǒng)都需要昂貴的叉車式升級來適應不斷增長的干擾限制。
通常情況下，全向天線被定向天線所取代。有時，定向天線又被其他前后比更好的定向天線所取代。隨著時間的流逝，選擇合適的波束寬度和波束形狀可為范圍、容量及干擾抑制提供很好的綜合解決方案。

信噪比

WiMAX的部署可能會重復這種效率低下的優(yōu)化過程。在規(guī)劃階段，通常不會考慮WiMAX系統(tǒng)與傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)的差別。雖然新系統(tǒng)的規(guī)劃方式可以和傳統(tǒng)蜂窩電話系統(tǒng)的規(guī)劃方式相同。但是，WiMAX的工作方式卻大不相同。

圖1 制造商優(yōu)化總數(shù)據(jù)吞吐量的結果

在傳統(tǒng)移動電話系統(tǒng)中，如果覆蓋范圍足夠大，并且信噪比（SNR）超過9dB，那么用戶通話的效果就會非常清晰，用戶會因此感到滿意。即使用戶的信噪比增加到20dB，通話效果仍然相同。

 
然而，在基于WiMAX的系統(tǒng)中，20dB信噪比允許用戶通過一種可以提供非常高的數(shù)據(jù)吞吐量的調制格式來接收信號。如果信噪比只有9dB，那么連接會慢得多，這是因為WiMAX系統(tǒng)使用了一種基于信噪比的自適應調制格式。這就與我們平常講話時的狀況一樣。如果環(huán)境安靜，那么講話人可以說得很快且可以讓人聽懂。然而，如果很吵鬧并且講話人離得很遠，那么他需要大聲說話并且將語速放慢。同理，在嘈雜的環(huán)境中，通信鏈路效率很低。

回波處理

WiMAX與傳統(tǒng)移動電話網絡的另一個根本區(qū)別在于無線電調制。傳統(tǒng)的蜂窩系統(tǒng)，如GSM，使用了一種信號載波系統(tǒng)。整個射頻頻譜被分割為頻道，每個用戶使用一個頻段進行通信。而多路回波限制了用戶的通信速率，它類似于人們在峽谷中大喊引起的回聲。為了使通話清晰，用戶需要放慢語速，以避免回波造成的干擾。WiMAX所使用的OFDM調制方式可以消除回波問題。會話被分成許多慢速的分會話，而每個分會話使用不同的頻率。由于每個會話都很慢，所以回波就不再成為問題。每一個會話都在不同的頻率上，因此相互之間不會發(fā)生干擾。對于峽谷里的個人通信而言，這種方法可能不太現(xiàn)實，但它在電路上非常容易實現(xiàn)。

傳統(tǒng)蜂窩電話系統(tǒng)的目標是使用9dBi或者更高的信噪比覆蓋每個地方，消除盲點并實現(xiàn)低的多徑。WiMAX系統(tǒng)則希望在無盲點的覆蓋區(qū)域內得到最好的平均SNR值，而不太在意多徑問題?？紤]到WiMAX與傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)的這些根本區(qū)別，它們似乎不適合使用相同的規(guī)劃方法和天線硬件。

確定最好的配置是一項令人生畏的工作。因為每種配置不盡相同，而變量又太多。這些變量包括已使用的扇區(qū)數(shù)、頻率重用機制、射頻傳播環(huán)境、塔高以及背景干擾級別。高級的優(yōu)化過程加上傳播模型可以幫助我們探究其中的一些問題。

高級最優(yōu)化仿真

以下仿真使用Cost231模型—也稱為哈塔模型PCS擴展。這種無線傳播模型對哈塔模型和Okumura模型進行了擴展以覆蓋更廣的頻譜范圍，比如WiMAX常用的那些頻段。

讀取基站天線的完整三維輻射圖，并觀察整個蜂窩的載波干擾比（C/I）。載波干擾比等價于信噪比，其側重的信號是OFDM載波，而干擾來自使用相同載波的一些其他基站。

模型中考慮了塔的高度。進行優(yōu)化的變量包括天線的指向，塔上的天線數(shù)量以及塔高。目標是找到一個場址方案來提供可能達到的最大系統(tǒng)總容量，這是一項與蜂窩內平均載波干擾比密切相關的任務。

網絡優(yōu)化

首先，考慮基站天線波束形狀的影響。這里比較了頻率尺度變換的優(yōu)質UMTS基站天線與波束寬度是90° 3dB的WiMAX天線。其中，前者的波束寬度是72° 3dB。

盡管UMTS天線的增益更高，但WiMAX天線的反向輻射要低得多。UMTS型天線的波束掩模符合ETSI SS1波束規(guī)格，而WiMAX天線的波束符合ETSI SS3波束規(guī)格。

在優(yōu)化過程中以及制造商優(yōu)化最佳總數(shù)據(jù)吞吐量時考慮的七塔格中，不推薦使用信道復用。優(yōu)化結果如圖1所示。

每個塔用一個字母表示，相同的字母表示相同的塔配置。在圖1中，彩色表示載波干擾比，而每個位置的容量都是從圖中計算得到。有趣的是，優(yōu)化者并沒有選擇蜂窩基站常用的標準的三扇區(qū)結構，而是為兩個天線都選擇了四扇區(qū)結構。可以看到，較緊湊的波束掩碼會產生明顯好得多的平均載波干擾比，從而產生更大的基站容量。通過查看覆蓋圖，可以了解得更深。

圖2 WiMAX天線的低后瓣在扇區(qū)間提供較干凈的過渡帶

圖2所示為WiMAX天線的低后瓣在扇區(qū)間提供的較干凈過渡帶。在使用低性能UMTS型天線的系統(tǒng)中，手機可能會因為天線后瓣或設置不合適的波束寬度而形成的微蜂窩所引起“混淆”而不知道自己在哪個區(qū)。這樣可能造成設備很難越區(qū)切換。

上面的分析產生了這樣的問題， WiMAX天線正確的天線波束寬度和旁瓣規(guī)格是什么？通常，答案要求設計一套工程上的折中。

考慮操作員頻譜受限，想要在地表周期性重復的七塔配置中獲取七個可用的信道。通過僅選擇七個信道，操作者已經提高最大突發(fā)容量。然而，可以找到一種重用模式來提供運轉所需的載波干擾比這一點并不明顯。

很明顯這是個具有挑戰(zhàn)性的問題，這里允許優(yōu)化者選擇最佳天線及結構。

可以選用的天線有WiMAX 60°、WiMAX 90°和尺度變化的UMTS 72°天線。
優(yōu)化者確定當使用60°天線時最好的結構是一個四扇區(qū)系統(tǒng)。在七塔周期式布局中，每一種波束模式可使用四次。這樣，就有一個四次頻譜重用系統(tǒng)。

與以前設計中主要允許在區(qū)域中使用64和16 QAM不同的是，這種系統(tǒng)混合了全部WiMAX支持的調制模式。在16.5MHz半雙工信道中，平均載波干擾比平均只能支持14 Mb/s。然而，通過4次重用系數(shù)，這個數(shù)值會增加到讓人吃驚的58Mb/s。

未來

在技術的發(fā)展過程中，天線設計將直接耦合進網絡優(yōu)化過程中。這將允許在優(yōu)化網絡的同時進行天線的設計，保證操作者可以實現(xiàn)使用全部可用網絡容量。

為簡單起見，我們主要關注那些使用傳輸端單天線輸入而接收端單天線輸出（SISO）的情況。這里所示的分析方法也適用于多入多出（MIMO）。

發(fā)生變化的是信道模型。由于一個多入多出系統(tǒng)具有較好的傳播特性并伴有較低的衰變，因此需要對Cost 231傳播模型進行一些調整。但是，一般性的結論大致保持不變。