横置天线在无线局域网通信系统中的应用

江苏省邮电规划设计院有限责任公司 翟英鸿

0 引言

随着网络的发展以及人们工作方式与生活方式移动性的增多，传统网络越来越显示出其局限性。在传统网络中，各终端设备必须要通过网线才能与网络建立起连接，这样就大大地束缚了移动办公的可能，也使笔记本电脑等移动终端的优势不能充分得到体现。同样，对于一些不能铺设网络的特殊场合，想在其中建立网络也是非常困难的，而在没有预留网线的房间中建立网络的话，也会使整个房间到处走线，非常凌乱，同时也需要为此花费大量的费用和精力。WLAN（无线局域网）作为无线上网的主体方式，能够使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接入，既可满足各类便携机的入网要求，也可作为传统有线LAN（局域网）的补充手段，满足了人们实现移动上网的梦想，从而得到了广泛应用。

1 WLAN天线

1.1 WLAN天线的分类

选择合适的天线对于整个移动网络的质量是至关重要的。在选择天线时，必须根据不同场景选择不同的天线。常用的WLAN天线按照使用场合不同可以分为室内天线和室外天线。

室内天线常用类型：吸顶天线、桌面天线以及板状天线。

室外天线常用类型：全向天线、扇区天线、八木天线、背影天线以及蝶形定向天线等。

背影天线和蝶形定向天线常作为5.8GHz室外高增益天线使用，该类天线为室外部署网桥使用，可部署点到点和点到多点的网络。

1.2 现有WLAN室外天线的缺点

现网WLAN多采用竖置定向天线的方式解决室外覆盖场景，其存在以下缺点：

1）垂直方向无法满足全覆盖。

由于定向天线竖置，水平波瓣65°，垂直波瓣7°～14°，对于多层建筑，能够满足垂直覆盖需求，但是对于高层建筑（8层以上），就只能满足建筑上面部分楼层覆盖，下几层无法满足覆盖需求。

2）隐蔽性差。

定向天线长度1m左右，竖置于楼顶非常明显，隐蔽性差，容易引起居民投诉，对居民小区等整体环境美观有所影响。

2 横置天线在WLAN工程中的应用

2.1 WLAN天线横置应用场景

横置天线典型的室外覆盖主要应用于以下几方面：低矮密集房屋、大学城、机场近机位、生活小区，各类场景的覆盖方式根据具体情况而定。这里我们以生活小区为例子进行WLAN天线室外横置应用的介绍。

生活小区的特点是建筑物排列比较有规则，按楼层高度可以分为：高层住宅区，8层（24m）以上；多层住宅区，4～8层（12～24m）；别墅区和低矮住宅区，4层（12m）以下。对于高层住宅区，由于楼层较高、楼间距较小，这需要天线覆盖的垂直面高度较高，如果用常规的通信基站天线覆盖，即水平波瓣宽度较垂直波瓣宽度宽，则不能对整个楼宇垂直面进行覆盖，只能覆盖部分楼层，天线在选择和安装时，需尽量考虑到信号分布的均匀和整个楼层的覆盖。在这里，我们提出改变常规天线的使用方式，将天线横置放置，这样天线垂直波束较宽，能够达到整个楼宇的覆盖，如图1所示。

2.2 WLAN天线横置实际应用

在实际工程中，我们做过将天线横置应用的实际案例，所运用小区楼宇的平面布置图如图2所示，该小区共有11栋高楼组成，平均楼高为17层，楼层间距分布不均等，最宽的95m左右，窄的33m左右，在整个居民小区安装天线实现楼宇之间的对打，如图2中线条所示。

在安装过程中，主要将天线横直悬挂在女儿墙上方1m处（见图1右上方）。该天线具有15dBi的高增益，有更强的穿透力，使信号覆盖性能更稳定，100MHz的宽带宽，VSWR（电压驻波比）性能好，水平波瓣宽65°，垂直波瓣宽12°,垂直极化。天线安装过程中采用专用的墙体式安装夹码，安装方便，紧固牢靠。另外，夹码还具备大的机械可调性，可调角度达到±30°，使得天线的安装位置更加灵活，天线主要对对面楼层进行覆盖。

天线的具体安装位置我们通过实地查勘确定，同时我们还通过链路预算估算出对面楼宇各个方位的覆盖电平值，使用AP（接入点）的发射功率为500mw，即27 dBm。采用1/2馈线，馈线损耗为12 dB/100m。本次使用馈线最大长度为50m，馈线的损耗按照最大损耗6 dB计算。通过链路计算得出对面楼宇窗外电平值范围为－48～－57 dBm，考虑到信号穿墙的损耗，楼宇内的覆盖也能够满足需求。

该小区WLAN系统建设完成后，我们对该小区进行了WLAN覆盖效果的抽样测试。覆盖电平测试的结果显示，在203客厅中间的测试电平值都在－70 dBm左右，窗边信号强度约为－54 dBm；在3203房间测试情况为客厅中央电平值为－78 dBm，移到窗边后为－56 dBm；在701房间中间测试情况电平值均为－70 dBm，窗户旁为－62 dBm。从测试结果看，WLAN的覆盖能满足小区用户的无线宽带接入，天线横放能够让楼宇各个楼层和各个方向都能很好地覆盖。

3 结论

WLAN信号在小区的覆盖情况主要取决于天线垂直波瓣角宽度和安装下倾角情况，而这和天线性能参数和安装情况密切相关。横置天线垂直波瓣宽，能够进行较好的垂直覆盖；水平波瓣窄，减少楼宇间邻区干扰，综合其效果优于竖置天线安装方式。

后续可能的改进设想如下：由于天线横置后，水平方向波瓣角较小，对较宽的建筑则无法完全覆盖可能会造成水平波瓣边缘的房间信号较弱。 ◆