大张角射灯天线在小区深度覆盖场景中的应用分析

赵佳春

（福建省邮电规划设计院有限公司，福建 福州 350000）

1 引言

伴随着移动通信技术的飞速发展，无线基站随处可见，公众对基站建设敏感程度也越来越高，基站选址越来越困难，大中城市居民楼密集的住宅小区存在大量弱覆盖区域，小区室内LTE网络质量差、弱覆盖等问题突出。传统室分天线即使布放到入户门口，但因北方城市墙体厚、穿透损耗大的原因，室内信号覆盖达不到满意效果。目前的高层楼宇常用传统射灯天线、AAU、小站等方式进行覆盖，信源使用多，导致投资造价高、高层导频污染、越区覆盖等问题。大张角射灯天线相比普通射灯天线，垂直半功率角65°，更适合高层住宅小区垂直方向覆盖，水平半功率角25°更有利于控制覆盖范围，减少信号泄露，为后续优化工作提供便利。针对高层小区（楼高、宽度窄）的特点，大张角射灯天线的应用能为4G网络质量的提升提供解决方案。

2 大张角射灯天线参数

大张角射灯天线和普通射灯天线参数对比见表1。

表1 大张角射灯天线和普通射灯天线参数对比[1-2]

大张角射灯天线的特点更适合提升高层住宅小区的覆盖效果，其优势主要体现为（图1）：

图1 大张角射灯天线相对普通天线覆盖能力对比示意图

（1）大张角射灯天线：垂直波瓣角65°，垂直方向覆盖距离更大，水平波瓣角25°覆盖面积集中且容易控制。

（2）普通射灯天线：垂直波瓣角30°，一副天线仅能覆盖约10～15层高楼宇，水平波瓣约65°，室分信号泄露不易控制。

3 链路预算

根据COST 231-Hata模型估算住宅小区场景最大链路损耗，模型的适用条件[3]：

使用频段f：1500～2000MHz；

基站天线有效高度hb为30～200米；

移动台天线高度hm为1～10米；

通信距离为1～20km；

传播损耗公式：

其中：d的单位为km，f的单位为MHz；hb、hm为基站、移动台天线有效高度，单位为米；基站天线有效高度计算：设基站天线离地面的高度为hs，基站地面的海拔高度为hg，移动台天线离地面的高度为hm，移动台所在位置的地面海拔高度为hmg。则基站天线的有效高度hb=hs+hg-hmg，移动台天线的有效高度为hm。

a(hm)——移动台天线高度修正因子

Cm——城市修正因子

链路预算考虑25dB的穿透损耗（1堵墙），住宅小区采用1800M频段覆盖，天线挂高100米，计算得室外站覆盖半径130米。

一副大张角射灯天线理论上可覆盖高度为30层（100米）左右，设计建议覆盖楼层25～35层为宜，主要增强中上层的场强强度，如楼层过高会造成入射角过大，而影响覆盖效果。若覆盖的楼宇间距为50米左右，则覆盖的水平宽度约25～30米（图2，图3）[4]。

图2 大张角天线覆盖能力分析示意图

图3 大张角天线覆盖能力模拟仿真

表3为不同楼宇层数对应的天线覆盖半径及极限楼间距。

表3 不同楼宇层数对应的天线覆盖半径及极限楼间距

4 大张角射灯天线覆盖案例

（1）垂直方向

楼间距在40～70米之间的楼宇，采用楼顶抱杆安装大张角射灯天线对打方式覆盖；楼间距大于70米或不具备对打条件的楼宇，利用周边楼面资源安装天线对打覆盖，或在小区内部采用灯杆安装大张角天线向上覆盖（图4）。

图4 高层楼宇小区覆盖方案

表2 最大路径损耗

（2）水平方向

水平方向上，天线布放数量应根据天线参数、输出功率、楼体宽度、楼间距等综合考虑。

单副天线水平覆盖宽度=（楼间距/cot下倾角）*tan（水平半功率角/2）*2

楼间距：30～70米；

下倾角：0～45°

水平半功率角：25°

宽度40米（1～2个单元）的楼宇，楼间距30～50米时，一般设置2副天线；楼间距50米以上时，一般设置1副天线。

宽度60米（2～3个单元）的楼宇，楼间距30米时，一般设置4副天线；楼间距40米时，一般设置3副天线，楼间距50～70米时，一般设置2副天线（表4）。

表4 天线覆盖能力

（3）纵深方向

纵深方向上，对于厚度15～20米的薄板楼，可在一侧安装天线进行覆盖；对于厚度20米以上的板楼，应分别在楼宇前后两侧安装天线进行覆盖。

5 大张角射灯天线覆盖测试

某电信运营商改善东鸿艺境小区三期覆盖，东鸿艺境小区三期共8栋33层板式高层，楼间距70米，适合采用大张角射灯天线建设方案（图5）。

图5 大张角天线安装位置图

表5 楼内走廊测试

图7 小区内SINR测试图

根据图6、7的测试结果显示，RSRP均值-79.51dBm，SINR均值16.45，平均下载速率41.71Mbps，总体达到覆盖要求。根据表6可知，引入大张角射灯天线方案后，平均RSRP比之前提升了约22%，平均SINR提升了超过1倍。

图6 小区内RSRP测试图

表6 开通前后测试对比

6 结语

综上所述，利用大张角射灯天线适合解决25～35层高层小区深度覆盖，提升网络指标，提高用户感知。同时在方案制定过程中需注意楼顶环境差异，RRU安装位置到射灯天线之间的距离存在较大差异，为减少馈线损耗，一般建议RRU通过功分器外接射灯天线不超过两个，同一覆盖区域需要多个天线时，建议通过RRU小区合并等方式降低内部干扰。

高层楼顶对打时，需要尽可能地将主瓣信号能量聚集在本小区内，特别是沿街楼宇，减少高层信号对周边区域可能造成的干扰，利用楼宇遮挡控制信号的覆盖范围。