層層通智能天線解決TD-LTE無線網絡高層建筑覆蓋

王天石，李曉明，劉旸，趙威

（1 中國移動通信集團設計院有限公司河北分公司，石家莊，050021；2 中國移動通信集團河北有限公司，石家莊 050021)

1 引言

中國移動經過4G前三期工程的建設，已基本實現了市區、縣城、鄉鎮室外的連續覆蓋以及農村的熱點覆蓋，隨著4G用戶量的不斷提高，4G業務的不斷普及，用戶對于4G網絡室內深度覆蓋提出了更高的要求。單一的TD-LTE室內覆蓋規劃方案難以適應各種復雜室內場景。TD-LTE 室內覆蓋規劃需要根據各種場景的網絡現狀和建設條件，因地制宜地進行方案規劃。根據覆蓋方式和信號來源的不同，可以將室內覆蓋分為3種方式：第一種是通過設置室外基站對室內進行覆蓋；第二種是通過RRU作為信號源，采用有源電子器件或無源電子器件進行信號發射的電子系統進行室內覆蓋；第3種是安裝室內微基站進行室內覆蓋[1]。

傳統宏站覆蓋室內的方案對于30m以上的高層建筑的高層部分無法實現有效覆蓋，而采用室外微基站覆蓋室內方案，雖然可以通過小區合并技術覆蓋連片居民小區，但對于連片高層小區也無法實現覆蓋；采用分布系統方案進行覆蓋，對于系統容量和峰值傳輸速率都可得到提高，但是存在施工難度大、物業難協調和投資成本高的問題；而安裝室內微基站可快速建網，但有緣設備增多，增加了后期維護工作量。3 種室內覆蓋方案在工程技術應用特點和應用場景方面各有優勢，各方面的綜合比較如表1所示[2]。層層通解決方案針對高層室內深度覆蓋問題，定制解決方案，可以有效的改善高層覆蓋水平，并且相對于雙路室分系統，可節約投資40%左右。也可作為高層深度覆蓋臨時解決方案，適用于對LTE有迫切需求的物業點。本方案建設周期短，能夠快速部署，可迅速提升用戶感知[3]。

2 層層通高層覆蓋解決方案

層層通高層覆蓋解決方案適用部署場景為：第一，待覆蓋物業點為高層板樓，針對由于周邊宏站無法覆蓋高層室內所形成的弱覆蓋問題。第二，可作為高層深度覆蓋臨時解決方案，適用于對LTE有迫切需求的物業點。本方案建設周期短，能夠快速部署，可迅速提升用戶感知。

表1 3種室內覆蓋方案比較

適用站址選取建議：建議優先選擇一個典型場景作為示范點進行應用，后期逐步推廣重點選取高層建筑作為覆蓋對象，若樓體很寬，需根據實際情況劃分為多個小區覆蓋，合理選擇天線的安裝位置，避免阻擋，從控制干擾和覆蓋能力考慮，天線的位置距離覆蓋樓宇的距離建議40～80 m；從控制干擾考慮，層層通覆蓋方案可選擇低站上打覆蓋樓宇和平層樓頂下打覆蓋樓宇，并合理調試波形。

層層通高層覆蓋解決方案不單純是依靠主設備能力對特定場景進行有效覆蓋，其實施方案包括前期需求分析、需覆蓋站址摸底排查、前期網絡測試、解決方案制定和后期優化服務的綜合解決方案。

3 實施案例

對待覆蓋物業點進行了前期測試，確定本次覆蓋主要解決樓宇高層弱覆蓋問題。如圖1所示。

圖1 擬定覆蓋住宅樓

測試場景基礎信息：覆蓋樓宇樓高85 m；測試天線安裝位置為售樓處4層天臺，掛高10 m；天線距離覆蓋大樓中心位置60 m；與大樓法線夾角20°。本次測試樓宇公共區域的2、7、14、21和28層，以及10層入戶測試。

3.1 4G覆蓋測試

本測試對比閉站、層層通覆蓋方案和普通天線覆蓋方案3種情況下的RSRP和SINR兩個參數。為更好的說明高層的覆蓋能力，數據選取28層覆蓋情況如圖2和圖3所示。

分析：從數據表征可以知曉，未覆蓋前測試場景無法接入4G網絡。針對高層深度覆蓋場景，覆蓋指標上，普通天線覆蓋方案不如層層通覆蓋方案，在最高樓層，雖然普通天線覆蓋方案本身增益上有6dB的優勢，但還是無法實現對覆蓋樓宇一側房間的覆蓋目標，主要原因是普通天線不是為解決高層覆蓋設計的，在高層出現弱覆蓋區域。特別是SINR指標層層通覆蓋方案相比普通天線明顯有提升。

3.2 4G入戶測試

圖2 RSRP對比

本測試對比閉站、層層通覆蓋方案覆蓋和普通天線覆蓋3種情況下的RSRP和SINR兩個參數。通過入戶測試更好的體現用戶感知，覆蓋情況如圖4和圖5所示。

分析：10層未覆蓋前，覆蓋指標差，干擾較強。兩種天線覆蓋后網絡性能有提升。兩種天線覆蓋后發現在南北通透的戶型可以實現完全覆蓋，并且干擾參數優越。主要原因是用戶家中的窗口比公共走廊要大很多，穿損小，且多徑效應較好。

3.3 層層通覆蓋方案與普通天線覆蓋方案4G DT測試

本測試對比層層通覆蓋方案覆蓋和普通天線覆蓋兩種情況下的SINR參數。測試路線詳見圖6所示。

由于本次DT測試目的在于看對高層樓宇覆蓋后對周邊道路的干擾問題，對比發現層層通覆蓋方案干擾控制遠遠優于普通天線覆蓋方案，分析原因是由于普通天線水平波瓣較寬，覆蓋大樓很難遮擋天線電磁場外泄，對道路形成干擾。

層層通覆蓋方案SINR-3 dB指標：95%；普通天線覆蓋方案SINR-3 dB指標：90%。

4 4G數據對比分析總結

影響4G覆蓋的主要因素為：天線安裝位置、天線口功率、天線掛高和使用頻段、不但關心RSRP參數還要關心SINR指標等設計因素，以及樓體內的戶型結構公共空間材質、木門數量和窗口尺寸等損耗因素，因此本方案測試結果可以客觀反映針對本場景的性能提升，可以實現臨窗一側房間覆蓋。對于背離天線側的住戶建議采用正反對打覆蓋。而普通天線覆蓋方案無法實現高層的覆蓋要求，且普通天線覆蓋方案對周邊道路的SINR指標影響較大。層層通覆蓋方案同時具備2G/3G/4G功能，傳統FAD天線只具備4G功能，因此在目前移動天面緊張、四網協同情況下，更具優勢。

圖3 SINR對比

圖4 RSRP對比

圖5 SINR對比

圖6 SINR對比

5 結論

層層通解決方案針對高層室內深度覆蓋問題，定制解決方案，可以有效的改善高層覆蓋水平，并且相對于雙路室分系統，可節約投資40%左右。也可作為高層深度覆蓋臨時解決方案，適用于對LTE有迫切需求的物業點。本方案建設周期短，能夠快速部署，可迅速提升用戶感知。

[1]周宏成.TD-LTE室內覆蓋規劃方案[J].電子設計工程，2015（5):P158-160.

[2]汪穎，程日濤，湯利民，TD-LTE室內分布系統性能與建設策略研究[J]，移動通信，2011:P17-21.

[3]李曉明，董健，劉暢，李卓，一種適合高層建筑密集區域覆蓋的智能天線[J]，電信工程技術與標準化，2012,5:P79-83.