潘廣津，趙明偉，孫同倫，姜永濤

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司中山分公司，中山 528402）

1 研究背景

目前網(wǎng)絡(luò)覆蓋中存在一定的覆蓋不足和覆蓋空洞問題，尤其是城中村區(qū)域建筑結(jié)構(gòu)密集，對(duì)信號(hào)阻擋衰減較大；同時(shí)，隨著居民對(duì)網(wǎng)絡(luò)認(rèn)知程度不斷加深，居民對(duì)站點(diǎn)建設(shè)敏感性日益突出，城中村、居民小區(qū)、商業(yè)密集區(qū)域等用戶集中場(chǎng)所面臨選址難、物業(yè)協(xié)調(diào)難、逼遷及施工困難等問題，經(jīng)常圍繞著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)工作，客觀上要求天線具有更好的環(huán)境美化和隱蔽性。因此，這就需要一種既可以滿足功率輸出達(dá)到深度覆蓋，又要滿足良好美化效果的設(shè)備。本研究項(xiàng)目充分利用目前的美化天線和功率放大器的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行組合，研發(fā)出了一體化增強(qiáng)型美化天線系統(tǒng)，不僅較好的解決選點(diǎn)難，而且也較好的解決弱信號(hào)等區(qū)域覆蓋的問題。

2 設(shè)計(jì)原理及特點(diǎn)

一體化增強(qiáng)性美化天線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理如圖1所示，主要包括主機(jī)單元處理部分和美化天線部分，其中主機(jī)單元處理主要包括上行通道處理、下行通道處理。

上行通道：來自移動(dòng)臺(tái)的無線信號(hào)被天線接收后，經(jīng)過一體化增強(qiáng)型美化天線系統(tǒng)ANT端口、雙工器、微波開關(guān)送到低噪放大器進(jìn)行放大，然后經(jīng)過數(shù)控衰減器、微波開關(guān)、雙工器、一體化增強(qiáng)型天線系統(tǒng)的BTS端口將信號(hào)送到基站，提高基站的接收靈敏度，增加基站的上行覆蓋范圍。

下行通道：基站發(fā)射的信號(hào)通過一體化增強(qiáng)型美化天線系統(tǒng)的BTS端口、雙工器、微波開關(guān)、數(shù)控衰減器送到功率放大器進(jìn)行放大，然后經(jīng)微波開關(guān)、雙工器、將信號(hào)送至發(fā)射天線發(fā)射至所需的電波覆蓋區(qū)域供移動(dòng)臺(tái)接收，進(jìn)行下行信號(hào)覆蓋。

美化天線部分：是高度集成的多端口美化天線。外觀根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境可以有不同的形狀，如圓柱型、煙囪型、空調(diào)型、水塔型等。

在主機(jī)單元處理部分，采用了APD+Doherty高效數(shù)字集成功放技術(shù)，使得載波功放能夠一直工作，峰值功放到設(shè)定的峰值才工作，以獲得較高的效率，它們的合成輸入輸出特性的線性區(qū)比單個(gè)放大器的線性區(qū)有較大擴(kuò)展，從而保證信號(hào)落在線性區(qū)的前提下獲得較高的效率。在美化天線部分，天線采用直流接地設(shè)計(jì)，天線內(nèi)部采用氣體放電管，減少低頻雷電信號(hào)對(duì)設(shè)備本身的危害。

圖1 一體化增強(qiáng)性美化天線系統(tǒng)原理圖

整個(gè)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，便于維護(hù)和安裝調(diào)試。主放大單元和美化天線采用特殊的集成方式，無需使用額外的防水裝置，提高了可靠性。產(chǎn)品由高等級(jí)鋁合金材料制造而成，具有外形美觀，結(jié)構(gòu)緊湊、強(qiáng)度高，電磁屏蔽特性顯著等特點(diǎn), 簡(jiǎn)化樓頂占用分布，減少模塊數(shù)量，容易融入城市美化環(huán)境范圍，降低了站點(diǎn)選址的要求。

3 系統(tǒng)組網(wǎng)原理

對(duì)于信號(hào)弱的密集地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，一般采取微蜂窩補(bǔ)點(diǎn)的方式，但是由于微蜂窩輸出功率較小，嚴(yán)重影響弱信號(hào)區(qū)域的覆蓋，在這種環(huán)境下，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，一種方案是充分利用目前的美化天線和功率放大器的優(yōu)勢(shì)，提出進(jìn)行組合方案。該方案的設(shè)計(jì)組網(wǎng)原理框圖如圖2所示。

圖2 設(shè)計(jì)組網(wǎng)原理框圖

BTS與電源分配單元（PDU，Power Distribution Unit）連接，由PDU為一體化天線系統(tǒng)中的主機(jī)設(shè)備單元進(jìn)行供電。

4 一體化增強(qiáng)型美化天線系統(tǒng)應(yīng)用案例

以某城中村網(wǎng)絡(luò)覆蓋為例，該城中村建筑結(jié)構(gòu)較密集，大都是3～4層的自建房屋，對(duì)信號(hào)阻擋較大，現(xiàn)網(wǎng)使用的是某2308微蜂窩和室外天線對(duì)此城中村進(jìn)行覆蓋。

4.1 站點(diǎn)簡(jiǎn)介

（1）該站點(diǎn)位于3層樓高天面，天線總高度12 m。

（2）原設(shè)備類型為RBS2308小區(qū)，單極化小區(qū)，天線增益為15.5 dBi（微蜂窩接了一臺(tái)10 W的干放）。

（3）室外天線方向角為80°，下傾角為6°。

（4）本場(chǎng)景試點(diǎn)采用的一體化增強(qiáng)型美化天線系統(tǒng)射頻元最大輸出為49 dBm（現(xiàn)網(wǎng)安裝時(shí)將射頻單元增益適當(dāng)減小，射頻單元輸出為43 dBm），美化天線增益為15.5 dBi 。

4.2 一體化增強(qiáng)型美化天線系統(tǒng)安裝前后組網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)比

4.2.1 安裝前組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)設(shè)備是某2308微蜂窩，接一臺(tái)10 W的干放，天線增益是15.5 dBi，到達(dá)天線口的功率約為31～37 dBm。在安裝一體化增強(qiáng)型美化天線系統(tǒng)時(shí)將干放拆除。

4.2.2 安裝后組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

圖3 安裝前設(shè)備連接圖

圖4 安裝后設(shè)備連接圖

微蜂窩首先與PDU連接，PDU再與一體化增強(qiáng)型美化天線系統(tǒng)連接。

該系統(tǒng)利用微蜂窩作為信源，利用一體化天線的大功率放大器將系統(tǒng)的上下行信號(hào)進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)通過4端口天線輻射出去，較好的解決了密集區(qū)域弱信號(hào)覆蓋的問題。

4.3 安裝前后效果分析

4.3.1 覆蓋效果分析

覆蓋效果分析主要是針對(duì)方案實(shí)施進(jìn)行小區(qū)覆蓋情況進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試，得出路面測(cè)試Rxlev分布，以綜合分析出方案實(shí)施前后的覆蓋情況對(duì)比。

圖5 方案實(shí)施前后MRR統(tǒng)計(jì)通好率對(duì)比

表1 更換前后路面測(cè)試Rxlev分布

更換前后路面測(cè)試Rxlev分布如表1所示，更換后，覆蓋區(qū)域微蜂窩1小區(qū)(Rxlev>90 dBm)信號(hào)覆蓋率由99.47%提升到100.00%。由小區(qū)更換前后的鎖頻測(cè)試對(duì)比可以看出，實(shí)施方案更換一體化增強(qiáng)型美化天線系統(tǒng)后，覆蓋區(qū)域的信號(hào)強(qiáng)度較更換前有所加強(qiáng)。

4.3.2 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析

后臺(tái)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析主要是收集試點(diǎn)方案實(shí)施前后的業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及MRR數(shù)據(jù)，以綜合分析出方案實(shí)施前后的效果。以MRR上下行通好率為例，實(shí)施前后對(duì)比效果如圖5所示。

由此可以看出方案實(shí)施后小區(qū)的上行通好率及下行通好率比更換前均有所提升。

4.3.3 方案實(shí)施前后業(yè)務(wù)量對(duì)比

取試點(diǎn)小區(qū)實(shí)施前后24 h話務(wù)量及流量變化數(shù)據(jù)，方案實(shí)施后，小區(qū)日均話務(wù)量較實(shí)施前增長(zhǎng)34.04%，日均數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量較實(shí)施前增長(zhǎng)34.17%，每線最高話務(wù)量由0.41Erl上升至0.93Erl，資源利用率得以提升。實(shí)施前后對(duì)比如圖6所示。

圖6 方案實(shí)施前后24h話務(wù)及流量走勢(shì)

5 總結(jié)

從實(shí)際安裝測(cè)試數(shù)據(jù)來看，一體化增強(qiáng)型美化天線系統(tǒng)實(shí)施后，小區(qū)話務(wù)量和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量均有較大幅度的提升，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力得到了深度挖掘，區(qū)域信號(hào)的覆蓋率提升，信號(hào)強(qiáng)度得到了一定程度的加強(qiáng)，且未對(duì)網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)造成不良影響，實(shí)現(xiàn)了增益提升，同時(shí)也解決了自身美觀性，達(dá)到了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的預(yù)期效果，適合于城中村、居民小區(qū)、商業(yè)密集區(qū)域等用戶集中場(chǎng)所面臨選址難、物業(yè)協(xié)調(diào)難、逼遷及施工困難等各種不同的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景進(jìn)行推廣。