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(guò)程中解決室內(nèi)用戶投訴的方法有限，一是解決周期長(zhǎng)；二是容易引入新的問(wèn)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(fù)雜、建設(shè)周期長(zhǎng)、投入成本高，導(dǎo)致短期內(nèi)無(wú)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(guò)微型直放站放大信號(hào)，對(duì)投訴用戶居所進(jìn)行覆蓋，臨時(shí)解決單個(gè)用戶4G LTE網(wǎng)絡(luò)使用問(wèn)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(duì)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(wèn)題主要是覆蓋問(wèn)題，為了解決這一問(wèn)題，尋找一種針對(duì)高層建筑覆蓋的特型窄波天線，對(duì)其高層覆蓋性能進(jìn)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(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，解決中高層網(wǎng)絡(luò)覆蓋問(wèn)題。

1 研究方法

1.1 研究對(duì)象

本次研究以DENGYO天線APU20-171XSNSH為對(duì)象，其覆蓋特點(diǎn)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(chǎng)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(hào)對(duì)周圍無(wú)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(chǎng)景進(jìn)行研究，另外再選擇符合天線覆蓋要求的場(chǎng)景進(jìn)行研究。通過(guò)多場(chǎng)景研究更多地了解該特型天線在不同場(chǎng)景下的覆蓋性能。

具體研究方法步驟為：

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

（2）對(duì)現(xiàn)有4G LTE站點(diǎn)天線進(jìn)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(jì)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(duì)目標(biāo)覆蓋高層進(jìn)行CQT測(cè)試，研究天線覆蓋特性。

2 測(cè)試驗(yàn)證

2.1 場(chǎng)景選擇

2.1.1 大于300m場(chǎng)景

根據(jù)天線覆蓋所需條件，進(jìn)行場(chǎng)景選擇。經(jīng)過(guò)篩選，將覆蓋場(chǎng)景設(shè)定在LTE站點(diǎn)現(xiàn)代之星_50小區(qū)，高層建筑覆蓋目標(biāo)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)景）研究參數(shù)設(shè)定示意圖

目標(biāo)覆蓋場(chǎng)景，如圖5所示：

圖5 （大于300m場(chǎng)景）覆蓋目標(biāo)

2.1.2 大于100m小于200m場(chǎng)景

通過(guò)勘察篩選，將大于100m小于200m覆蓋場(chǎng)景設(shè)定為4G LTE站點(diǎn)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(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)計(jì)算，在窄波天線平打（機(jī)械傾角為0度）時(shí)，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(biāo)建筑物1/3，旁瓣可能會(huì)對(duì)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(chǎng)景）研究參數(shù)設(shè)定示意圖

目標(biāo)覆蓋場(chǎng)景，如圖7所示：

圖7 （大于100m小于200m場(chǎng)景）覆蓋目標(biāo)

2.1.3 綜合場(chǎng)景

通過(guò)勘察篩選，將嘉德花園作為特型天線覆蓋研究對(duì)象。區(qū)政府LTE站點(diǎn)對(duì)嘉德花園樓棟覆蓋場(chǎng)景較為全面，既存在大于100m小于200m場(chǎng)景，也存在大于50m小于100m場(chǎng)景。天線覆蓋方向正對(duì)15棟和19棟，并對(duì)兩側(cè)樓棟12棟以及18棟進(jìn)行CQT測(cè)試研究。

研究參數(shù)設(shè)定，如圖8所示。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)計(jì)算，在窄波天線平打（機(jī)械傾角為0度）時(shí)，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(jìn)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(chǎng)景）研究參數(shù)設(shè)定示意圖

目標(biāo)覆蓋場(chǎng)景，如圖9所示：

圖9 （綜合場(chǎng)景）覆蓋目標(biāo)

2.2 測(cè)試結(jié)果

2.2.1 尚城綠園（大于300m場(chǎng)景）測(cè)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(jì)如表1所示。

（數(shù)據(jù)搜集說(shuō)明：天饋調(diào)整后，測(cè)試主要在住戶門(mén)外、走道等公共區(qū)域進(jìn)行1分鐘以上的遍歷測(cè)試，獲取覆蓋場(chǎng)強(qiáng)，后臺(tái)分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均。下同。）

表1 特型天線扇區(qū)在各樓層覆蓋統(tǒng)計(jì)表（大于300m場(chǎng)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(cè)試RSRP分布分析：

（1）主要覆蓋目標(biāo)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(yuǎn)的18棟旁瓣收斂較好；

（3）通過(guò)場(chǎng)強(qiáng)分析，該場(chǎng)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(zhǎng)度為160m。

2.2.2 婦幼保健醫(yī)院（大于100m小于200m場(chǎng)景）測(cè)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(jì)如表2所示。

表2 特型天線扇區(qū)在各樓層覆蓋統(tǒng)計(jì)表（大于100m小于200m場(chǎng)景）

8F -89 -83 -89 -85 7F -86 -80 -84 -87 6F 手術(shù)、實(shí)驗(yàn)室不允許測(cè)試5F 4F -86 手術(shù)、實(shí)驗(yàn)室不允許測(cè)試3F -110 -107 -117 2F 1F

通過(guò)對(duì)婦幼保健醫(yī)院住院部測(cè)試數(shù)據(jù)分析：

（1）特型天線在測(cè)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(chǎng)景下，特型天線在目標(biāo)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(chǎng)景）測(cè)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(jì)如表3所示。

表3 特型天線扇區(qū)在各樓層覆蓋統(tǒng)計(jì)表（綜合場(chǎng)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(guò)對(duì)嘉德花園綜合場(chǎng)景測(cè)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(qiáng)；

（2）主測(cè)試樓棟15棟、19棟樓層基本都占用特型天線信號(hào)；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(hào)，較遠(yuǎn)的18棟基本無(wú)占用；

（3）通過(guò)場(chǎng)強(qiáng)分析，該場(chǎng)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(zhǎng)度為160m。

2.3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)特型天線的場(chǎng)景分類研究對(duì)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(wèn)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(yàn)總結(jié)

3.1 傳統(tǒng)天線與特型天線對(duì)比

以嘉德花園為例將特型天線與普通天線進(jìn)行覆蓋對(duì)比，統(tǒng)計(jì)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(jì)對(duì)比表（綜合場(chǎng)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(wèn)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(qiáng)度強(qiáng)于普通天線。

3.2 整體使用結(jié)論

3類場(chǎng)景的特型天線CQT測(cè)試分析結(jié)論如下：

（1）通過(guò)對(duì)主覆蓋樓棟以及輔覆蓋樓棟測(cè)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(guò)對(duì)這3類場(chǎng)景分析研究，該天線覆蓋較適合小于200m以下場(chǎng)景；

（3）特型天線在下瓣上某個(gè)點(diǎn)會(huì)存在突變過(guò)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(wú)法建設(shè)時(shí)的補(bǔ)充方案，保證用戶深度覆蓋需求。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，高層建筑深度覆蓋方案模型，可利用已建LTE站點(diǎn)天面，更換特型窄波天線，將LTE扇區(qū)進(jìn)行分裂，一個(gè)扇區(qū)負(fù)責(zé)目標(biāo)樓棟的底層覆蓋以及周邊道路覆蓋，一個(gè)扇區(qū)負(fù)責(zé)中高層樓棟的深度覆蓋，可同時(shí)解決垂直維度以及水平維度覆蓋。