一种适合于高山景区与滑雪场的LTE覆盖方案

赵洪锋，李飒，高明皓

(1 中国移动通信集团河北有限公司，石家庄 050021；2 中国移动通信集团设计院有限公司河北分公司，石家庄 050021)

一种适合于高山景区与滑雪场的LTE覆盖方案

赵洪锋1，李飒1，高明皓2

(1 中国移动通信集团河北有限公司，石家庄 050021；2 中国移动通信集团设计院有限公司河北分公司，石家庄 050021)

针对高山景区与滑雪场雪道等特殊场景的覆盖需求，本文创新使用了新型智能天线，并提出了用一个RRU加一副层层通天线的解决方案。通过实际测试验证了该方案良好的覆盖性能，节约了投资。该方案网络覆盖良好，具有可行性，可以作为解决高山景区与滑雪场覆盖的有效方案。

层层通天线；高山景区；滑雪场；LTE覆盖

1 背景

随着社会的飞速发展和人们生活水平的提高，越来越多人选择出门旅游作为一种休闲放松方式。近年来，我国A级景区数量快速增长，仅4A级景区便从2001年的187家增长至2016年2 800多家。据国家旅游局发布数据显示，2016年国内旅游持续增长，全年国内旅游44.4亿人次，同比增长11%。由于高山景区道路崎岖，环境复杂，高度落差较大，如图1所示，该类场景给移动通信的覆盖造成了很多的困难。与此同时，伴随着京张冬季奥运会的临近，中国滑雪产业发展进入黄金期，雪场数量急剧增长，2015年全国滑雪场数量达到568家，相比2010年增加298家，增幅为110.37%。568家滑雪场分布于全国25个省(市、区)，众多雪道的覆盖同样也具有高度落差大，覆盖环境覆盖较难的特点，如图2所示。而加大对景区的覆盖是各大运营商一直关注的话题，中国移动更是把景区覆盖明确列入《2017年4G无线网建设指导意见》中，而对于上述的高山景区道路和雪道的覆盖是覆盖难点。

图1 垂直落差较大的特殊场景

针对上述特殊场景的覆盖，常规的方式如下。

（1）传统宏站覆盖：这是目前业界所采用的最常用的方式，由于高山道路的落差较大，普通的宏站天线更多是实现面状覆盖，对落差几十米甚至几百米的道路显得有些能力不足，并且对站址选择要求很高。基站选点要建在相对高处，采用1副或多副定向天线向下覆盖的方式。此种方式的缺点：第一，相对高处建站，对光缆路由要求高，实施难度大，工程造价高；第二，虽有仿真树等美化形式，但高处建站会破坏景区的整体美感，经常引起景区管理方的阻扰。

（2）无线直放站：该方法造价较低，但是会引起导频污染和施主基站噪声电平的提高，降低施主基站接收机的灵敏度，影响网络质量。

（3）采用光纤直放站：这种方法覆盖效果较好，但由于高山的道路一般都较长和较为曲折，这会造成光缆路由工程量较大，且施工难度较大。

对此，河北移动为解决现有技术覆盖山区道路、雪场滑道等垂直落差较大场景能力不足的问题，研究并提出了一种适用于高山景区与滑雪场的智能天线及其应用的技术方案。

2 一种解决高山景区与滑雪场的覆盖方案

2.1 层层通天线

层层通天线是一种具有特殊阵子结构的八通道智能天线。在垂直方向上，针对覆盖不同高度配置匹配的广播波束权值实现精确覆盖，在水平方向上，可通过改变纵向多列振子间预置相位和机械进行微调间距的结构获得不同的水平面波束宽度。该天线为中国移动自主知识产权，前期在河北公司的高层楼宇覆盖中得到了良好应用。

覆盖山区道路、雪场滑道等垂直落差较大场景与高层楼宇场景类似，均为垂直方向覆盖能力需求较大，需要具备不同的应用环境的调节能力。

2.2 路径损耗分析

针对高山景区道路落差较大的特点，我们可利用层层通天线垂直方向的波瓣可调节的特征来解决覆盖，层层通天线垂直方向上的波瓣可以在30°～90°之间调节，远远大于传统天线7°～8°的宽度，若满足路径损耗即可很好的实现道路覆盖。

高山景区道路与滑雪场雪道类似，我们对高山景区道路进行典型举例分析：为了实现一个相对地面高度为600 m的高山景区道路，为了最大程度的节省投资，我们可以在山脚下选择一个合适天线安装点，距离山脚下200 m。在挂高3 m的塔上，安装层层通天线，调整层层通天线的上倾角，通过后台参数调整天线垂直方向的波瓣为75°，可以实现600 m高山景区一侧道路的覆盖。

图2 层层通天线解决方案

经测量计算，天馈点距离山顶最高处为630 m，由于信号是从山下向山上覆盖，遮挡较少，多数经过自由空间损耗，故采用SPM模型的推算路径损耗：

其中：

d为接收机与发射机之间的距离(m)；取值630 m。

HTxeff为发射天线的有效高度 (m)；取值30 m。

Diffractionloss为经过有障碍路径引起的衍射损耗(dB)；取值为0。

HRxeff为接收天线的有效高度(m)；取值600 m。

f(clutter)为因地物所引起的平均加权损耗。

K1为常数(dB)；K2为log(d)的系数；K3为log (HTxeff)的系数；K4为衍射损耗的系数；K5为log (HTxeff)log(d)的系数；K6为HRxeff的系数；Kclutter为f(clutter)的系数。

在自由空间传播模型中，K3、K4、K5、K6、Kclutter都是0，K1=38.45，K2=20。

由上述公式，以LTE的F频段为例，我们可以推算出的路径损耗为94 dB，考虑到山顶树木遮挡的因素，路径损耗在105 dB左右，远远小于132 dB的最大路径损耗，山腰和山脚的路径损耗由于传播距离的缩小，路径损耗应少于该值，覆盖效果更强。

因此，经路径损耗分析可知，采用层层通方案，可以实现一个RRU加一副天线覆盖整个高山道路，极大地节省投资。同理，也可实现滑雪场雪道的有效覆盖。

3 现网应用及特点分析

3.1 现网应用情况

某高山景区相对高度为400 m，由于高度较高且建站较困难，景区道路覆盖较差投诉多，我们选取距离的25 m塔为层层通天线的安装点，距离山脚下150 m，根据覆盖需求测算，天线的垂直波瓣调整在65°左右。

经后期测试发现，整个道路测试良好，RSRP基本在-95 dBm以上的水平， 较原来有了近13 dBm的提高，SINR值保持在8以上，下载速率都能远远超过4 Mbit/s的门限，均值达到了21 Mbit/s，用户体验良好，对景区道路的覆盖有了很大程度的改观。并且由于整个方案工程投资仅为更换天线的费用，比传统覆盖方式的投资大大降低，如表1所示。

表1 层层通天线安装前后对比

3.2 本方案的特点分析

（1）安装地点选择灵活，一副天线能够覆盖整个高山道路或者滑雪场的雪道。

（2） 匹配特性化需求，针对不同高度高山的覆盖需求，通过合理制定方案，配置优化参数，提供更好覆盖效果和控制干扰。

（3）智能天线，八通道。充分发挥TD-LTE几种传输模式（TM7、TM8），并且可以实现波束赋形增益。

（4）与当前宏站各厂家的RRU都兼容，与当前宏站的安装方式兼容，便于应用和推广。

（5）型号选择便捷。分别为4G FD宽频型号，支持2G和4G的多系统型号，射灯美化外罩型号等。

4 结束语

针对高山景区覆盖与滑雪场雪道覆盖需求，我们将一种适合高层楼宇的方案创新地引入到高山景区覆盖，用一个RRU+一副天线实现整个道路覆盖的效果，以极低的网络投资实现了预期的效果。同时极大避免了景区高点建站对景色的影响，极大降低了工程协调难度。

层层通天线作为解决高山景区覆盖与滑雪场雪道覆盖的有效方案，可以帮助运营商提高景区覆盖水平，更好的解决网络难题，节省网络投资。该方案对特定场景覆盖的规划和建设起到了一定的指导作用，对帮助运营商整体网络布局都有很好的现实意义。

LTE coverage scheme suitable for alpine scenic spots and ski field

ZHAO Hong-feng, LI Sa, GAO Ming-hao
(1 China Mobile Group Hebei Co., Ltd., Shijiazhuang 050021, China; 2 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Hebei Branch, Shijiazhuang 050021, China)

According to the requirements of mountain scenic area and covered ski slopes, and other special scene, innovative use of new smart antenna, and proposed solutions to add a pair of layers of Babel line with a RRU through the actual test proved that the scheme is good coverage performance, saving investment. The scheme has good coverage and feasibility. It can be used as an effective solution to alpine scenic area and ski coverage.

cengcengtong antenna; alpine scenic spots; ski field; LTE covered

TN929.5

A

1008-5599（2017）08-0075-03

2017-07-13