一体化增强型美化天线应用研究

潘广津，赵明伟，孙同伦，姜永涛

（中国移动通信集团广东有限公司中山分公司，中山 528402）

1 研究背景

目前网络覆盖中存在一定的覆盖不足和覆盖空洞问题，尤其是城中村区域建筑结构密集，对信号阻挡衰减较大；同时，随着居民对网络认知程度不断加深，居民对站点建设敏感性日益突出，城中村、居民小区、商业密集区域等用户集中场所面临选址难、物业协调难、逼迁及施工困难等问题，经常围绕着移动网络的建设工作，客观上要求天线具有更好的环境美化和隐蔽性。因此，这就需要一种既可以满足功率输出达到深度覆盖，又要满足良好美化效果的设备。本研究项目充分利用目前的美化天线和功率放大器的优势进行组合，研发出了一体化增强型美化天线系统，不仅较好的解决选点难，而且也较好的解决弱信号等区域覆盖的问题。

2 设计原理及特点

一体化增强性美化天线系统实现原理如图1所示，主要包括主机单元处理部分和美化天线部分，其中主机单元处理主要包括上行通道处理、下行通道处理。

上行通道：来自移动台的无线信号被天线接收后，经过一体化增强型美化天线系统ANT端口、双工器、微波开关送到低噪放大器进行放大，然后经过数控衰减器、微波开关、双工器、一体化增强型天线系统的BTS端口将信号送到基站，提高基站的接收灵敏度，增加基站的上行覆盖范围。

下行通道：基站发射的信号通过一体化增强型美化天线系统的BTS端口、双工器、微波开关、数控衰减器送到功率放大器进行放大，然后经微波开关、双工器、将信号送至发射天线发射至所需的电波覆盖区域供移动台接收，进行下行信号覆盖。

美化天线部分：是高度集成的多端口美化天线。外观根据不同的应用环境可以有不同的形状，如圆柱型、烟囱型、空调型、水塔型等。

在主机单元处理部分，采用了APD+Doherty高效数字集成功放技术，使得载波功放能够一直工作，峰值功放到设定的峰值才工作，以获得较高的效率，它们的合成输入输出特性的线性区比单个放大器的线性区有较大扩展，从而保证信号落在线性区的前提下获得较高的效率。在美化天线部分，天线采用直流接地设计，天线内部采用气体放电管，减少低频雷电信号对设备本身的危害。

图1 一体化增强性美化天线系统原理图

整个系统采用模块化设计，便于维护和安装调试。主放大单元和美化天线采用特殊的集成方式，无需使用额外的防水装置，提高了可靠性。产品由高等级铝合金材料制造而成，具有外形美观，结构紧凑、强度高，电磁屏蔽特性显著等特点, 简化楼顶占用分布，减少模块数量，容易融入城市美化环境范围，降低了站点选址的要求。

3 系统组网原理

对于信号弱的密集地区的网络覆盖，一般采取微蜂窝补点的方式，但是由于微蜂窝输出功率较小，严重影响弱信号区域的覆盖，在这种环境下，需要对信号进行补强，一种方案是充分利用目前的美化天线和功率放大器的优势，提出进行组合方案。该方案的设计组网原理框图如图2所示。

图2 设计组网原理框图

BTS与电源分配单元（PDU，Power Distribution Unit）连接，由PDU为一体化天线系统中的主机设备单元进行供电。

4 一体化增强型美化天线系统应用案例

以某城中村网络覆盖为例，该城中村建筑结构较密集，大都是3～4层的自建房屋，对信号阻挡较大，现网使用的是某2308微蜂窝和室外天线对此城中村进行覆盖。

4.1 站点简介

（1）该站点位于3层楼高天面，天线总高度12 m。

（2）原设备类型为RBS2308小区，单极化小区，天线增益为15.5 dBi（微蜂窝接了一台10 W的干放）。

（3）室外天线方向角为80°，下倾角为6°。

（4）本场景试点采用的一体化增强型美化天线系统射频元最大输出为49 dBm（现网安装时将射频单元增益适当减小，射频单元输出为43 dBm），美化天线增益为15.5 dBi 。

4.2 一体化增强型美化天线系统安装前后组网结构对比

4.2.1 安装前组网结构

现网试点设备是某2308微蜂窝，接一台10 W的干放，天线增益是15.5 dBi，到达天线口的功率约为31～37 dBm。在安装一体化增强型美化天线系统时将干放拆除。

4.2.2 安装后组网结构

图3 安装前设备连接图

图4 安装后设备连接图

微蜂窝首先与PDU连接，PDU再与一体化增强型美化天线系统连接。

该系统利用微蜂窝作为信源，利用一体化天线的大功率放大器将系统的上下行信号进行放大，放大后的信号通过4端口天线辐射出去，较好的解决了密集区域弱信号覆盖的问题。

4.3 安装前后效果分析

4.3.1 覆盖效果分析

覆盖效果分析主要是针对方案实施进行小区覆盖情况进行系统测试，得出路面测试Rxlev分布，以综合分析出方案实施前后的覆盖情况对比。

图5 方案实施前后MRR统计通好率对比

表1 更换前后路面测试Rxlev分布

更换前后路面测试Rxlev分布如表1所示，更换后，覆盖区域微蜂窝1小区(Rxlev>90 dBm)信号覆盖率由99.47%提升到100.00%。由小区更换前后的锁频测试对比可以看出，实施方案更换一体化增强型美化天线系统后，覆盖区域的信号强度较更换前有所加强。

4.3.2 统计数据分析

后台统计数据分析主要是收集试点方案实施前后的业务统计数据以及MRR数据，以综合分析出方案实施前后的效果。以MRR上下行通好率为例，实施前后对比效果如图5所示。

由此可以看出方案实施后小区的上行通好率及下行通好率比更换前均有所提升。

4.3.3 方案实施前后业务量对比

取试点小区实施前后24 h话务量及流量变化数据，方案实施后，小区日均话务量较实施前增长34.04%，日均数据业务流量较实施前增长34.17%，每线最高话务量由0.41Erl上升至0.93Erl，资源利用率得以提升。实施前后对比如图6所示。

图6 方案实施前后24h话务及流量走势

5 总结

从实际安装测试数据来看，一体化增强型美化天线系统实施后，小区话务量和数据业务流量均有较大幅度的提升，网络业务能力得到了深度挖掘，区域信号的覆盖率提升，信号强度得到了一定程度的加强，且未对网络指标造成不良影响，实现了增益提升，同时也解决了自身美观性，达到了产品设计的预期效果，适合于城中村、居民小区、商业密集区域等用户集中场所面临选址难、物业协调难、逼迁及施工困难等各种不同的网络场景进行推广。