一种低成本易协调LTE高层住宅覆盖解决方案

2015-07-03董健李晓明王超王荣军

电信工程技术与标准化 2015年12期

董健，李晓明，王超，王荣军

（中国移动通信集团设计院有限公司河北分公司，石家庄 050021）

随着城市化的飞速进展，许多城区内都出现了大量高楼密集的商业区和住宅小区，现有的移动通信无线网络不能对这些区域进行良好覆盖，通常在高层建筑物内安装室内分布系统（即多点布放小天线）实现，但该种方法的缺点是造价高，在实施过程中需要业主配合，工程建设难度大，常因业主限制而无法施工的现象。也有少量的利用室外宏站对室内进行覆盖，但覆盖区域较小，特别是高层覆盖通常不满足网络要求。截至中国移动LTE二期结束，河北移动4G室内分布系统将达到4000余套，其中新建分布系统约占总规模的一成，投资过亿元。可以看出，一方面用户与网络建设存在深度覆盖需求，另一方面室内分布建设量大，而其中物业协调难度大，需要研究并推出一种低成本、易协调的高层住宅覆盖解决方案。

1 晓明天线覆盖高层大楼方案

针对密集市区高层楼宇的室内覆盖，我们提出了一种具有良好通信效果的智能天线及其应用的技术方案，如图1所示。

具体描述如下。

图1 覆盖解决方案

第1步：由运营商提出需要覆盖的场景。

第2步：由设计单位进行前期的现场勘察，看是否能采用本方案解决。

第3步：如果能采用本方案，设计单位协助运营商选择合适的站址、安装前的楼宇内扫频测试与周围的LTE路测。

第4步：由设计单位制定室外天线覆盖室内的完整技术解决方案，包括天线安装位置（挂高、方位角、上或下倾角等）、拟定天线的水平、垂直波束宽度，以及根据运营商所选站点天面提供设计草图等。

第5步：由运营商根据第2、3、4步形成的方案和设计草图，决策是否实施本方案。

第6步：如果运营商决定采取实施本方案，由运营商与设计单位签订实施方案合同。

第7步：运营商与设计单位签订实施方案合同后，由设计单位提供定制天线，由运营商组织施工人员按照实施方案进行天线安装，设计公司提供协助。

第8步：由设计单位与主设备厂商和运营商一起制定详细的测试方案。

第9步：设计单位协助主设备厂商或运营商按测试方案测试。

第10步：设计单位协助针对第9步的初步测试结果，协助调整天线参数使覆盖效果达到最优化，包括了天线参数优化等，协助提供完整的测试报告，协助组织验收，运营商进行站点入网。

可以看出，本方案利用了现有的站址资源，通过利用现有的抱杆，或者通过光纤进入到小区，新建RRU与特色天线，实现了一个RRU加一副天线覆盖一座大楼，极大的节约了投资，更重要的是降低了物业协调难度。对于不能够进入的物业点，例如党政办公楼、难以进入的小区，可以利用临近的宏站址资源，实现室外覆盖室内的LTE覆盖。其中，这里的天线指一种新型天线，见参考文献1，技术细节这里不再赘述。通过实际测试表明，该方案具有可行性，可以作为特定场景的高层楼宇LTE深度覆盖补充方案。

2 网络应用效果

我们选取了有代表性的站点进行了测试，站点1无室内分布的20层写字楼、站点2不能新建室分的13层党政办公楼、站点3市区常见的30层住宅楼。设备厂家分别为中兴、爱立信和华为。

2.1 部分测试数据结果——站点1

对近窗区域的对打点的数据进行统计分析，得到如图2结果，在近窗区域，能够实现覆盖，随着层数的增加场强降低。近天线的半部分写字楼区域有少量隔断，较为空旷。通过打点测试表明（12层打点图如图3所示），可以实现近天线部分区域的深度覆盖和较好的干扰水平。

2.2 部分测试数据结果——站点2

测试结果如表1所示，数据表明，此新型天线及方案实现了一副天线覆盖一幢高层建筑物的目标，覆盖效果很好，解决了网络中的实际问题，LTE下载速率达到室分分布系统覆盖水平，基本可替代这类单薄楼体的室内覆盖系统。对覆盖楼宇周围的小区内道路测试，覆盖也很好；同时进行周边路测，对大网无明显影响。

2.3 部分测试数据结果——站点3

图2 站点1的RSRP分布统计图

图3 站点1的12层打点图

表1 站点2采用室外覆盖室内的方案前后对比

测试单元为2梯4户，测试路线为住户楼道和电梯前过道。开站后，实现了全部1～30层住户楼道的LTE无线宽带接入覆盖。天线正对楼层（9层）的住户过道达到40 Mbit/s；高层（30层）的住户过道可以达到12 Mbit/s；低层（3层）的住户过道可以达到27 Mbit/s。可以推断，临近天线方向实际用户体验将优于测试数据，完全满足室外覆盖室内方案的设想。测试结果表明，高层住宅场景适合新型天线的室外覆盖室内方案。新型天线可以提供水平和垂直方向均较宽的覆盖波形，同时楼体内电磁环境相对独立，可实现具有一定RSRP的覆盖场强，且具有较好SINR效果，使得整体接入速率保持在较好水平。

需要强调的是，针对具体的场景需要进一步的优化参数，如天线方位角、下倾角以及后台的参数，图4给出了站点3的优化前后对比。

3 节约投资对比

针对某高楼楼宇的实际案例进行投资对比分析。采用室分双通道覆盖方案，30层楼宇需要室分造价10～12万，室分RRU8～10个。总费用在18～22万之间。采用本方案只需要一个宏站RRU和一副新型天线，以及相关设计及测试优化等十大步骤，远远小于20万的常规室分投资。需要说明的是，这里的对比尚未增加物业协调成本。因此，可以推断在同等条件下，能够节约投资75%甚至更多。

4 结论

通过多个网络应用表明，本方案具有如下特点：总体上，本方案的建设周期短、投资小、易协调物业。同时便于选择站址与方案推广，由于天线外部接口未变，与当前宏站各厂家的RRU都兼容，与当前宏站的安装方式兼容，此外天线尺寸小便于固定安装，天线尺寸450×310×133（单位：mm）。

通过多个场景应用，本方案建设成本低，投资回收期短，建议部署在以下场景：第一，难以协调，或者进驻成本过大的物业点。即针对之前无法布放室内分布系统的物业点优先考虑本方案。第二，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，可提升用户感知。第三，待覆盖物业点附近具备宏站资源时，优先考虑本方案。这里宏站资源指对面有楼，且具备开通宏站的条件，或者能新建宏站。