不同天線微站及射燈天線在小區(qū)覆蓋應(yīng)用效果的比較

孫 儼

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司新疆分公司，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引 言

4G深度覆蓋的場景多、復(fù)雜，覆蓋方法具有多樣性等，一直是4G網(wǎng)絡(luò)在深度覆蓋領(lǐng)域的難點(diǎn)和重點(diǎn)。居民小區(qū)用戶多且集中，是覆蓋的重點(diǎn)?，F(xiàn)實(shí)中，居民小區(qū)由于整體美觀等因素，選擇站址一直是較難突破的問題。采用周邊宏蜂窩基站覆蓋，存在繞射多、穿透損耗大等問題，采用傳統(tǒng)饋線分布式室內(nèi)分布系統(tǒng)進(jìn)行覆蓋，存在工程進(jìn)度慢、投資大和覆蓋效果欠佳等問題。

1 覆蓋方式簡介

目前，采用板狀天線微站、柱狀天線微站進(jìn)行覆蓋時(shí)，除了遇到無法回避的設(shè)備抱桿安裝位置等問題外，覆蓋效果成了主要問題。現(xiàn)階段，微站的發(fā)射功率覆蓋區(qū)域集中在30 m內(nèi)。如果在小區(qū)遮擋范圍較小、樓間距較小的前提下，可以從A樓覆蓋到B樓，但公共區(qū)間、電梯部分的覆蓋效果效果不佳。采用多通道特型天線（信源端考慮同等發(fā)射功率的設(shè)備），如垂直或水平角度的大功率天線進(jìn)行覆蓋。覆蓋效果根據(jù)實(shí)測統(tǒng)計(jì)，與微站覆蓋的效果比對如下。

2 設(shè)備設(shè)施比較

2.1 技術(shù)指標(biāo)比較

柱狀天線微站、板狀天線微站和射燈天線的設(shè)備屬性、覆蓋安裝等性能比較如表1所示[1-3]。

表1 柱狀天線微站、板狀天線微站和射燈天線的性能覆蓋比較

2.2 安裝配套比較

柱狀天線微站、板狀天線微站以及射燈天線的安裝配套比較如表2所示。

2.3 場景應(yīng)用比較

柱狀天線微站、板狀天線微站以及射燈天線的設(shè)備屬性和覆蓋安裝等場景比較如表3所示。

表2 安裝配套方式比較

表3 覆蓋方式比較

3 覆蓋場景結(jié)合設(shè)備應(yīng)用比較

3.1 柱狀天線微站與射燈天線

場景描述：28層板式高層居民樓，樓間距50 m，每棟樓宇寬85 m，共3個(gè)單元，1單元位于東側(cè)。當(dāng)前，采用4個(gè)RRU3182+射燈天線進(jìn)行對打覆蓋，黃色箭頭區(qū)域，如圖1所示。

圖1 射燈天線安裝覆蓋區(qū)域

覆蓋方案：采用微站進(jìn)行對比覆蓋，設(shè)備安裝在南樓，覆蓋北樓。

方式1：右側(cè)1單元與射燈天線同點(diǎn)位，采用橫裝進(jìn)行覆蓋。覆蓋模式采用寬波束，電傾角分別設(shè)置為-30°（橫裝后覆蓋左側(cè)）和0°。

方式2：中間2單元橫裝進(jìn)行覆蓋。覆蓋模式采用寬波束，電傾角分別設(shè)置為-17°（覆蓋樓宇左側(cè)）和17°（覆蓋樓宇右側(cè)）。

方式3：中間2單元豎裝進(jìn)行覆蓋。覆蓋模式采用寬波束，電傾角分別設(shè)置為0°（覆蓋中高層）和30°（覆蓋中低層），抱桿機(jī)械下傾15°。

柱狀天線微站安裝方式如圖2所示。

覆蓋效果：選擇不同單元不同樓層的房間進(jìn)行對比測試，各房間的平均RSRP均有提升，最大增益為13 dB。2單元503和3單元602單射燈覆蓋時(shí)存在弱覆蓋，使用微站后整個(gè)房間無深度弱覆蓋。

圖2 柱狀天線微站安裝方式

微站無論是橫裝還是豎裝，通過合理設(shè)置電調(diào)值和下傾角，單個(gè)設(shè)備均可解決北樓寬為85 m的三個(gè)單元的室內(nèi)深度覆蓋。如果采用射燈天線，需要2個(gè)射燈天線+2個(gè)RRU才能實(shí)現(xiàn)相同范圍的樓宇覆蓋。覆蓋效果如圖3和圖4所示。

圖3 柱狀天線微站不同安裝方式下的覆蓋效果

其中，Easymacro為柱狀天線微站設(shè)備，R3182為其他對等發(fā)射功率的信源設(shè)備。射燈天線對樓宇內(nèi)不同單元的內(nèi)部覆蓋效果如圖4所示。

3.2 板狀天線微站與射燈天線

場景描述：30層高層居民樓，A點(diǎn)分別采用BOOKRRU和射燈天線覆蓋B樓宇，樓間距45 m。BOOKRRU采用D頻段，射燈采用E頻段覆蓋，安裝位置如圖5所示。

圖4 射燈天線對樓宇內(nèi)不同單元的內(nèi)部覆蓋效果

圖5 板狀天線微站安裝位置

覆蓋效果：10層以上，板狀天線微站覆蓋效果高于射燈天線；10層以下，板狀天線微站覆蓋效果低于射燈天線。

板狀天線微站覆蓋30層高樓時(shí)，需要通過周邊宏站或新增微站補(bǔ)充低層室內(nèi)覆蓋。覆蓋平均參考信號接收功率（RSRP）指標(biāo)如圖6所示。

圖6 板狀天線微站與射燈天線微站對不同樓層覆蓋的平均參考信號接收功率指標(biāo)比較

3.3 柱狀天線微站小區(qū)外低打高覆蓋效果

場景：30層高層居民樓，最高層客廳完全脫網(wǎng)，傳統(tǒng)宏站和桿站難以解決，采用Easymacro2.0桿站，高層弱覆蓋得到解決。柱狀天線微站小區(qū)低打高安裝位置如圖7所示。

圖7 柱狀天線微站小區(qū)低打高安裝位置

圖8 微站組網(wǎng)系統(tǒng)

4 組網(wǎng)比較

微站組網(wǎng)如圖8所示。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的方案可知，微站網(wǎng)絡(luò)簡單扁平，射燈相對復(fù)雜且饋線器件易損壞。

5 覆蓋效果比較

從工程中常見的安裝方式和安裝可能性進(jìn)行分析[4-5]。射燈方案：從RRU射頻信號發(fā)射口一直到射燈天線的末端，LTE的電平值為RSRP、RS（參考信號）在每個(gè)RE（時(shí)隙單元）上的功率。根據(jù)20 W的功率進(jìn)行計(jì)算（20 W=43 dBm），一個(gè)時(shí)隙有1 200個(gè)RE，每個(gè)RE上的功率（導(dǎo)頻功率）為：

信源發(fā)射功率計(jì)量單位為W，設(shè)備器材線纜功率損耗計(jì)量單位為dB，輸出端電平計(jì)量單位為dBm。以某樓宇射燈天線損耗為例，RRU經(jīng)過7/8饋線后損耗為10.6 dBm，功分器自身損耗為3.5dB，出口端為7.1 dBm，經(jīng)過20 m的1/2饋線后（2.2dB）變?yōu)?.9 dB，減去天線前端功分器的損耗，變?yōu)?.4 dBm，經(jīng)7 m的1/2饋線后（0.8 dB），最終到達(dá)射燈天線時(shí)剩0.6 dBm。因廠家不同射燈天線增益不同，如果加上射燈外罩（其與內(nèi)部的壁掛天線構(gòu)成一套射燈天線，壁掛天線一般是7 dB（高頻8 dB）），則為：

使用微站覆蓋的情況下，設(shè)備發(fā)射端可以不考慮損耗，10 W發(fā)射功率基本全部輸出，初步判定其出口功率優(yōu)于射燈。

6 成本比較

射燈方案成本包括有源設(shè)備費(fèi)、無源材料費(fèi)（饋線電源線功分器）、集成費(fèi)（非集采物資費(fèi)、租賃費(fèi)、施工費(fèi)、設(shè)計(jì)以及安全生產(chǎn)費(fèi)）三大部分。射燈方案成本分析如表4所示。

表4 射燈方案成本分析

微站方案的成本包括有源設(shè)備費(fèi)和集成費(fèi)兩部分，如表5所示。

表5 微站成本分析

7 結(jié) 論

實(shí)際建設(shè)中，需要根據(jù)覆蓋場景的不同要求選擇不同的微站。在覆蓋方面，柱狀天線微站應(yīng)用更為廣泛，覆蓋效果理論上優(yōu)于射燈天線（以目前常見參數(shù)考慮）。板狀天線微站需要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境決定。在建設(shè)難度方面，射燈天線需要更多的配件輔材，維護(hù)和建設(shè)相對較困難，微站建設(shè)相對快捷。在成本方面，不考慮射燈天線發(fā)射信源的前提下，射燈天線投資相對較小，但結(jié)合信源考慮，采用微站成本較低。