层层通智能天线解决TD-LTE无线网络高层建筑覆盖

2015-07-03王天石李晓明刘旸赵威

电信工程技术与标准化 2015年9期

王天石，李晓明，刘旸，赵威

（1 中国移动通信集团设计院有限公司河北分公司，石家庄，050021；2 中国移动通信集团河北有限公司，石家庄 050021)

1 引言

中国移动经过4G前三期工程的建设，已基本实现了市区、县城、乡镇室外的连续覆盖以及农村的热点覆盖，随着4G用户量的不断提高，4G业务的不断普及，用户对于4G网络室内深度覆盖提出了更高的要求。单一的TD-LTE室内覆盖规划方案难以适应各种复杂室内场景。TD-LTE 室内覆盖规划需要根据各种场景的网络现状和建设条件，因地制宜地进行方案规划。根据覆盖方式和信号来源的不同，可以将室内覆盖分为3种方式：第一种是通过设置室外基站对室内进行覆盖；第二种是通过RRU作为信号源，采用有源电子器件或无源电子器件进行信号发射的电子系统进行室内覆盖；第3种是安装室内微基站进行室内覆盖[1]。

传统宏站覆盖室内的方案对于30m以上的高层建筑的高层部分无法实现有效覆盖，而采用室外微基站覆盖室内方案，虽然可以通过小区合并技术覆盖连片居民小区，但对于连片高层小区也无法实现覆盖；采用分布系统方案进行覆盖，对于系统容量和峰值传输速率都可得到提高，但是存在施工难度大、物业难协调和投资成本高的问题；而安装室内微基站可快速建网，但有缘设备增多，增加了后期维护工作量。3 种室内覆盖方案在工程技术应用特点和应用场景方面各有优势，各方面的综合比较如表1所示[2]。层层通解决方案针对高层室内深度覆盖问题，定制解决方案，可以有效的改善高层覆盖水平，并且相对于双路室分系统，可节约投资40%左右。也可作为高层深度覆盖临时解决方案，适用于对LTE有迫切需求的物业点。本方案建设周期短，能够快速部署，可迅速提升用户感知[3]。

2 层层通高层覆盖解决方案

层层通高层覆盖解决方案适用部署场景为：第一，待覆盖物业点为高层板楼，针对由于周边宏站无法覆盖高层室内所形成的弱覆盖问题。第二，可作为高层深度覆盖临时解决方案，适用于对LTE有迫切需求的物业点。本方案建设周期短，能够快速部署，可迅速提升用户感知。

表1 3种室内覆盖方案比较

适用站址选取建议：建议优先选择一个典型场景作为示范点进行应用，后期逐步推广重点选取高层建筑作为覆盖对象，若楼体很宽，需根据实际情况划分为多个小区覆盖，合理选择天线的安装位置，避免阻挡，从控制干扰和覆盖能力考虑，天线的位置距离覆盖楼宇的距离建议40～80 m；从控制干扰考虑，层层通覆盖方案可选择低站上打覆盖楼宇和平层楼顶下打覆盖楼宇，并合理调试波形。

层层通高层覆盖解决方案不单纯是依靠主设备能力对特定场景进行有效覆盖，其实施方案包括前期需求分析、需覆盖站址摸底排查、前期网络测试、解决方案制定和后期优化服务的综合解决方案。

3 实施案例

对待覆盖物业点进行了前期测试，确定本次覆盖主要解决楼宇高层弱覆盖问题。如图1所示。

图1 拟定覆盖住宅楼

测试场景基础信息：覆盖楼宇楼高85 m；测试天线安装位置为售楼处4层天台，挂高10 m；天线距离覆盖大楼中心位置60 m；与大楼法线夹角20°。本次测试楼宇公共区域的2、7、14、21和28层，以及10层入户测试。

3.1 4G覆盖测试

本测试对比闭站、层层通覆盖方案和普通天线覆盖方案3种情况下的RSRP和SINR两个参数。为更好的说明高层的覆盖能力，数据选取28层覆盖情况如图2和图3所示。

分析：从数据表征可以知晓，未覆盖前测试场景无法接入4G网络。针对高层深度覆盖场景，覆盖指标上，普通天线覆盖方案不如层层通覆盖方案，在最高楼层，虽然普通天线覆盖方案本身增益上有6dB的优势，但还是无法实现对覆盖楼宇一侧房间的覆盖目标，主要原因是普通天线不是为解决高层覆盖设计的，在高层出现弱覆盖区域。特别是SINR指标层层通覆盖方案相比普通天线明显有提升。

3.2 4G入户测试

图2 RSRP对比

本测试对比闭站、层层通覆盖方案覆盖和普通天线覆盖3种情况下的RSRP和SINR两个参数。通过入户测试更好的体现用户感知，覆盖情况如图4和图5所示。

分析：10层未覆盖前，覆盖指标差，干扰较强。两种天线覆盖后网络性能有提升。两种天线覆盖后发现在南北通透的户型可以实现完全覆盖，并且干扰参数优越。主要原因是用户家中的窗口比公共走廊要大很多，穿损小，且多径效应较好。

3.3 层层通覆盖方案与普通天线覆盖方案4G DT测试

本测试对比层层通覆盖方案覆盖和普通天线覆盖两种情况下的SINR参数。测试路线详见图6所示。

由于本次DT测试目的在于看对高层楼宇覆盖后对周边道路的干扰问题，对比发现层层通覆盖方案干扰控制远远优于普通天线覆盖方案，分析原因是由于普通天线水平波瓣较宽，覆盖大楼很难遮挡天线电磁场外泄，对道路形成干扰。

层层通覆盖方案SINR-3 dB指标：95%；普通天线覆盖方案SINR-3 dB指标：90%。

4 4G数据对比分析总结

影响4G覆盖的主要因素为：天线安装位置、天线口功率、天线挂高和使用频段、不但关心RSRP参数还要关心SINR指标等设计因素，以及楼体内的户型结构公共空间材质、木门数量和窗口尺寸等损耗因素，因此本方案测试结果可以客观反映针对本场景的性能提升，可以实现临窗一侧房间覆盖。对于背离天线侧的住户建议采用正反对打覆盖。而普通天线覆盖方案无法实现高层的覆盖要求，且普通天线覆盖方案对周边道路的SINR指标影响较大。层层通覆盖方案同时具备2G/3G/4G功能，传统FAD天线只具备4G功能，因此在目前移动天面紧张、四网协同情况下，更具优势。