分布式射燈天線在小區深度覆蓋中的應用研究

通信世界網消息（CWW）隨著城鎮不斷擴大，大型小區、高層小區逐年增多，僅依靠宏基站難以達到預期覆蓋效果，而使用傳統的平層室分覆蓋，造價又太高。如何在保障網絡能力的條件下，對居民小區進行低成本有效覆蓋的建設，成為現階段運營商比較關注的問題。

當前，居民小區的覆蓋方式可分為宏站覆蓋、小區分布（射燈天線）方式覆蓋、室內分布方式覆蓋及幾種方式的混合。多層小區及12層以下的小高層以宏站覆蓋為主；大型小區優先採用宏站或室內外協同方式混合覆蓋；在宏站覆蓋不到的地方採用小區分布滴灌式覆蓋；宏站與小區分布無法解決的高端小區的塔樓，採用室內平層覆蓋。

分布式射燈天線的覆蓋方式

針對小區覆蓋，目前採用較多的是分布式射燈小區分布的覆蓋方式，其一般採用射燈天線等特型天線，運用多種覆蓋方式對目標小區進行覆蓋，力求在最佳投資性價比的基礎上完善全方位覆蓋能力。

假設射燈安裝於樓頂或外牆互打方案進行覆蓋：設定居民區為整齊排列的板狀樓宇，縱深10~15m，樓高分別為18米、30米、45米、60米，樓間距分別為30米、50米、80米；採用雙極化射燈天線，水平波瓣寬度為30度，垂直波束寬度為60度，天線增益為14.5dBi，射燈天線安裝在小區內部樓宇樓頂或外牆，天線對打覆蓋對面樓宇；通過不同的下傾角設置，計算一面雙極化天線在不同樓間距，估算對住宅樓全樓的覆蓋情況。

傳播模型採用經典COST231-Hata模型，水平覆蓋樓宇高度和垂直覆蓋樓宇高度參數及計算數值如下所述（實際路損建議根據覆蓋場景和實際測試數據進行修正）。

水平覆蓋樓宇寬度

住宅樓水平覆蓋情況如表1所示，覆蓋樓宇長度（水平波瓣30°，增益為14.5dBi）：先根據樓間距計算一面雙極化天線的覆蓋長度，再根據樓宇實際長度預估需要安裝的天線數量，可考慮30%的旁瓣覆蓋餘量（樓間距較大時信號衰減嚴重，不建議考慮旁瓣覆蓋）。

同理，換成一面單極化板狀天線時，覆蓋樓宇長度（水平波瓣60°，增益為11dBi）：先根據樓間距計算一面雙極化天線的覆蓋長度，再根據樓宇實際長度預估需要安裝的天線數量（水平寬波瓣天線增益較低，樓間距較大時信號衰減嚴重，不建議採用）。

表1 住宅樓水平覆蓋情況

垂直覆蓋樓宇高度

覆蓋樓宇高度（垂直波瓣60°，增益為14.5dBi）：根據鏈路預算計算公式（終端接收功率＝天線輸出功率＋增益－自由空間損耗－遮擋損耗－衰落餘量）計算出在不同樓間距（30m、50m、80m），在射燈增益為14.5dBm，天線口功率為6dBm時，射燈能至多覆蓋20~24層。在覆蓋樓層超過24層時，為保證全覆蓋，需採用低層射燈、低層室內平層天線進行補充覆蓋。

典型小區覆蓋案例

以HT小區為例，對比小區分布的覆蓋方式和室內分布平層覆蓋方式以及在投資上的差異，從而在經濟性方面對後續方案提出更有建設性的建議。

HT居民小區有19棟33層樓宇，排列整齊，為陣列型小區。該小區樓間距50米，北側距離約388米有一個基站（如圖1所示）。天線為雙極化射燈天線，天線出口功率為6dBm~9dBm，下傾角45度，天線增益：14dBi~15dBi，採用雙極化射燈天線+宏站補充覆蓋，將射燈天線放於樓頂覆蓋垂直覆蓋全樓。水平方向根據天線的波瓣角計算覆蓋。

圖1 小區樓宇效果圖

相比室內平層覆蓋方式，射燈式小區分布可以大幅度降低投資成本。筆者實際對比了新建單路平層和新建小區分布兩種建設方案的投資估算（參考某省招標文件中所提供的室內分布案例設計要求、設備材料價格表、概預算編制原則、室內分布施工取費標準），小區分布造價1.6元/平方米，平層覆蓋在3.8元/平方米（如表2所示）。

表2 新建平層和小區分布方案單位造價對比

小區分布採用雙極化射燈雙通道，房間內有一定優勢；以15樓東單元東戶的測試為例（如圖2所示），中上層的客廳主臥等南側房間均優於平層覆蓋；北側房間略差也能達到不錯的效果；在底層不放置天線的情況下，底層覆蓋效果較差。不同樓層的信號覆蓋效果如表3所示。

圖2 室內信號測試點

表3 不同樓層覆蓋效果

綜合對比效果看，對於普通小區，可以採用射燈天線等小區分布方式解決，無論從經濟性、工期及施工便利性等方面，均具有較大優勢，同時可滿足區域內大部分用戶需求；而對於高端小區，建議採用小區分布+室內分布結合方式，實現區域內信號的全覆蓋，打造精品網。

對於居民小區的深度覆蓋，應根據樓宇高低、分布的形態、樓宇結構等類型選擇適合的覆蓋方式及方法。例如：多層小區應選宏站覆蓋；高層選擇小區分布或與宏站混合的覆蓋方式；排列整齊的宜選用射燈分散型，環抱形的宜選射燈集中型；樓宇下面有條件放置射燈天線的，應儘量選擇上下覆蓋，效果更好。

小區分布射燈天線的覆蓋能力，應根據樓間距與射燈天線的下傾角綜合判斷，如果下傾角過大，通過鏈路預算難以測算準確，結合模擬測試更為科學合理。