層層通智能天線對高層深度覆蓋技術(shù)研究

摘要：本研究旨在探討層層通智能天線在高層建筑中深度覆蓋技術(shù)的應(yīng)用效果，結(jié)合實地測試，對比了不同天線類型和不同樓層高度下信號的覆蓋情況。結(jié)果表明，智能天線能夠有效提升高層建筑的信號覆蓋質(zhì)量，解決信號弱和死角問題，從而提高用戶通信質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)使用體驗。該技術(shù)的運用可為用戶帶來更穩(wěn)定的通信環(huán)境和更全面的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，為高層建筑深度覆蓋技術(shù)的應(yīng)用提供了理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：層層通智能天線；高層建筑；覆蓋技術(shù)

一、引言

隨著城市化進程的日益加速，高層建筑在城市中越來越普遍，隨之而來的是信號覆蓋問題。這些高聳入云的建筑，使得傳統(tǒng)的天線信號難以穿透，導(dǎo)致深處用戶的信號質(zhì)量差，甚至出現(xiàn)無信號的情況。因此，研究適用于高層建筑的信號深度覆蓋技術(shù)成為當(dāng)務(wù)之急。為了驗證層層通智能天線的實際應(yīng)用效果，本研究進行了一系列測試和評估。在測試中，選擇了不同高度、不同結(jié)構(gòu)的高層建筑作為研究對象，通過對比傳統(tǒng)天線和層層通智能天線的信號覆蓋情況，發(fā)現(xiàn)層層通智能天線的信號覆蓋效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)天線。此外，本研究還對層層通智能天線的性能進行了詳細(xì)的分析。

二、傳統(tǒng)解決方案

針對室內(nèi)分布天線，傳統(tǒng)的解決方案通常是采用大量吸頂式天線來覆蓋高層建筑。這種方案在實施過程中必須得到廣大業(yè)主的配合。然而，由于工程建造和維修難度較大，成本高昂，經(jīng)常受到業(yè)主的約束，難以推進。值得注意的是，此方案下走廊內(nèi)的信號質(zhì)量相對較好，居民樓房間內(nèi)信號質(zhì)量相對較差。關(guān)于射燈天線，其覆蓋范圍不超過10層，因此需要多臺射燈天線才能完全覆蓋一棟高層建筑，大量天線的分布又是一項挑戰(zhàn)，因此這種方法不太可行。大張角射燈天線只有一臺天線，布線相對容易，但其對信號的多徑衰落和頻率選擇性衰落沒有任何抑制作用，容易造成信號泄露。此外，傳統(tǒng)天線橫置方法未被廣泛應(yīng)用，一方面，上副瓣的抑制作用限制了其應(yīng)用。另一方面，其信號覆蓋能力不足導(dǎo)致在某些區(qū)域信號質(zhì)量較差。因此，當(dāng)一方進行零點填充時，另一方可能會出現(xiàn)更大的漏洞。目前，該方法僅在少數(shù)幾個特定領(lǐng)域進行了試驗，并未得到廣泛的實際應(yīng)用。垂直面寬波束天線屬于非智能型天線，其垂直面張角無法根據(jù)建筑物的高度進行調(diào)整，因此不適用于所有樓層，極易導(dǎo)致泄漏干擾或缺乏覆蓋的問題。

三、層層通智能天線的原理和優(yōu)點

（一）層層通智能天線的原理

層層通智能天線是一種基于智能算法的天線，它能夠根據(jù)信號的傳播環(huán)境和用戶的需求，動態(tài)調(diào)整天線的波束指向和信號功率，實現(xiàn)信號的智能收發(fā)[1，2]。該天線主要由天線陣列、信號處理模塊和控制模塊組成。天線陣列用于接收和發(fā)送信號，信號處理模塊對接收到的信號進行智能處理，控制模塊根據(jù)信號處理的結(jié)果動態(tài)調(diào)整天線的波束指向和信號功率[3]。

（二）層層通智能天線的優(yōu)點

該天線能夠根據(jù)信號傳播環(huán)境的變化，動態(tài)調(diào)整天線的波束指向和信號功率，從而有效解決高層信號深度覆蓋問題，提高信號覆蓋質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)性能；其可以根據(jù)用戶的需求，靈活調(diào)整天線的波束指向和信號功率，可適應(yīng)不同的應(yīng)用場景和用戶需求；該天線采用智能算法進行信號處理，能夠降低能耗，提高設(shè)備的利用率；該天線采用高可靠性的設(shè)計和制造工藝，能夠保證設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性[4，5]。

（三）天線電氣性能指標(biāo)

層層通天線包括中頻兩端口、中頻四端口和中頻六端口三種，其性能指標(biāo)為：1.工作頻段（MHz）：1710-2690；2.極化方式：±45°極化；3.增益（dBi）：≥13.5、≥11.5、≥9.5，允差為1.5；4.水平面波束寬度：33°±7°，允差為3°；5.垂直面波束寬度：20°±10°、40°±20°、65°±25°，允差為10°；6.前后比（dB）：≥20，允差為2；7.電壓駐波比：≤1.5；8.隔離度（dB）：≥22，允差為2；9.三階交調(diào)（dBm）（2×37dBm）：≤-107，允差為7；10.阻抗（Ω）：50；11.雷電保護：直接接地。

允許可調(diào)電下傾天線在增益方面存在一定的下降，具體數(shù)值為（0.05×Φ＋0.3）dB，其中Φ代表電下傾角度。對于定向天線，其增益下降幅度為（0.05×Φ）dB，Φ為其預(yù)設(shè)電下傾角度，這一規(guī)定旨在確保天線的性能穩(wěn)定性和一致性。上旁瓣抑制是指對0-30°上旁瓣的抑制效果進行測量和評估。旁瓣抑制是衡量天線性能的重要指標(biāo)之一，對于減少干擾和提高通信質(zhì)量具有重要意義。三階互調(diào)是指在進行測量時，需要向天線輸入兩個不同頻率的信號，每個信號的功率均為5W。三階互調(diào)是衡量天線非線性性能的重要參數(shù)，對于確保通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性具有重要意義。

上述產(chǎn)品除天線本身外，在包裝內(nèi)還需包括與天線配套的安裝支撐架、機械下傾角調(diào)整裝置或背架固定裝置等。在測量上述各項指標(biāo)時，應(yīng)遵循YD/T 1059-2004 移動通信系統(tǒng)基站天線技術(shù)條件中規(guī)定的測量方法，以確保結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性[6-7]。

（四）天線機械性能指標(biāo)

1.一般結(jié)構(gòu)要求。天線結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)穩(wěn)固可靠，并具備良好的安裝、使用及運輸性能。

2.接頭型式。①接頭類型：N型陰頭×2、N型陰頭×4、N型陰頭×6 ；②安裝方式：女兒墻或者樓面基礎(chǔ)。

3.天線安裝組件的具體要求。①緊固件的類型與數(shù)量必須滿足天線的穩(wěn)固安裝要求，若存在缺失，應(yīng)由供應(yīng)商免費補充；②天線支架和調(diào)節(jié)臂等安裝組件應(yīng)具備優(yōu)良的防銹、防腐蝕特性。

4.天線支架的調(diào)整范圍要求。需滿足水平面：

-10～+10；俯仰角：不小于10°。支架上需配備刻度，以便直接讀取機械調(diào)整度數(shù)。

5.天線設(shè)計應(yīng)不影響運輸和安裝?？紤]到施工與維護的便捷性，天線尺寸不宜過大，寬度應(yīng)≤300mm，且各款型的迎風(fēng)面積應(yīng)≤0.5m2。

6.天線及天線外罩。天線凈重量一般≤14kg。天線外罩需要具有足夠的強度、剛度及耐候性等物理性能，并且具有較低的介電常數(shù)、介電損耗等優(yōu)良的電氣性能。建議選用優(yōu)質(zhì)玻璃鋼、UPVC或電氣性能優(yōu)良的改性ASA、PS及塑料合金等材料，不得選取不含抗紫外線材料的普通玻璃鋼或PVC材料。端蓋需要有足夠的強度和耐候性，建議采用優(yōu)質(zhì)玻璃鋼、UPVC、ASA或者ABS。射燈外罩材質(zhì)可采用抗紫外線的耐候PP。以上材料都需添加優(yōu)質(zhì)UV抗老化劑，保證材料的長期耐老化性。外罩的耐老化性能由紫外線抗老化試驗來確定，外罩的耐溫、抗風(fēng)載、機械強度和防水性能分別通過高低溫存儲、模擬風(fēng)載、正弦振動、淋水等環(huán)境試驗檢驗。

四、層層通智能天線在高層深度覆蓋技術(shù)的應(yīng)用

在高層深度覆蓋技術(shù)中，層層通智能天線的應(yīng)用具有重要意義。這種天線是一種全頻段、全極化的智能天線，具有高性能、高精度、高穩(wěn)定性的特點，可以有效地解決高層深度覆蓋問題[8]。智能天線是一種能夠自動跟蹤和定位信號源的設(shè)備，它可以通過對信號的定向增益和抑制干擾來實現(xiàn)對目標(biāo)區(qū)域的深度覆蓋。在高層深度覆蓋中，智能天線可以應(yīng)用于以下幾個方面。

（一）增加信號強度

在城市環(huán)境中，高層周圍的信號環(huán)境復(fù)雜，信號容易被阻擋和反射，導(dǎo)致信號衰減和干擾。為了解決這個問題，可通過智能天線的定向增益技術(shù)，將信號集中傳輸?shù)侥繕?biāo)區(qū)域。這種技術(shù)可以有效地減少信號被阻擋和反射的可能性，通過提高信號的覆蓋范圍和傳輸效率，提升信號強度和信號質(zhì)量[9]。

（二）抑制干擾

在高樓林立的環(huán)境中，各種通信系統(tǒng)之間的干擾和噪聲相互交織，形成了一個復(fù)雜的電磁環(huán)境。這些干擾和噪聲不僅來自不同的通信系統(tǒng)，還來自建筑物本身以及其他外部因素。這些干擾和噪聲的存在，往往會導(dǎo)致信號衰減、失真，甚至中斷等問題，使得通信質(zhì)量大大下降。智能天線為解決這一問題提供了有效的方案。智能天線具有抑制干擾信號的能力，能夠有效提高目標(biāo)區(qū)域的信號信噪比[10]。通過智能天線的應(yīng)用，可以大大降低系統(tǒng)之間的相互干擾，提高通信系統(tǒng)的整體性能。不同樓層高度下的信噪比統(tǒng)計見表1。

智能天線的設(shè)計和優(yōu)化是解決高層環(huán)境中通信信號干擾問題的關(guān)鍵。通過對天線陣列的優(yōu)化設(shè)計，可以實現(xiàn)對干擾信號的精確抑制，同時增強目標(biāo)區(qū)域的信號強度。此外，智能天線還具有較高的靈活性和擴展性，可以根據(jù)不同需求進行定制和優(yōu)化，滿足不同場景下的通信需求?？傊悄芴炀€的應(yīng)用可以顯著提高通信系統(tǒng)的性能和可靠性，為用戶提供更加穩(wěn)定、高效的通信服務(wù)。

（三）自動跟蹤和定位

智能天線是一種高科技設(shè)備，能夠自動跟蹤和定位信號源，實現(xiàn)對目標(biāo)區(qū)域的精準(zhǔn)覆蓋。這種天線可以動態(tài)地適應(yīng)不同位置和方向的信號變化，保證通信的穩(wěn)定性和可靠性。通過對天線方向的調(diào)整，智能天線能夠?qū)崟r感知信號的變化，并自動調(diào)整天線的方向，以最佳的角度接收信號，從而實現(xiàn)對目標(biāo)區(qū)域的精準(zhǔn)覆蓋[11]。這種技術(shù)的應(yīng)用可以大大提高通信的穩(wěn)定性和可靠性，減少信號干擾和丟失，提高通信質(zhì)量。智能天線技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛，可用于無線通信、廣播電視、雷達、電子戰(zhàn)等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。不同樓層高度下自動跟蹤和定位結(jié)果統(tǒng)計見表2所示。

（四）優(yōu)化資源分配

智能天線可以根據(jù)信號質(zhì)量和覆蓋需求等因素，智能調(diào)整資源的分配，實現(xiàn)資源的優(yōu)化利用。在現(xiàn)實生活中，智能天線被廣泛應(yīng)用于移動通信網(wǎng)絡(luò)中，如手機網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)等。在移動通信網(wǎng)絡(luò)中，智能天線發(fā)揮著重要作用[12]。在城市等用戶密集區(qū)域，由于用戶數(shù)量眾多，需要提高覆蓋效果和信號質(zhì)量，智能天線可以通過增加天線數(shù)量和功率來滿足這一需求。在農(nóng)村等用戶稀疏的區(qū)域，由于用戶數(shù)量較少，需要降低設(shè)備成本，智能天線可以通過減少天線數(shù)量和功率來應(yīng)對這一情況。總之，智能天線作為一種高科技設(shè)備，可以根據(jù)實際情況靈活地調(diào)整資源的分配，實現(xiàn)資源的優(yōu)化利用。在移動通信網(wǎng)絡(luò)中，智能天線發(fā)揮著重要的作用，可以提高覆蓋效果和信號質(zhì)量，降低設(shè)備成本并提高設(shè)備的利用率。

五、結(jié)束語

綜上，層層通智能天線是一種高科技設(shè)備，具有多種優(yōu)點，如增加信號強度、抑制干擾、自動跟蹤和定位以及優(yōu)化資源分配等。這些優(yōu)點使得智能天線在高層深度覆蓋技術(shù)中具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，智能天線將會在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用，為人們的生產(chǎn)生活帶來更多的便利。

作者單位：劉晉文 山西信息規(guī)劃設(shè)計有限公司

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