朱 斌 王海飛

中郵建技術(shù)有限公司

0 引言

隨著4G LTE網(wǎng)絡(luò)用戶的發(fā)展以及城市現(xiàn)代化發(fā)展，用戶在網(wǎng)絡(luò)中的分布趨于立體化。從目前4G LTE網(wǎng)絡(luò)投訴分布分析，中高層用戶網(wǎng)絡(luò)投訴占較大比重，且難于解決，如圖1所示。

圖1 某地市用戶投訴空間分布圖

日常網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中解決室內(nèi)用戶投訴的方法有限，一是解決周期長；二是容易引入新的問題。以新建室分系統(tǒng)和安裝微型直放站為例：

（1）新建室分系統(tǒng)。與室外新建單站相比，室分系統(tǒng)的新建，協(xié)調(diào)難度大、系統(tǒng)部署復雜、建設(shè)周期長、投入成本高，導致短期內(nèi)無法滿足用戶亟待解決的網(wǎng)絡(luò)使用需求。

（2）4G LTE微型直放站安裝。通過微型直放站放大信號，對投訴用戶居所進行覆蓋，臨時解決單個用戶4G LTE網(wǎng)絡(luò)使用問題，但微型直放站維修率較高，一旦出現(xiàn)設(shè)備故障容易對周邊形成干擾，影響其他用戶正常使用，加大網(wǎng)絡(luò)干擾排查的難度。

在高層建筑物中，高層用戶業(yè)務(wù)使用問題主要是覆蓋問題，為了解決這一問題，尋找一種針對高層建筑覆蓋的特型窄波天線，對其高層覆蓋性能進行研究，掌握該類天線的覆蓋特性，根據(jù)其覆蓋特性將研究成果應(yīng)用到實際網(wǎng)絡(luò)中，解決中高層網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題。

1 研究方法

1.1 研究對象

本次研究以DENGYO天線APU20-171XSNSH為對象，其覆蓋特點是水平波瓣與垂直波瓣接近相同、旁瓣以及后瓣較小，覆蓋收斂較好，應(yīng)用場景類型較適合高層樓宇，可有效控制覆蓋范圍，避免旁瓣信號對周圍無線覆蓋環(huán)境的污染。如圖2、圖3所示。

圖2 天線覆蓋方向圖

圖3 天線電氣參數(shù)

1.2 研究方法

本次窄波天線覆蓋性能研究，將選擇天線極限覆蓋距離300m左右的場景進行研究，另外再選擇符合天線覆蓋要求的場景進行研究。通過多場景研究更多地了解該特型天線在不同場景下的覆蓋性能。

具體研究方法步驟為：

（1）選取合適的場景進行研究，場景要求為已建LTE站點，傳播方向上存在高層建筑；

（2）對現(xiàn)有4G LTE站點天線進行勘察，記錄基礎(chǔ)工程參數(shù)后拆除，安裝特型窄波天線，并按照天線掛高、覆蓋距離等參數(shù)計算天線上抬角，設(shè)定天線上抬角；

（3）天線安裝設(shè)定好方位角，上抬角后，對目標覆蓋高層進行CQT測試，研究天線覆蓋特性。

2 測試驗證

2.1 場景選擇

2.1.1 大于300m場景

根據(jù)天線覆蓋所需條件，進行場景選擇。經(jīng)過篩選，將覆蓋場景設(shè)定在LTE站點現(xiàn)代之星_50小區(qū)，高層建筑覆蓋目標為尚城綠園內(nèi)高層住宅：19、20、21棟。

研究參數(shù)設(shè)定，如圖4所示。

通過現(xiàn)場勘察，將天饋工程參數(shù)設(shè)定為：方位角195度（小于規(guī)定入射45度），上傾角：10度，利用天饋3dB半功率角的下波瓣覆蓋。

圖4 （大于300m場景）研究參數(shù)設(shè)定示意圖

目標覆蓋場景，如圖5所示：

圖5 （大于300m場景）覆蓋目標

2.1.2 大于100m小于200m場景

通過勘察篩選，將大于100m小于200m覆蓋場景設(shè)定為4G LTE站點市政公司覆蓋婦幼保健醫(yī)院。

研究參數(shù)設(shè)定，如圖6所示。

通過對現(xiàn)場參數(shù)計算，在窄波天線平打（機械傾角為0度）時，垂直半功率角將在距離天線156m的樓棟上覆蓋54m，此高度已經(jīng)覆蓋目標建筑物1/3，旁瓣可能會對地面以及周圍道路產(chǎn)生影響。故利用窄波天線下瓣覆蓋較合理，將窄波天線上傾角設(shè)定為10度。

圖6 （大于100m小于200m場景）研究參數(shù)設(shè)定示意圖

目標覆蓋場景，如圖7所示：

圖7 （大于100m小于200m場景）覆蓋目標

2.1.3 綜合場景

通過勘察篩選，將嘉德花園作為特型天線覆蓋研究對象。區(qū)政府LTE站點對嘉德花園樓棟覆蓋場景較為全面，既存在大于100m小于200m場景，也存在大于50m小于100m場景。天線覆蓋方向正對15棟和19棟，并對兩側(cè)樓棟12棟以及18棟進行CQT測試研究。

研究參數(shù)設(shè)定，如圖8所示。

通過對現(xiàn)場參數(shù)計算，在窄波天線平打（機械傾角為0度）時，垂直半功率角將在距離天線135m的樓棟上覆蓋46m，下半功率波瓣將覆蓋23m高度，距離地面只有10m。底層覆蓋目前主要利用宏站進行覆蓋，為了避免窄波天線在底層以及道路上的覆蓋，設(shè)定窄波上傾角為10度。

圖8 （綜合場景）研究參數(shù)設(shè)定示意圖

目標覆蓋場景，如圖9所示：

圖9 （綜合場景）覆蓋目標

2.2 測試結(jié)果

2.2.1 尚城綠園（大于300m場景）測試結(jié)果

各樓棟占用特型天線小區(qū)（PCI：280）RSRP（單位：dBm）分布統(tǒng)計如表1所示。

（數(shù)據(jù)搜集說明：天饋調(diào)整后，測試主要在住戶門外、走道等公共區(qū)域進行1分鐘以上的遍歷測試，獲取覆蓋場強，后臺分析軟件進行統(tǒng)計平均。下同。）

表1 特型天線扇區(qū)在各樓層覆蓋統(tǒng)計表（大于300m場景）

21F -102 -87 -86 -92 -106 20F -96 -108 -97 -96 -92 19F -107 -90 -84 -87 -111 18F -95 -109 -96 -97 -94 17F -105 -84 -88 -95 -108 16F -90 -95 -100 -108 -98 15F -105 -87 -92 -93 -106 14F -91 -102 -108 -100 13F -112 -86 -95 -94 -107 12F -91 -88 -109 -109 11F -109 -89 -103 -110 10F -99 -102 -112 -107 9F -110 -90 -102 -107 8F -98 -106 -115 -122 7F -100 -98 6F -92 -92 -123 5F -107 4F -103 3F 2F -105 1F

從整體測試RSRP分布分析：

（1）主要覆蓋目標樓宇19～21棟，利用特型天線下半波瓣覆蓋，覆蓋能力收斂于6樓；

（2）旁瓣在較近的16棟收斂效果較差；在距離較遠的18棟旁瓣收斂較好；

（3）通過場強分析，該場景下，垂直方向：特型天線覆蓋高度為152m；水平方向：特型天線覆蓋長度為160m。

2.2.2 婦幼保健醫(yī)院（大于100m小于200m場景）測試結(jié)果

各樓層占用特型天線小區(qū)（PCI：75）RSRP（單位：dBm）分布統(tǒng)計如表2所示。

表2 特型天線扇區(qū)在各樓層覆蓋統(tǒng)計表（大于100m小于200m場景）

8F -89 -83 -89 -85 7F -86 -80 -84 -87 6F 手術(shù)、實驗室不允許測試5F 4F -86 手術(shù)、實驗室不允許測試3F -110 -107 -117 2F 1F

通過對婦幼保健醫(yī)院住院部測試數(shù)據(jù)分析：

（1）特型天線在測試樓棟內(nèi)覆蓋能力主要分布在4樓以上（4～18樓）；

（2）在中距離（100m～200m）場景下，特型天線在目標建筑物內(nèi)整體覆蓋良好，垂直覆蓋距離上收斂于4樓。

2.2.3 嘉德花園（綜合場景）測試結(jié)果

各樓棟占用特型天線小區(qū)（PCI：291）RSRP（單位：dBm）分布統(tǒng)計如表3所示。

表3 特型天線扇區(qū)在各樓層覆蓋統(tǒng)計表（綜合場景）

16F -95 -99 -99 15F -92 -88 -93 14F -91 -95 -93 13F -90 -93 -90 12F -96 -99 -94 11F -94 -93 10F -105 -90 -93 9F -92 -96 -99 8F -101 -91 7F -98 6F -96 -109 -96 5F -98 -99 -95 4F -93 -108 -99 3F -110 2F -107 -110 -113 1F

通過對嘉德花園綜合場景測試研究如下：

（1）特型天線下調(diào)整后覆蓋較普通天線覆蓋強；

（2）主測試樓棟15棟、19棟樓層基本都占用特型天線信號；兩側(cè)樓棟中距離較近的12棟70%的樓層占用特型天線信號，較遠的18棟基本無占用；

（3）通過場強分析，該場景下，垂直方向：特型天線覆蓋高度為120m+（估算）；水平方向：特型天線覆蓋長度為160m。

2.3 結(jié)論

通過對特型天線的場景分類研究對比，特型天線由于其較好的收斂性，不易產(chǎn)生覆蓋泄露，能夠?qū)Ω邔有^(qū)形成有效覆蓋，解決中高層用戶覆蓋問題。其建設(shè)周期短于室分建設(shè)周期，建設(shè)成本低于室分建設(shè)成本。

3 經(jīng)驗總結(jié)

3.1 傳統(tǒng)天線與特型天線對比

以嘉德花園為例將特型天線與普通天線進行覆蓋對比，統(tǒng)計表如表4所示。

表4 特型天線與普通天線在各樓層覆蓋統(tǒng)計對比表（綜合場景）（普通天線與特型天線工程參數(shù)一致，天線主打方向：15棟、19棟）

從上表可以看出，特型窄波天線能夠有效解決中、高層覆蓋問題：

（1）普通天線的旁瓣覆蓋寬度大于特型窄波天線。

（2）在垂直覆蓋方向上的RSRP分布，特型天線覆蓋強度強于普通天線。

3.2 整體使用結(jié)論

3類場景的特型天線CQT測試分析結(jié)論如下：

（1）通過對主覆蓋樓棟以及輔覆蓋樓棟測試，特型天線在垂直平面以及水平面覆蓋距離基本一致；

（2）通過對這3類場景分析研究，該天線覆蓋較適合小于200m以下場景；

（3）特型天線在下瓣上某個點會存在突變過程，下波瓣邊緣收斂性較好；

（4）該類型天線可用在室內(nèi)分布系統(tǒng)無法建設(shè)時的補充方案，保證用戶深度覆蓋需求。

4 結(jié)束語

綜上所述，高層建筑深度覆蓋方案模型，可利用已建LTE站點天面，更換特型窄波天線，將LTE扇區(qū)進行分裂，一個扇區(qū)負責目標樓棟的底層覆蓋以及周邊道路覆蓋，一個扇區(qū)負責中高層樓棟的深度覆蓋，可同時解決垂直維度以及水平維度覆蓋。