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        大張角射燈天線在小區(qū)深度覆蓋場(chǎng)景中的應(yīng)用分析

        2021-03-14 06:14:50趙佳春
        電腦與電信 2021年12期
        關(guān)鍵詞:波瓣住宅小區(qū)樓宇

        趙佳春

        (福建省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司,福建 福州 350000)

        1 引言

        伴隨著移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展,無(wú)線基站隨處可見,公眾對(duì)基站建設(shè)敏感程度也越來(lái)越高,基站選址越來(lái)越困難,大中城市居民樓密集的住宅小區(qū)存在大量弱覆蓋區(qū)域,小區(qū)室內(nèi)LTE網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量差、弱覆蓋等問(wèn)題突出。傳統(tǒng)室分天線即使布放到入戶門口,但因北方城市墻體厚、穿透損耗大的原因,室內(nèi)信號(hào)覆蓋達(dá)不到滿意效果。目前的高層樓宇常用傳統(tǒng)射燈天線、AAU、小站等方式進(jìn)行覆蓋,信源使用多,導(dǎo)致投資造價(jià)高、高層導(dǎo)頻污染、越區(qū)覆蓋等問(wèn)題。大張角射燈天線相比普通射燈天線,垂直半功率角65°,更適合高層住宅小區(qū)垂直方向覆蓋,水平半功率角25°更有利于控制覆蓋范圍,減少信號(hào)泄露,為后續(xù)優(yōu)化工作提供便利。針對(duì)高層小區(qū)(樓高、寬度窄)的特點(diǎn),大張角射燈天線的應(yīng)用能為4G網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的提升提供解決方案。

        2 大張角射燈天線參數(shù)

        大張角射燈天線和普通射燈天線參數(shù)對(duì)比見表1。

        表1 大張角射燈天線和普通射燈天線參數(shù)對(duì)比[1-2]

        大張角射燈天線的特點(diǎn)更適合提升高層住宅小區(qū)的覆蓋效果,其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)為(圖1):

        圖1 大張角射燈天線相對(duì)普通天線覆蓋能力對(duì)比示意圖

        (1)大張角射燈天線:垂直波瓣角65°,垂直方向覆蓋距離更大,水平波瓣角25°覆蓋面積集中且容易控制。

        (2)普通射燈天線:垂直波瓣角30°,一副天線僅能覆蓋約10~15層高樓宇,水平波瓣約65°,室分信號(hào)泄露不易控制。

        3 鏈路預(yù)算

        根據(jù)COST 231-Hata模型估算住宅小區(qū)場(chǎng)景最大鏈路損耗,模型的適用條件[3]:

        使用頻段f:1500~2000MHz;

        基站天線有效高度hb為30~200米;

        移動(dòng)臺(tái)天線高度hm為1~10米;

        通信距離為1~20km;

        傳播損耗公式:

        其中:d的單位為km,f的單位為MHz;hb、hm為基站、移動(dòng)臺(tái)天線有效高度,單位為米;基站天線有效高度計(jì)算:設(shè)基站天線離地面的高度為hs,基站地面的海拔高度為hg,移動(dòng)臺(tái)天線離地面的高度為hm,移動(dòng)臺(tái)所在位置的地面海拔高度為hmg。則基站天線的有效高度hb=hs+hg-hmg,移動(dòng)臺(tái)天線的有效高度為hm。

        a(hm)——移動(dòng)臺(tái)天線高度修正因子

        Cm——城市修正因子

        鏈路預(yù)算考慮25dB的穿透損耗(1堵墻),住宅小區(qū)采用1800M頻段覆蓋,天線掛高100米,計(jì)算得室外站覆蓋半徑130米。

        一副大張角射燈天線理論上可覆蓋高度為30層(100米)左右,設(shè)計(jì)建議覆蓋樓層25~35層為宜,主要增強(qiáng)中上層的場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度,如樓層過(guò)高會(huì)造成入射角過(guò)大,而影響覆蓋效果。若覆蓋的樓宇間距為50米左右,則覆蓋的水平寬度約25~30米(圖2,圖3)[4]。

        圖2 大張角天線覆蓋能力分析示意圖

        圖3 大張角天線覆蓋能力模擬仿真

        表3為不同樓宇層數(shù)對(duì)應(yīng)的天線覆蓋半徑及極限樓間距。

        表3 不同樓宇層數(shù)對(duì)應(yīng)的天線覆蓋半徑及極限樓間距

        4 大張角射燈天線覆蓋案例

        (1)垂直方向

        樓間距在40~70米之間的樓宇,采用樓頂抱桿安裝大張角射燈天線對(duì)打方式覆蓋;樓間距大于70米或不具備對(duì)打條件的樓宇,利用周邊樓面資源安裝天線對(duì)打覆蓋,或在小區(qū)內(nèi)部采用燈桿安裝大張角天線向上覆蓋(圖4)。

        圖4 高層樓宇小區(qū)覆蓋方案

        表2 最大路徑損耗

        (2)水平方向

        水平方向上,天線布放數(shù)量應(yīng)根據(jù)天線參數(shù)、輸出功率、樓體寬度、樓間距等綜合考慮。

        單副天線水平覆蓋寬度=(樓間距/cot下傾角)*tan(水平半功率角/2)*2

        樓間距:30~70米;

        下傾角:0~45°

        水平半功率角:25°

        寬度40米(1~2個(gè)單元)的樓宇,樓間距30~50米時(shí),一般設(shè)置2副天線;樓間距50米以上時(shí),一般設(shè)置1副天線。

        寬度60米(2~3個(gè)單元)的樓宇,樓間距30米時(shí),一般設(shè)置4副天線;樓間距40米時(shí),一般設(shè)置3副天線,樓間距50~70米時(shí),一般設(shè)置2副天線(表4)。

        表4 天線覆蓋能力

        (3)縱深方向

        縱深方向上,對(duì)于厚度15~20米的薄板樓,可在一側(cè)安裝天線進(jìn)行覆蓋;對(duì)于厚度20米以上的板樓,應(yīng)分別在樓宇前后兩側(cè)安裝天線進(jìn)行覆蓋。

        5 大張角射燈天線覆蓋測(cè)試

        某電信運(yùn)營(yíng)商改善東鴻藝境小區(qū)三期覆蓋,東鴻藝境小區(qū)三期共8棟33層板式高層,樓間距70米,適合采用大張角射燈天線建設(shè)方案(圖5)。

        圖5 大張角天線安裝位置圖

        表5 樓內(nèi)走廊測(cè)試

        圖7 小區(qū)內(nèi)SINR測(cè)試圖

        根據(jù)圖6、7的測(cè)試結(jié)果顯示,RSRP均值-79.51dBm,SINR均值16.45,平均下載速率41.71Mbps,總體達(dá)到覆蓋要求。根據(jù)表6可知,引入大張角射燈天線方案后,平均RSRP比之前提升了約22%,平均SINR提升了超過(guò)1倍。

        圖6 小區(qū)內(nèi)RSRP測(cè)試圖

        表6 開通前后測(cè)試對(duì)比

        6 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,利用大張角射燈天線適合解決25~35層高層小區(qū)深度覆蓋,提升網(wǎng)絡(luò)指標(biāo),提高用戶感知。同時(shí)在方案制定過(guò)程中需注意樓頂環(huán)境差異,RRU安裝位置到射燈天線之間的距離存在較大差異,為減少饋線損耗,一般建議RRU通過(guò)功分器外接射燈天線不超過(guò)兩個(gè),同一覆蓋區(qū)域需要多個(gè)天線時(shí),建議通過(guò)RRU小區(qū)合并等方式降低內(nèi)部干擾。

        高層樓頂對(duì)打時(shí),需要盡可能地將主瓣信號(hào)能量聚集在本小區(qū)內(nèi),特別是沿街樓宇,減少高層信號(hào)對(duì)周邊區(qū)域可能造成的干擾,利用樓宇遮擋控制信號(hào)的覆蓋范圍。

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