侯興華,趙承祖,梁 娟
(1.中國移動通信集團設(shè)計院有限公司安徽分公司,合肥 230041;2.中國移動通信集團安徽有限公司,合肥 230088)
當前,城區(qū)4G 網(wǎng)絡(luò)弱覆蓋多發(fā)生在居民小區(qū),根據(jù)某省全年室分建設(shè)數(shù)量統(tǒng)計,約65%的分布系統(tǒng)建設(shè)是用于解決居民小區(qū)覆蓋。從解決方案上看,使用普通射燈天線對打已經(jīng)成為解決居民小區(qū)4G 覆蓋的有效手段之一。隨著城市高層住宅小區(qū)不斷增多,大張角射燈天線也成為解決小區(qū)弱覆蓋的有效選擇。
大張角天線通過高增益大張角理論上可以獲得較常規(guī)天線5 dB 的增益。本方案中使用的普通天線和大張角天線電性能如表1所示。大張角射燈天線相比普通天線在垂直波束寬度上大10°左右,增益上高2 dBi。
表1 普通射燈天線、大張角射燈天線電性能指標
某高層居民小區(qū)1共有5棟28層、14棟32層高層住宅樓,樓間距約60 m;某高層居民小區(qū)2共有18棟28-32層高層住宅樓,樓間距約40 m。通過將兩個住宅小區(qū)部分樓宇的射燈天線替換為大張角天線,天線掛高85-90 m,對天線等位替換前后的MR 弱覆蓋指標、樓道內(nèi)/室內(nèi)RSRP 以及在小區(qū)周圍道路的泄露情況開展對比測試。
2.2.1 MR 弱覆蓋指標
比較替換前4天和調(diào)整優(yōu)化完成后4天平均MR 弱覆蓋比例。該住宅小區(qū)2小區(qū)改善6-7個百分點,1小區(qū)無明顯改善,僅提升1-2個百分點。
2.2.2 樓道內(nèi)RSRP 指標
選取1棟、4棟中的底層、中層和高層進行測試。各層平均RSRP 普遍有改善,總體上電平提升了2-5 dB。
2.2.3 室內(nèi)RSRP 指標情況
選取1 棟,4 棟進行室內(nèi)測試。天線更換前18 層室內(nèi)與天線更換后19 層室內(nèi)對比。室內(nèi)平均RSRP 由-118.71 dBm 提升至-107.29 dBm,提升約11 dB。
天線更換前9層室內(nèi)與天線更換后10層室內(nèi)對比:室內(nèi)平均RSRP 由-104.81 dBm 下降至-109.47 dBm。惡化的原因一是測試區(qū)域有所差異,在10層室內(nèi)對書房進行了測試,信號質(zhì)量較差;二是本次測試在替換完成后即開展,大張角天線下傾角設(shè)置在20°左右,而最終驗證結(jié)果顯示35°時信號更好。
2.3.1 MR 弱覆蓋指標
比較替換前3天和調(diào)整優(yōu)化完成后3天平均MR 弱覆蓋比例,指標提升了約4個百分點。
2.3.2 樓道內(nèi)RSRP 指標
17號樓平層測試結(jié)果如表2所示:平均RSRP 提升2.5 dB 左右。
表2 樓道內(nèi)RSRP指標情況
2.3.3 室內(nèi)RSRP 指標
通過對102 室替換進行測試:-110 dBm 以下采樣點占比由9.68%下降至0,室內(nèi)信號改善明顯。
高層居民小區(qū)替換大張角射燈天線測試結(jié)果如表3 所示。MR 弱覆蓋指標可提升5 個百分點左右,平均RSRP 提升2 至5 dB;使用大張角天線一定條件下可以改善室分泄露,但對建筑架構(gòu)無法有效遮擋室分信號的小區(qū)難以改善。
表3 測試結(jié)果統(tǒng)計表
根據(jù)樓高、樓間距、垂直半功率角和天線傾角,可以計算出主覆蓋區(qū)域高度,覆蓋高度Hb=Ha+Db*tan(α-β),Db≥Da;Da=Ha/tan(α+β)。如圖1所示:
圖1 主覆蓋區(qū)域高度測算
假定天線安裝樓宇和目標樓宇高度一致,使用1副大張角射燈天線(垂直波瓣寬度65°),天線主瓣上瓣邊緣對準目標樓宇頂層。經(jīng)簡單計算可知:若樓宇為20層,樓高60 m,樓間距15 m 條件下,一副大張角天線僅能保證半層樓宇得到覆蓋,此時需要兩幅大張角天線才能完成目標樓宇的全覆蓋;樓間距到達28 m時一副大張角天線可以完成對面樓宇的全覆蓋;同理,30層樓宇(樓高90 m)若使用一副大張角天線進行覆蓋,樓間距需要到達42 m;40層樓宇(樓高120 m)使用1副大張角天線進行覆蓋,樓間距需要到達56 m。
為探究大張角射燈天線不同下傾角狀態(tài)下樓層的覆蓋效果情況,找尋最佳的下傾角度數(shù),開展下傾角比對測試。下傾角對比測試主要考慮主瓣下線對底層打、天線主瓣中間對目標樓宇中間打、主瓣中間對底層打三種方案。根據(jù)三種方案結(jié)合測試樓宇(樓高90 m,樓間距60 m),分別計算出三種方案下的理論下傾角:主瓣下線對底層打,α=ATAN(90÷60)*180÷π-65(垂直波瓣寬度)÷2=23.81°;主瓣中間對目標樓宇中間打,理論傾角為:α=ATAN(90÷2÷60)*180÷π=36.87°;主瓣中間對底層打,計算理論傾角為:α=ATAN(90÷60)*180÷π=56.31°;實際測試了下傾角分別設(shè)置為13°、28°、35°和45°四種場景。各場景測試結(jié)果見表4。
表4 大張角射燈天線不同傾角測試結(jié)果
射燈下傾角在35°時即瓣中間對目標樓宇中間打,理論傾角為:α=ATAN(90÷2÷60)*180÷π=36.87°,目標樓宇整體低層區(qū)域(10層以下包含10層)平均RSRP 電平值最好:在4F-10層之間樓宇平層信號明顯高于其他傾角角度,平均RSRP比相對較好的45°高出2.36 dB。同時室內(nèi)平均RSRP 也好于28°和45°。此外,根據(jù)相關(guān)測試,天線下傾角過大時底層信號不好的原因主要是由于入室傾角加大,而入射角越大,信號下降越明顯。
根據(jù)試點結(jié)果,高層居民小區(qū)可以使用大張角改善覆蓋,相比普通射燈天線,采用大張角天線帶來的指標改善在5個百分點左右,RSRP 亦有一定提升。對于室分小區(qū)MR 弱覆蓋指標長期高于20%的物業(yè)點不建議采用大張角天線進行替換改造(MR 高于20%的站點弱覆蓋通常不是因采用射燈覆蓋導(dǎo)致)。在設(shè)計時需要綜合考慮樓層高度、樓間距以及小區(qū)樓宇分布特點,選擇合適的天線安裝點位和下傾角設(shè)置。