室外智能天線橫置覆蓋高層建筑

1、附件1：成果上報(bào)申請書成果名稱TD-SCDMA室外智能天線橫置覆蓋高層建筑成果申報(bào)單位成果承擔(dān)部門/分公司計(jì)劃部TD項(xiàng)目組項(xiàng)目負(fù)責(zé)人姓名項(xiàng)目負(fù)責(zé)人聯(lián)系電話和Email成果專業(yè)類別*無線網(wǎng)成果研究類別其他省內(nèi)評審結(jié)果優(yōu)秀關(guān)鍵詞索引（35個）智能天線，波瓣角，橫置，半功率角，主瓣覆蓋范圍文章摘要：TDSCDMA試驗(yàn)網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)過程中，很多建筑是無法通過室內(nèi)分布系統(tǒng)進(jìn)行覆蓋的，例如居民小區(qū)以及業(yè)主協(xié)調(diào)存在困難的賓館和寫字樓，如何更好地對這些建筑進(jìn)行有效的覆蓋是天津公司TD試驗(yàn)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化所面臨的問題和挑戰(zhàn)，天津公司TD項(xiàng)目組針對該問題進(jìn)行了深入的研究，充分地利用TDSCDMA智能天線的技術(shù)特點(diǎn)，

2、創(chuàng)新地提出以室外智能天線的橫向放置覆蓋高層建筑的創(chuàng)新課題，更好地解決了無法建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)的高層建筑物的覆蓋問題，同時采用智能天線橫置對建筑物進(jìn)行覆蓋與新建室內(nèi)分布系統(tǒng)相比，會減少很大一部分工程投資和設(shè)備投資。因此這個創(chuàng)新項(xiàng)目在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成本節(jié)約方面具有明顯的優(yōu)勢。智能天線橫置的創(chuàng)新方式，在本次天津TD試驗(yàn)網(wǎng)中的創(chuàng)新應(yīng)用，為利用宏基站解決特殊應(yīng)用場景的覆蓋問題提供了一個新的規(guī)劃和優(yōu)化思路。省內(nèi)試運(yùn)行效果：一般來說，室外智能天線天線垂直方向波瓣半功率角為10°12°左右，其主覆蓋范圍為天線掛高的下方范圍（主瓣覆蓋范圍），天線掛高上方較高的范圍是難以覆蓋的，（智

3、能天線傳統(tǒng)放置，一般來說只能覆蓋7-8層樓，適合覆蓋樓層較少的建筑物，），對于高層建筑來說，即使有信號也是弱信號和漂移信號，信號穩(wěn)定性和信號強(qiáng)度難以保證。為了達(dá)到可以覆蓋整棟高層建筑的目的，天津公司TD項(xiàng)目組考慮并研究使用室外智能天線的橫向放置來解決這個問題，利用智能天線水平方向波瓣半功率角遠(yuǎn)大于垂直方向波瓣半功率角的技術(shù)特點(diǎn)，橫置后用水平方向代替垂直方向，從而增加宏基站對建筑物覆蓋的樓層（橫置后可覆蓋2526層），達(dá)到覆蓋整個高層建筑的目的?；谥悄芴炀€技術(shù)特點(diǎn)的理論分析，針對智能天線橫置的實(shí)際測試效果，在該創(chuàng)新課題的試驗(yàn)和應(yīng)用中得到反復(fù)驗(yàn)證，測試數(shù)據(jù)表明：實(shí)測結(jié)果與理論分析相符，采用智能天

4、線橫置能夠更好地對高層建筑進(jìn)行有效的覆蓋，彌補(bǔ)了采用室外宏站對高層建筑進(jìn)行室內(nèi)覆蓋時覆蓋的樓層跨度有限的不足。目前天津的TD試驗(yàn)網(wǎng)已經(jīng)應(yīng)用該創(chuàng)新成果，采用室外智能天線橫置覆蓋一些寫字樓、居民區(qū)，實(shí)際效果表明該成果可以有效地覆蓋高層建筑，彌補(bǔ)了采用室外宏站對高層建筑進(jìn)行室內(nèi)覆蓋時覆蓋的樓層跨度有限的不足。文章主體一般情況下室外站點(diǎn)天線下傾角度為（0度至10度），其主覆蓋范圍為天線掛高的下方范圍（主瓣覆蓋范圍），天線掛高上方較高的范圍是難以覆蓋的，即使有信號也是弱信號和漂移信號，信號穩(wěn)定性和信號強(qiáng)度難以保證。這樣高層建筑的中高層位置無線信號難以覆蓋。為了達(dá)到可以覆蓋整棟高層建筑的目的，天津TD組考

5、慮使用室外站點(diǎn)智能天線的橫向放置來解決這個問題，即可以覆蓋低的區(qū)域又可以覆蓋高的區(qū)域。一、智能天線正常放置和橫向放置的覆蓋高層的范圍1、天線正常放置覆蓋高層的范圍天線正常放置覆蓋高層的范圍可以由公式H=D*tag(a/2)計(jì)算出來，可以看出，當(dāng)天線掛高h(yuǎn)與覆蓋樓層的距離D一定時，覆蓋高度2H受天線水平波瓣角a決定，垂直3dB波瓣越大，覆蓋高度2H越大即覆蓋高層的范圍越高。見下圖：一般來說，天線的垂直波瓣角較小，30度左右，要覆蓋較高的樓層，要求天線到樓層的距離足夠遠(yuǎn)，但覆蓋距離越遠(yuǎn)，信號強(qiáng)度就越弱，樓層深度覆蓋不滿足，這給垂直覆蓋造成一定的困難。2、天線橫向放置覆蓋高層的范圍天線橫向放置后天線

6、的垂直波瓣角b（即正常放置的水平波瓣角a）有65度、90度、120度可調(diào)以選擇，根據(jù)天線掛高h(yuǎn)與覆蓋樓層的距離D，可以選擇適當(dāng)?shù)拇怪辈ò杲莃，可滿足覆蓋高層建筑的要求?？梢娤聢D：二、站點(diǎn)選擇標(biāo)準(zhǔn)此次測試選擇站點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)為:高層建筑高度要求為20層左右，室外站點(diǎn)的天線掛高要求為高層建筑的1/3至1/2高度。經(jīng)過篩選后的室外站點(diǎn)和高層建筑見下表：室外站點(diǎn)站名小區(qū)號經(jīng)度緯度擾碼天線掛高高層建筑名稱距離（站與測試點(diǎn)）層高南營門3032117.1750439.116746320嘉利中心30米30河西公路局2762117.20239.09721323峰匯廣場50米231、智能天線橫放置的照片1） 南營門基站

7、（第二小區(qū)）天線橫向放置如圖：2） 河西公路局基站（第二小區(qū)）天線橫向放置如圖：2、高層樓宇照片1） 嘉利中心照片2）峰匯廣場照片三、無線參數(shù)調(diào)整為了使天線橫放置后高層建筑達(dá)到好的無線覆蓋效果，調(diào)整了以下參數(shù)；1、波束賦形寬度由65度調(diào)整為120度，調(diào)整這個參數(shù)的目的是使整個高層建筑處在無線覆蓋區(qū)域內(nèi)。2、小區(qū)發(fā)射功率由33.9dBm調(diào)整到36dBm，調(diào)整這個參數(shù)的目的是增加無線信號的穿透能力和繞射能力，加強(qiáng)高層室內(nèi)的深度覆蓋。四、分析方法對所有的測試數(shù)據(jù)，我們采取了多種的對比測試進(jìn)行對比分析，這些方法在后面的報(bào)告中使用到，在這里我們將之大概描述一下：1）調(diào)整前后的對比：通過此項(xiàng)對比，我們可以

8、準(zhǔn)確地知道在調(diào)整前后的效果，通過我們的調(diào)整會產(chǎn)生何種效果，從而判斷我們的調(diào)整是否起到一定的作用。2）綜合對比：對于測試點(diǎn)的選擇我們已經(jīng)描述了相當(dāng)?shù)牟糠郑纱硕a(chǎn)生的結(jié)果對比，我們也使用了一定的方法。在這里我們使用了橫向和縱向的對比，下面對這兩種方法進(jìn)行描述：（1）縱向?qū)Ρ龋菏且粋€上下對比的過程，對于一個測試樓層上、中、下三個部位進(jìn)行調(diào)整前后的效果對比，從而得出調(diào)整方法對覆蓋目標(biāo)上中下各個部位的影響（此對比類似于坐標(biāo)柚的縱坐標(biāo)變化，所以這里稱之為縱向?qū)Ρ龋?。?）橫向?qū)Ρ龋汉喲灾?，橫向?qū)Ρ染褪窃谧鴺?biāo)柚X柚方向上的變化情況，是對處于同一直線上，但不同位置的覆蓋目標(biāo)在調(diào)整前的情況的對比，從而我們可

9、以判斷由于天線橫向放置對覆蓋目標(biāo)平行于天線放置方向上的影響變化。五、智能天線正常放置與橫向放置的測試結(jié)果對比1、河西公路局-峰會廣場測試結(jié)果對比1）調(diào)整前后覆蓋對比l A座對于覆蓋測試，主要是對RSCP強(qiáng)度的測試，并按不同的樓層進(jìn)行測試分析，通過對測試數(shù)據(jù)的分析，整體測試結(jié)果如下表：從上表中可以看出，在天線調(diào)整后還是有了相當(dāng)不錯的改善，特別是中高樓層變化明顯，而中低樓層側(cè)變化不顯著。下面是對各個樓層進(jìn)行逐層的對比分析。l B座B座是正好正對天線的地方，對于它的覆蓋指標(biāo)也各測試層的RSCP進(jìn)行對比，整體測試結(jié)果如下表：從表中我們可以看出在中高層的覆蓋有了明顯的加強(qiáng)，而中低層的變化則不太明顯，下面

10、我將逐層進(jìn)行對比說明。2） 調(diào)整前后CS短呼對比l A座下面我們就各個測試樓層進(jìn)行分別描述說明：1）1F統(tǒng)計(jì)信息如下表所示：在調(diào)整前后A1F的起呼成功率變化沒有變化。2）7F從表中可以看出在調(diào)整前后起呼成功率變化不大。3）11F從表中可以看出調(diào)整前后起呼成功率有所改善，但變化不大。4）15F從表中可以看好出調(diào)整前后起呼成功率有了明顯的改善。5）19F從表中可以看出在調(diào)整前后變化不明顯。6）23F從表中可以看出調(diào)整前后變化不明顯?？偟膩碚f在調(diào)整前后A座各層就起呼成功率一項(xiàng)目指標(biāo)來說變化雖然有所改善，但不太明顯。l B座1）1F從表中可以看出在調(diào)整前后有一定的改善。但變化不明顯。2）7F從表中可以

11、看出在調(diào)整前后起呼成功率有了明顯的改善。3）11F從表中可以看出在調(diào)整前后有了明顯的改善，調(diào)整前基本上無法起呼，而調(diào)整后則起呼成功率達(dá)到了90%以上。4）15F從表中可以看出，調(diào)整前后起呼成功率有的明顯的改善，調(diào)整前基本上無法起呼，而調(diào)整后則起呼成功率達(dá)到了95%左右。5）19F從表中可以看出調(diào)整前后起呼成功率有了明顯的改善。6）23F從表中可以看出調(diào)整前后起呼成功率變化不明顯。整個來說，在天線調(diào)整前后各個測試樓層在B座來說從上向下變化逐漸減小。在B座中上層的變化最為明顯。l 調(diào)整前后CS短呼綜合對比下面將對AB座從下向上的起調(diào)整前后的起呼成功率進(jìn)行對比，如下表：內(nèi)容A座B座調(diào)整前調(diào)整后調(diào)整前

12、調(diào)整后1F10010096.31007F94.4491.6791.4310011F92.8693.75093.3315F94.4491.67093.3319F93.7594.7491.6710023F69.23100100100從表中的對比可以看出在A座，起呼成功率變化不是很明顯，但也有一定的改善，特別是在高層變化比較明顯，而相對于B座來說，從上到上變化很是明顯，起呼成功率有很大的變化。3）調(diào)整前后數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)綜合對比（A座、B座）（1）PS64K業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)PS64K業(yè)務(wù)調(diào)整影響綜合對比：n A座調(diào)整前：n A座調(diào)整后n B座調(diào)整前n B座調(diào)整后經(jīng)過對比，我們可以發(fā)現(xiàn)PS64K業(yè)務(wù)速率在A座的變

13、化相對較大，而B座的影響相對較小，同時在樓層中上部速率變化較為明顯，而在下層速率變化不大。（2）PS384業(yè)務(wù)n 調(diào)整前A座n 調(diào)整后A座n 調(diào)整前B座n 調(diào)整后B座經(jīng)過對比，我們可以發(fā)現(xiàn)在A座的變化相對較大，而B座的影響相對較小，同時在樓層中上部速率變化較為明顯，而在下層速率變化不大。2、南營門-嘉利中心測試結(jié)果對比1）調(diào)整前后覆蓋對比在對整個測試樓層測試過程的分析過程中，從下到上的縱向分析中我們可以看出，基本上從下向上RSCP的變化逐漸明顯，下面列出各個樓層調(diào)整前后的RSCP均值進(jìn)行對比：RSCP值強(qiáng)度均值調(diào)整前調(diào)整后1F-69.93-68.438F-84.52-7712F-89.82-7

14、9.4616F-88.55-74.3318F-94.92-84.7722F-94.09-73.7226F-94.09-73.7230F-96.06-86.31曲線表如下：2) 調(diào)整前后CS短呼對比整體測試樓層的起呼成功率的變化如下圖：起呼成功率變化（%）調(diào)整前調(diào)整后1F1001008F10010012F10010016F5010018F8010022F010026F6094.1230F10094.74從圖中可看出在調(diào)整前后起呼成功率的變化并不明顯。3）調(diào)整前后數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對比（1）PS64K業(yè)務(wù)總的來說經(jīng)過調(diào)整后數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率有了一定的改善，但并不是十分顯著，下面我們附上從下向上的平均速率變化統(tǒng)計(jì)表

15、：下行平均速率表(bps)調(diào)整前調(diào)整后1F6371867123.378F61670.6867106.2312F6024967029.716F60059.1267137.218F59880.656596822F61976.7367169.8526F61775.0967052.3130F62758.566657.87（2）PS384業(yè)務(wù)總的來說，整個PS384業(yè)務(wù)在天線調(diào)整后都有一定的改善，但以中上層變化最為顯著，下面列出調(diào)整前后平均速率的變化圖，如下：下行平均速率（bps)調(diào)整前調(diào)整后1F290665.693958608F277349.03342451.212F277349.03342451.2

16、16F278225.57369499.218F247033.16379375.8722F307240.5396886.9326F333840400893.0330F304861.013473043、測試結(jié)果總結(jié)河西公路局站點(diǎn)峰匯廣場測試對比效果如下：內(nèi)容A座B座RSCP_CoveragePS64PS384RSCP_CoveragePS64PS3841F 變化不明顯變化不大變化不大變化不明顯變化不大變化不大7F 有所加強(qiáng)有明顯的提高有明顯的提高變化不明顯變化不大無法對比11F 有明顯的加強(qiáng)有明顯的提高有明顯的提高有明顯的加強(qiáng)變化不大有明顯的提高15F 有明顯的加強(qiáng)有明顯的提高有明顯的提高有明顯的

17、加強(qiáng)有明顯的提高有明顯的提高19F 有明顯的加強(qiáng)無法對比變化不明顯有明顯的加強(qiáng)有明顯的提高變化不大23F 有明顯的加強(qiáng)變化不明顯變化不明顯有明顯的加強(qiáng)無法對比變化不大其中：各樓層覆蓋對比中RSCP值調(diào)整前后大于-95dBm的比率如下表：內(nèi)容A座B座調(diào)整前RSCP>-95調(diào)整后SCP>-95調(diào)整前RSCP>-95調(diào)整后RSCP>-951F 100%100%99%100%7F 49%44%92%99%11F 30%52%72%94%15F 22%76%48%93%19F 26%73%100%97%23F 74%89%37%92%南營門站點(diǎn)嘉利中心測試對比效果如下：內(nèi)容RSC

18、P_CoveragePS64PS3841F 變化不大變化不大有明顯的提高8F 有明顯的加強(qiáng)變化不大有明顯的提高12F 有明顯的加強(qiáng)變化不大有明顯的提高16F 有明顯的加強(qiáng)變化不大變化不大18F 有明顯的加強(qiáng)變化不大有明顯的提高22F 有明顯的加強(qiáng)有明顯的提高有明顯的提高26F 有明顯的加強(qiáng)變化不大有明顯的提高30F 有明顯的加強(qiáng)有明顯的提高變化不大其中：各樓層覆蓋對比中RSCP值調(diào)整前后大于-89dBm的比率如下表：內(nèi)容調(diào)整前RSCP>-95調(diào)整后SCP>-951F 97%100%8F 81%100%12F 62%96%16F 72%99%18F 32%88%22F 39%99%2

19、6F 39%99%30F 32%78%六、天線橫向放置與室內(nèi)分布系統(tǒng)工程成本對比1、嘉利中心室內(nèi)系統(tǒng)與室外天線成本對比1）嘉利中心室內(nèi)分布系統(tǒng)成本程各費(fèi)用名稱需要安裝的設(shè)備安裝工程其他費(fèi)用預(yù) 備 費(fèi)總 價 值人民幣（元）分布嘉利中心室內(nèi)分布系統(tǒng)改造單位工程121808151090281269248310272分布嘉利中心室內(nèi)覆蓋信源設(shè)備安裝單位工程1180188708142404330145296總價值大約46萬多元人民幣2）室外基站（南盈門站）改造成本由于只是將室外站的相應(yīng)的一個扇區(qū)進(jìn)行橫向安裝，基本上不需要增加任何的硬件設(shè)備。而工程改造費(fèi)用與室內(nèi)分布系統(tǒng)的工程成本費(fèi)用有幾個數(shù)量級的差距。因

20、此室外基站的改造成本很低，幾乎可以忽略不計(jì)。2、峰匯廣場室內(nèi)系統(tǒng)與室外天線成本對比1）峰匯廣場室內(nèi)系統(tǒng)成本整個嘉利中心的造價如下表所示：程各費(fèi)用名稱建筑工程需要安裝的設(shè)備安裝工程其他費(fèi)用預(yù) 備 費(fèi)總 價 值人民幣（元）分布峰匯廣場室內(nèi)分布系統(tǒng)改造單位工程166672089962106552978513818479921分布峰匯廣場室內(nèi)覆蓋信源設(shè)備安裝單位工程1632869470147435763193262總計(jì)約67萬多元人民幣2）室外基站（公路局站）改造成本室外基站的改造成本的情況與南盈門站的計(jì)算方法相同，由于發(fā)生的費(fèi)用較少，基本上可以忽略。七、結(jié)論此次創(chuàng)新優(yōu)化專題天線橫向放置覆蓋高層建筑，我們根據(jù)站點(diǎn)條件最終確定了兩個