（中國電信股份有限公司福建省分公司，福建 福州 350001）

0 引言

5G Massive MIMO 的多天線陣列系統(tǒng)增加了垂直維的自由度，可靈活調(diào)整水平維和垂直維的波束形狀。5G支持基于Beam Sweeping 的廣播信道波束賦型，由多個窄波瓣波束輪發(fā)，形成寬波束覆蓋效果，進一步提升了立體覆蓋能力。在不同的覆蓋場景下，通過多種廣播波束權(quán)值配置，生成不同組合的賦型波束，不同組合具有不同的傾角、方位角、水平波寬、垂直波寬，能夠滿足不同場景的覆蓋要求，為網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)化提供了新的思路和手段。目前普遍采用廠家默認(rèn)的Pattern，僅在單站和簇優(yōu)化過程中根據(jù)測試情況進行Pattern 的局部優(yōu)化。

為探索不同場景Pattern 最優(yōu)配置，指導(dǎo)和支撐5G規(guī)劃與優(yōu)化，本項目在不同場景下開展Pattern 權(quán)值尋優(yōu)，并驗證輸出不同場景下的5G 天線權(quán)值推薦值。

1 廣播波束Pattern 介紹

1.1 波束管理介紹

波束管理主要分為小區(qū)級廣播信道波束管理以及用戶級波束管理。對于小區(qū)級波束管理，5G NR 的廣播波束為N 個方向固定的窄波束，相較于LTE TDD 用一個寬廣播波束覆蓋整個小區(qū)，NR 能夠通過在不同時刻發(fā)送不同方向的窄波束完成小區(qū)的廣播波束覆蓋。UE 掃描每個窄波束來獲得最優(yōu)波束，完成同步和系統(tǒng)消息解調(diào)。如圖1所示。

圖1 NR TDD廣播波束掃描范圍

1.2 立體覆蓋波束

5G MassiveMIMO 天線的一個顯著特征是可以調(diào)整天線權(quán)值與波束賦形技術(shù)來調(diào)整廣播波束的水平波寬、垂直波寬、方位角和下傾角，以此來得到特定的覆蓋效果。目前，各廠家設(shè)備均支持一種默認(rèn)配置的廣播波束覆蓋和多種典型的廣播波束覆蓋場景。在不同的覆蓋場景下，廣播波束有不同的傾角、方位角、水平波寬、垂直波寬。通過靈活配置不同的廣播波束覆蓋場景，能夠解決不同場景下小區(qū)覆蓋受限以及鄰區(qū)干擾等問題。

圖2 天線波形示意圖

圖2是三種不同波束寬度組合天線波形示意圖：第一種水平波寬較大垂直波寬小，對平面有較廣的覆蓋；第二種水平波寬小水平面覆蓋窄；第三種水平和垂直波寬較大，對于水平和垂直面覆蓋都有較好的覆蓋。通過改變水平波寬與垂直波寬可以實現(xiàn)特定的覆蓋類型。

2 現(xiàn)網(wǎng)Pattern 尋優(yōu)驗證和應(yīng)用

2.1 測試場景選取

根據(jù)5G 天線權(quán)值波束覆蓋方案與天線權(quán)值建議，將密集城區(qū)的場景劃分為以下三類主要場景：

（1）水平宏覆蓋場景，即一般城區(qū)，主要是老式居民樓，區(qū)域內(nèi)樓層高度介于6-10層，高度為20-30 m 之間。樓間距約為20 m。該種場景5G 基站覆蓋范圍主要保證水平宏覆蓋，站高35 m，站間距約400 m，垂直方向能滿足低矮建筑（30-35 m，樓間距約為20 m）的淺層覆蓋。

（2）中低層混合場景，主要以中低層（小于60 m）建筑為主，需要兼顧高低建筑物的覆蓋需求差異。

（3）高層建筑場景，即高層（大于60 m）建筑室內(nèi)立體覆蓋需按照如下原則選取測試區(qū)域：5G 已開通，且包含的場景豐富（包含高樓、商場、開闊道路、廣場等）。如圖3所示。

圖3 三種場景選?。―T紅線、CQT樓宇黃點）

2.2 基于仿真平臺尋優(yōu)天線權(quán)值

本次對于不同場景，采用網(wǎng)規(guī)權(quán)值規(guī)劃工具（Smart Hippo 和ACP）分別輸出天線權(quán)值規(guī)劃建議，并通過現(xiàn)場測試驗證與總結(jié)輸出不同場景權(quán)值設(shè)置建議。工具輸出方案如下：

（1）水平宏覆蓋場景輸出方案。如表1所示。

表1 水平宏覆蓋場景方案

（2）低層混合場景輸出方案。如表2所示。

表2 中低層場景方案

（3）高層覆蓋場景對比方案。如表3所示。

2.3 現(xiàn)場測試驗證方案

現(xiàn)場測試驗證權(quán)值更換前后的覆蓋改善情況，分別測試權(quán)值更改前及更改后各個權(quán)值的室內(nèi)外覆蓋情況。室外主要進行道路測試，室內(nèi)針對高樓的各層（低、中、高層）進行測試。

2.3.1 DT 測試評估分析

（1）水平宏覆蓋場景7波束方案更優(yōu)；該場景下優(yōu)選7B-H65V6與7B-H45V12兩種方案。

表4 DT測試結(jié)果對比

（2）中低層混合場景7波束方案效果最佳，同時7波束H45V12、H65V6、H65V12 方案均優(yōu)于單波束的H65V6方案。

（3）高層建筑場景7波束（H65V25）與7波束（H45V25）總體覆蓋效果差異不大，均優(yōu)于單波束的H65V6方案。

2.3.2 CQT 測試評估分析

表5 CQT測試結(jié)果對比

（1）水平宏覆蓋場景，7 波束方案最佳。7 波束（H65V6、H45V12）效果均明顯優(yōu)于單波束的H65V6方案。

（2）中低層混合場景，7 波束方案最佳。7 波束（H45V12、H65V6、H65V12）效果均明顯優(yōu)于單波束的H65V6方案。

（3）高層建筑場景，7 波束（H45V25）方案最佳。7波束（H45V25）與7波束（H65V25）效果均明顯優(yōu)于單波束的H65V6方案。

2.4 驗證小結(jié)

通過對不同場景的Pattern 方案評估驗證后，可以得出以下結(jié)論：

（1）水平宏覆蓋場景：7波束方案更優(yōu)；該場景下優(yōu)選7B-H65V6與7B-H45V12兩種方案。

（2）中低層混合場景：7波束方案效果最佳，同時7波束H45V12、H65V6、H65V12 方案均優(yōu)于單波束的H65V6方案。

（3）高層建筑場景：7 波束方案效果最佳，7 波束（H65V25）與7波束（H45V25）總體覆蓋效果差異不大，均明顯優(yōu)于單波束的H65V6方案。CQT 測試結(jié)果7波束（H45V25）方案最佳。7波束（H45V25）與7波束（H65V25）效果均明顯優(yōu)于單波束的H65V6方案。

3 結(jié)束語

結(jié)合本次分場景的Pattern 方案測試結(jié)果，提出三大場景Pattern 初始配置方案建議如下：

（1）水平宏覆蓋場景建議使用7波束的H65V6方案進行初始配置。后續(xù)再根據(jù)DT 優(yōu)化適當(dāng)調(diào)整為7波束的H45V6方案和7波束的H90V6方案等其他方案。

圖4 水平宏覆蓋場景波束典型值

（2）中低層混合場景建議使用7波束的H45V12方案進行初始配置。后續(xù)再根據(jù)DT 優(yōu)化適當(dāng)調(diào)整為7波束的H65V12方案等其他方案。

圖5 中低層覆蓋場景波束典型值

圖6 高層覆蓋場景波束典型值

（3）高層建筑場景建議使用7波束的H45V25方案進行初始配置。后續(xù)再根據(jù)DT 優(yōu)化適當(dāng)調(diào)整為7波束的H65V25方案等其他方案。