LTE精準(zhǔn)覆蓋方法研究

董建，孫明珠

(1 中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司黑龍江省分公司，哈爾濱 150001；2 中國移動通信集團設(shè)計院有限公司黑龍江分公司，哈爾濱 150080）

基于COST 231-Hata無線傳播模型，根據(jù)小區(qū)分布天線的覆蓋特點，開發(fā)深度覆蓋精準(zhǔn)優(yōu)化工具，進行了現(xiàn)場覆蓋電平的測試，增加了不同覆蓋場景的穿透損耗修正因子，真正做到了精準(zhǔn)覆蓋規(guī)劃與優(yōu)化，大大提高了優(yōu)化效率。

1 研究背景

1.1 無線傳播模型

歐洲研究委員會（陸地移動無線電發(fā)展）COST 231傳播模型小組建議，根據(jù)Okumura-Hata模型，利用一些修正項使頻率覆蓋范圍從1 500 MHz擴展到2 000 MHz，所得到的傳播模型表達式稱為COST 231-Hata模型，如圖1所示。它通過對較高頻段的Okumura傳播曲線進行分析，得到基本傳播損耗中值公式：

圖1 COST 231-Hata模型示意圖

1.2 模型改造

將COST 231-Hata模型改造為適合覆蓋樓宇的小區(qū)分布天線使用，需要將天線掛高等效為天線距樓宇建筑物的水平距離，移動臺（終端）天線高度等效為1 m。

2 模型驗證

2.1 現(xiàn)場試驗

圖2 小區(qū)分布天線現(xiàn)場測試示意圖

如圖2所示，BookRRU掛高3 m，仰角15°，選取天線天線垂直方向圖波束寬度(3 dB)＝30°，天線天線水平方向圖波束寬度(3 dB)＝65°， 天線發(fā)射功率(W)=2×10 W，天線增益(dB) =11 dB，分別針對30 m、40 m、50 m、60 m和70 m距離對覆蓋6、7、8、9、10、11單元，天線正對第8、9單元，逐層進行覆蓋能力驗證測試。測試地點為樓梯間。

2.2 測試數(shù)據(jù)與計算結(jié)果對比

根據(jù)實際天線的選型、樓間距、覆蓋區(qū)域等現(xiàn)場條件，輸入以下參數(shù)作為計算模型的建模架構(gòu)數(shù)據(jù)，各項天線參數(shù)可靈活輸入，包括天線垂直/水平方向圖波束寬度、天線發(fā)射功率、增益等由天線型號決定，天線距建筑物距離、掛高、上/下傾角等由現(xiàn)場具體選點方案決定，建筑物穿透損耗由建筑物的材質(zhì)構(gòu)造決定。

如表1所示，測試結(jié)果與模型計算結(jié)果誤差均值為2.5 dBm，誤差小于3 dBm的樣本率為90%＞85%，認定本模型準(zhǔn)確有效。

3 雙天線聯(lián)合精準(zhǔn)覆蓋規(guī)劃應(yīng)用舉例

應(yīng)用兩副天線覆蓋一座樓高70 m的樓體，在對面樓頂70 m高處布放天線1，對目標(biāo)樓體高層部分進行覆蓋；在對面樓一層緩臺3 m高處布放天線2，對目標(biāo)樓體低層部分進行覆蓋；在以往的方案中，只能對覆蓋效果進行估計，再通過施工后測試進行驗證。

應(yīng)用了本文開發(fā)的精準(zhǔn)覆蓋工具，可以很直觀地通過兩幅天線的上下傾角的匹配調(diào)整，得到精準(zhǔn)的天線布放方案。

如圖3所示：縱軸為樓體立面高度，橫軸為天線距建筑物的水平距離；右側(cè)點代表天線的距樓體的水平距離為60 m，掛高為70 m和3 m的兩面天線；天線1采用下傾角（-15°），天線2采用上傾角（13°），能夠?qū)?0 m高的樓體全覆蓋，中間紅色線代表主波瓣傳播方向，覆蓋樓體高度分別為17 m和54 m；紅色線上方藍54色線代表上波瓣傳播方向，覆蓋樓體高度分別為35 m和70 m；紅色線下方綠色線代表下波瓣傳播方向，覆蓋樓體高度分別為1 m和35 m。

圖3 雙天線聯(lián)合精準(zhǔn)覆蓋垂直方向覆蓋范圍示意圖

表1 主波瓣中心點計算值與測試值對比表（天線水平距離30～80 m,取3 m/層）

圖4 建筑物露面覆蓋區(qū)域和強度示意圖

如圖4所示：縱軸為樓體立面高度，橫軸為距主瓣中心點樓體寬度；中心紅色點代表兩副天線主波瓣穿透樓體的計算場強RSRP為-82 dBm；上方藍色點代表天線上波瓣覆蓋樓體邊際線，最高處穿透樓體的計算場強RSRP分別為-85 dBm和-87 dBm；下方綠色點代表天線下波瓣覆蓋樓體邊際線，最低處穿透樓體的計算場強RSRP分別為-87 dBm和-85 dBm；左右兩側(cè)的橙色點代表天線左右波瓣覆蓋樓體左右跨度為40 m，穿透樓體的計算場強RSRP為-88 dBm。

4 總結(jié)

本工具可以直觀、精確指導(dǎo)優(yōu)化規(guī)劃工作，對覆蓋的強度范圍做到一目了然，亦可以通過該工具進行天線選型、上下傾角精確設(shè)置、高層天線組合設(shè)置、天線功率設(shè)置、安裝位置選擇等工作全面滲透結(jié)合。

在LTE深度覆蓋精準(zhǔn)優(yōu)化工作方面，極大提高了優(yōu)化效率。

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