新型小板状天线覆盖地下车库方案

李国博，陈景航，杨庭勋（中国移动通信集团广东有限公司中山分公司，中山 528400）



系统与方案

新型小板状天线覆盖地下车库方案

李国博，陈景航，杨庭勋
（中国移动通信集团广东有限公司中山分公司，中山 528400）

本文主要研究了新型小板状天线对于地下车库的覆盖，从电磁辐射、覆盖效果、信号外泄、投资情况等方面分析，并与传统的吸顶天线覆盖方式进行综合对比，发现新型小板状天线覆盖地下车库的方式具有覆盖效果好、辐射与外泄可控、方便施工及维护、投资较低等特点，从而总结得出相关推广设计规范及应用注意事项。

地下车库；新型小板状天线；覆盖

在4G牌照发放两年后，中国移动已在4G网络上完成大规模建设和部署，2016年TD-LTE的深度覆盖和不同场景的覆盖方式成为中国移动的重要研究课题和创新方向，尤其在一些比较特殊的室内覆盖场景，如地下车库等，为方便施工、达到更好覆盖效果、减少工期与投资，可以应用新型小板状天线替换原有传统室分方案（全向吸顶天线）覆盖地下车库，新型小板状天线具有增益高、方向性好、尺寸小等特点。

1 研究内容

我们选取了某地全球通大厦第二机楼地下车库、远洋广场地下车库和滨河湾地下车库等3个场景，开展了关于地下车库的室内覆盖研究工作。该项工作主要是利用各类方向性强、覆盖面积大的新型小板状天线对地下车库进行网络覆盖，测试相关的电磁辐射、覆盖范围和外泄等情况，并在建设难度和投资等方面与传统的（全向吸顶天线）建设方式进行了对比分析。

为了使数据更加准确，我们选取了健博通公司、神创公司、通宇公司3个公司生产的新型小板状天线。

1.1 电磁辐射

对于小板状天线，主要通过调整后台功率，测试不同天线口功率下各天线辐射的情况，如表1所示。

表1　辐射对比情况表

主要结论如下。

（1）在天线口功率较大时，各类小板状天线也存在辐射超标的情况。可以通过调整后台功率和增加衰减器的办法来合理调整天线口功率，使电磁辐射达到合理水平。

（2）对于全频的板状天线，电磁辐射主要是受到GSM的天线口功率影响。在地下车库场景使用1 800 MHz频段覆盖时，务必要保证GSM的天线口功率在23 dB左右。

1.2 覆盖效果

针对全球通大厦第二机楼地下车库不同的天线口功率情况，我们进行了多轮的信号打点测试。分别针对两种方案进行对比，方案1（传统的吸顶天线分布系统）和方案2（新型小板状天线分布系统）。

1.2.1 信号覆盖RSRP指标对比

图1　RSRP情况对比

由图1可见，方案2优于方案1，按照室分验收标准RSRP值要求大于105 dBm，方案1的RSRP不小于-105 dBm的比例为84.11%，方案2的RSRP不小于-105 dBm的比例为100%。在测试区域，方案2在覆盖上明显优于传统分布系统。

1.2.2 下载速率对比

在考虑覆盖的同时，我们在该研究过程中还对下载速率进行重点分析，充分考虑室分环境下客户对4G下载感知的高要求，方案1和方案2在同等测试条件下区别比较明显，其中方案2平均下载速率大于53 Mbit/s，在下载速率的对比测试中，方案2明显优于方案1。

主要结论如下。

（1）在保证电磁辐射在合理水平的前提下，各类板状天线均能完全覆盖全球通大厦第二机楼车库，通话质量良好。根据信号测试打点结果和链路预算公式，单个小板状天线建议覆盖30×60 m的范围。

（2）单流情况下，TD-LTE平均下载速率保证在35 Mbit/s，上传速率为8 Mbit/s左右，达到验收标准。

1.3 信号外泄

我们选取了全球通大厦第二机楼地库场景进行外泄情况的测试。

将天线的主瓣方向打向车库出入口时，出入口测试TD-LTE信号强度在-80 dBm左右，存在信号从出入口外泄。

移动第二机楼停车场为半封闭式停车场，其外泄情况如表2所示。

表2　信号外泄情况表

主要结论如下。

（1）板状天线覆盖地下车库时，天线的主瓣方向不能是出入口的方向。

（2）在半封闭的地下车库的场景，可能出现信号外泄，需要根据车库大小合理规划天线位置和主瓣方向，使其满足验收标准。

1.4 投资比较

选取城区远洋广场大信旗舰店购物中心B2F停车场进行造价对比。在城区远洋广场大信旗舰店购物中心B2F停车场的相同区域（覆盖面积为20 000 m2）下，传统室分方案、小板状天线方案所需造价对比如表3所示。

主要结论如下。

（1）从造价表可以看出，小板状天线覆盖模式中馈线和角铁等材料使用量大大减少，总体投资降幅在80%左右。

表3　造价情况对比

（2）由于小板状天线建设方式的分布系统简单，使得施工工期缩短，后期维护成本和升级难度降低。

1.5 总结及建议

使用新型小板状天线室内分布建设简单，易于后期的维护，较传统室内覆盖方式能大大节约投资成本。目前有部分厂家可提供测试类型的小板状天线产品。由于用于室内覆盖，在选择时需要注意选择尺寸偏小的天线，易于进场施工和美化。其中全频的板状天线尺寸（长×宽×深）建议小于300 mm×300 mm×150 mm，E频的板状天线尺寸（长×宽×深）建议小于500 mm×125 mm×55 mm。

全频段和E频段的小板状天线调整至合理的天线口功率后，均能较好的覆盖地下车库，且电磁辐射在合理的范围内，可以用于地下车库室内覆盖。天线口功率要求GSM小于23 dB，TD-LTE小于33 dB，天线口功率控制首选通过加衰减器实现，次选通过网管调整RRU功率实现。

在半封闭的地下车库场景时，需要注意天线安装位置，避免主瓣方向朝着车库出入口位置，避免信号外泄对室外的影响。

使用双通道的板状天线时，需注意两个通道的功率平衡，以达到较好的下载速率指标。

采用小板状能大大节约投资成本，但设计监理费用占比高，建议进一步协商监理费，降低总费用。

2 相关推广设计规范及应用注意事项

2.1 设计原则

地下车库等场景具有空间大、空旷等特点，针对该类场景的覆盖天线设计，为提升建设效率，降低建设成本，除开传统的“小功率，多天线”的建设方式外，还可以使用小板状天线的覆盖方式。

封闭性地下车库可以使用新型小板状天线进行全面覆盖，对于部分盲点可采用全向天线补点。

大型半封闭性地下车库在外泄可控或外泄影响不大的前提下可采用新型小板状天线进行全面覆盖，对于部分盲点可采用全向天线补点。

大型半封闭性地下车库在外泄难以控制的情况下可采用新型小板状天线为主，传统全向天线为辅的方式进行全面覆盖，注意规划好覆盖区域，避免信号外泄。

2.2 小板状天线技术指标要求

2.3 工程设计规范

2.3.1 系统建设方式

地下车库场景采用通过合路器使用原单路分布系统，如图2所示。

其中，红色为新增器件，蓝色为更换器件，其余为利旧器件。

表4　板状天线技术指标要求

图2　通过合路器使用原单路分布系统示意图

图3　新建单路室内分布系统示意图

地下车库场景采用新建单路分布系统，如图3所示。

其中，红色为新增器件。

以上室分拓扑仅用于示意，不作为实际方案的设计参考。

2.3.2 天线位置安装设计

天线安装位置需要根据地下车库目标区域的特点进行确定，要求主瓣方向无阻挡，尤其当目标覆盖区域阻挡严重的，需要现场勘察仔细考虑合适的天线安装位置，避免引起弱覆盖。选择天线位置的另外一个原则就是能够有效利用遮挡减少外泄，避免天线主瓣方向打向地下车库出入口造成信号外泄。根据地下车库天线研究结果，新型小板状天线的覆盖范围为65m左右，设计单位应结合实际地下车库场景进行合理规划天线数量以及安装位置，如图4所示。

其它天线安装要求如下。

（1）TD-LTE系统与其他运营商的cdma 1x、GSM900、DCS1800、cdma Ev-Do、WCDMA等系统的天线应保持1m以上的隔离距离。

（2）TD-LTE系统与GSM900、DCS1800、TD-SCDMA等系统的天线应保持1 m以上的隔离距离。

（3）挂墙式天线必须牢固地安装在墙上，保证天线垂直美观，并且不破坏室内整体环境。

2.3.3 天线口功率设计

地下车库场景TD-LTE单载波天线口等效功率不高于33 dBm，2G天线口总功率不高于23 dBm。设计单位应结合地下车库分布系统实际链路损耗，通过增加衰减器等方式使天线口功率满足设计要求，不建议通过调整RRU/RRUS后台功率实现。同时天线口功率设计时应满足国家对于电磁辐射防护的规定。说明：以上天线口功率为1 m外辐射不超标的天线口最高等效功率。

2.3.4 切换带设计

地下车库室内分布系统小区切换区域设计应遵循以下原则。

（1）切换区域应综合考虑切换时间要求及小区间干扰水平等因素设定。

（2）地下车库室内分布系统小区与室外宏基站的切换区域规划在地下车库的出入口处。

2.3.5 信号外泄控制

图4　天线安装位置参考示意图

信号外泄的控制标准为GSM周边（10 m处）主要道路上信号场强低于-85 dBm，TD-SCDMA周边主要道路上信号场强低于-95 dBm，TD-LTE周边主要道路上信号场强低于-110 dBm。信号外泄控制的设计原则如下。

（1）设置合适的天线口功率，保证覆盖目标区域达到要求的前提下避免使用过大的发射功率。

（2）选择合适的天线安装位置，利用建筑特点遮挡外泄信号，建议天线主瓣方向不要打向地下车库出入口。

（3）根据目标区域大小等特点选择合适的天线水平波束宽度和垂直波束宽度。

（4）如果目标区域的深度覆盖与外泄信号强度存在矛盾，因遵循外泄控制原则，确保主要道路无信号外泄。如果无法避免信号外泄，则必须通过更换天线型号、调整天线位置、降低天线口功率等方法控制外泄信号的强度。

2.3.6 辐射控制

国家辐射极限安全值：一级为10 uW/cm2，二级为40 uW/cm2。相关单位应结合实际场景控制天线口功率，并满足“天线功率口设计”中要求。应用小板状天线进行覆盖的站点，都需要进行辐射测试，辐射指标应满足国家电磁辐射标准要求。

3 应用注意事项

在应用新型小板状天线进行地下车库覆盖设计时，需要特别注意以下事项。

小板状天线应用于封闭型地下车库；若要应用在半封闭性地下车库，需特别考虑信号外泄影响，避免在人口密集区域的信号外泄。

应用小板状天线时，需根据具体场景覆盖要求确定相应的天线口功率。

在设计小板状天线口功率时，应结合实际链路损耗，通过增加衰减器等方式使天线口功率满足要求。不建议通过调整RRU/RRUS后台功率实现。

天线安装位置要求主瓣方向无阻挡，主瓣方向不要打向车库出入口。

应用小板状天线进行覆盖的站点，都需要进行辐射测试，辐射指标应满足国家电磁辐射标准要求。

实际应用时，尽量采用小尺寸的小板状天线，现场注意美化。

Research of new small tabular antenna covering the underground garage

LI Guo-bo， CHEN Jing-hang， YANG Ting-xun （China Mobile Group Guangdong Co.， Ltd. Zhongshan Branch， Zhongshan 528400， China）

In this paper， we mainly research the new small tabular antenna covering the underground garage. We analyze from the electromagnetic radiation， coverage， signals leaked， investment. Comparing with the traditional way of indoor ceiling antenna， we find that the new small tabular antenna have some advantages， such as good coverage， controlled radiation and leaked， convenient construction and maintenance， low investment. So we summarize the design specification and the application considerations.

underground garage； new small tabular antenna； coverage

TN929.5

A

1008-5599（2016）06-0075-05

2016-03-13