LTE精准覆盖方法研究

2018-06-19董建孙明珠

电信工程技术与标准化 2018年6期

关键词：波瓣楼体倾角

董建，孙明珠

(1 中国联合网络通信有限公司黑龙江省分公司，哈尔滨 150001；2 中国移动通信集团设计院有限公司黑龙江分公司，哈尔滨 150080）

基于COST 231-Hata无线传播模型，根据小区分布天线的覆盖特点，开发深度覆盖精准优化工具，进行了现场覆盖电平的测试，增加了不同覆盖场景的穿透损耗修正因子，真正做到了精准覆盖规划与优化，大大提高了优化效率。

1 研究背景

1.1 无线传播模型

欧洲研究委员会（陆地移动无线电发展）COST 231传播模型小组建议，根据Okumura-Hata模型，利用一些修正项使频率覆盖范围从1 500 MHz扩展到2 000 MHz，所得到的传播模型表达式称为COST 231-Hata模型，如图1所示。它通过对较高频段的Okumura传播曲线进行分析，得到基本传播损耗中值公式：

图1 COST 231-Hata模型示意图

1.2 模型改造

将COST 231-Hata模型改造为适合覆盖楼宇的小区分布天线使用，需要将天线挂高等效为天线距楼宇建筑物的水平距离，移动台（终端）天线高度等效为1 m。

2 模型验证

2.1 现场试验

图2 小区分布天线现场测试示意图

如图2所示，BookRRU挂高3 m，仰角15°，选取天线天线垂直方向图波束宽度(3 dB)＝30°，天线天线水平方向图波束宽度(3 dB)＝65°，天线发射功率(W)=2×10 W，天线增益(dB) =11 dB，分别针对30 m、40 m、50 m、60 m和70 m距离对覆盖6、7、8、9、10、11单元，天线正对第8、9单元，逐层进行覆盖能力验证测试。测试地点为楼梯间。

2.2 测试数据与计算结果对比

根据实际天线的选型、楼间距、覆盖区域等现场条件，输入以下参数作为计算模型的建模架构数据，各项天线参数可灵活输入，包括天线垂直/水平方向图波束宽度、天线发射功率、增益等由天线型号决定，天线距建筑物距离、挂高、上/下倾角等由现场具体选点方案决定，建筑物穿透损耗由建筑物的材质构造决定。

如表1所示，测试结果与模型计算结果误差均值为2.5 dBm，误差小于3 dBm的样本率为90%＞85%，认定本模型准确有效。

3 双天线联合精准覆盖规划应用举例

应用两副天线覆盖一座楼高70 m的楼体，在对面楼顶70 m高处布放天线1，对目标楼体高层部分进行覆盖；在对面楼一层缓台3 m高处布放天线2，对目标楼体低层部分进行覆盖；在以往的方案中，只能对覆盖效果进行估计，再通过施工后测试进行验证。

应用了本文开发的精准覆盖工具，可以很直观地通过两幅天线的上下倾角的匹配调整，得到精准的天线布放方案。

如图3所示：纵轴为楼体立面高度，横轴为天线距建筑物的水平距离；右侧点代表天线的距楼体的水平距离为60 m，挂高为70 m和3 m的两面天线；天线1采用下倾角（-15°），天线2采用上倾角（13°），能够对70 m高的楼体全覆盖，中间红色线代表主波瓣传播方向，覆盖楼体高度分别为17 m和54 m；红色线上方蓝54色线代表上波瓣传播方向，覆盖楼体高度分别为35 m和70 m；红色线下方绿色线代表下波瓣传播方向，覆盖楼体高度分别为1 m和35 m。

图3 双天线联合精准覆盖垂直方向覆盖范围示意图

表1 主波瓣中心点计算值与测试值对比表（天线水平距离30～80 m,取3 m/层）

图4 建筑物露面覆盖区域和强度示意图

如图4所示：纵轴为楼体立面高度，横轴为距主瓣中心点楼体宽度；中心红色点代表两副天线主波瓣穿透楼体的计算场强RSRP为-82 dBm；上方蓝色点代表天线上波瓣覆盖楼体边际线，最高处穿透楼体的计算场强RSRP分别为-85 dBm和-87 dBm；下方绿色点代表天线下波瓣覆盖楼体边际线，最低处穿透楼体的计算场强RSRP分别为-87 dBm和-85 dBm；左右两侧的橙色点代表天线左右波瓣覆盖楼体左右跨度为40 m，穿透楼体的计算场强RSRP为-88 dBm。