基于楼间对打解决TD-LTE深度覆盖的方案研究

王建，李寿鹏，赵昌盛，薛玉晓

（中国移动通信集团设计院有限公司山东分公司，济南 250101）

1 引言

TD-LTE的建设基本完成了广覆盖的目标，但是仍然存在深度覆盖不足的问题。精细化的深度覆盖已经成为当前LTE网络建设的重点。特别是城市高层居民区，建筑环境及无线传播环境较为复杂，常规宏站立体覆盖效果不佳，而传统的室分建设和维护难度较大。因此楼间对打作为新型的建设方式用于解决居民区的室内深度覆盖问题。

楼间对打是将室分信号采用宏站的方式通过外打天线覆盖对面楼宇的无线覆盖方式。由于对居民楼良好的覆盖效果，楼间对打在高容积率的高层及小高层住宅区域得到广泛应用。作为新型室分建设方式，楼间对打覆盖方案并未形成统一的规划建设标准，通过对楼间对打传播环境的研究和测试，提出了规划建设参考模型。

2 楼间对打覆盖模型

2.1 覆盖模型

无线信号由天线端口到达室内的路径损耗主要包括空间传播损耗和建筑物穿透损耗。楼间对打的覆盖模型如图1、图2所示。为了满足对楼宇的整体覆盖，楼间对打天线采用水平面和垂直面均为宽波束的板状或射灯天线。覆盖方式可根据建筑物和天线安装位置灵活的设计为由高向低打或由低向高打。

图1 楼间对打垂直覆盖图

图2 楼间对打水平覆盖图

通过覆盖模型图可知，已知室外天线的俯仰角度、水平和垂直半功率角、天线与覆盖楼宇的距离可简单的计算出楼间对打天线波束对楼宇的覆盖范围，垂直方向上天线覆盖楼宇高度HB和水平方向覆盖长度L计算如下：

2.2 无线传播损耗

楼间对打主要采用室外天线发射的信号覆盖室内场景，选取衰减因子模型作为室内无线传播模型，并对衰减因子和穿透损耗进行校准。室内衰减因子模型表示式为：

其中：

PL(d)：传播路径损耗；

PL(d0)：距离天线1 m处的路径损耗32.4+20×lgf+20×lg1；

n：衰减因子，与传播环境有关。一般取值在2.0～3.5之间；

d：覆盖边缘距离天线的距离；

FAF：附加衰减因子，指由于楼板、隔板、墙壁等引起的附加损耗。

为了对传播模型进行进一步的校准确定衰减因子n及附加衰减因子FAF的取值，选取3个已建设楼间对打的不同场景的小区小高层（11层）、高层（24层）和超高层（33层）共计29户进行入户测试，测试结果如图3、图4所示。

图3 传播模型校正结果

图4 校正因子n

经过测试确定衰减因子n取值2.5；室内穿透一堵墙附件衰减因子FAF取值18 dB， 室内穿透两堵墙附件衰减因子FAF取值28 dB。

3 楼间对打设计方案

3.1 方案制定流程

在制定楼间对打方案时，遵循步骤如下：

（1）现场勘察，获取覆盖目标楼宇的长度、高度、确定天线的安装位置以及天线安装位置与目标楼宇的垂直距离。

（2）根据覆盖目标楼宇的长度、高度以及天线距离楼宇的垂直距离计算天线的关键参数，确定天线选型。

天线选择普通板状/射灯天线还是大张角天线主要取决于覆盖目标楼宇所需要的波瓣宽度，即水平半功率角和垂直半功率角。根据楼宇情况计算如下：

水平半功率角：

垂直半功率角：

（3）根据覆盖目标楼宇的高度和以及天线距离楼宇的垂直距离计算天线的关键参数计算天线安装俯仰角。

（4） 根据空间传播损耗和馈线器件损耗Lq以及天线增益G，同时考虑水平和垂直边缘半功率角处的增益降低G'，计算满足室内接收电平PR满足覆盖要求（大于-110 dBm）的RRU所需功率P。

3.2 楼间对打方案制定案例

荣祥花园小区室内弱覆盖，拟采用E频段楼间对打的方式解决小区内深度覆盖不足。通过现场勘察可知，本小区为12层小区居民楼，建筑物高度HB=36 m，宽度L=30 m，楼间距D=40 m，楼顶可实施安转对打天线Hm=36 m。

由现场勘察信息可知，本小区对打方式采用由高向低打的方式。为保障对楼宇整体覆盖，计算如下：

由计算可知，本方案所需天线垂直半功率角满足大于42°，水平半功率角大于41°，天线安转时下倾且下倾角为垂直半功率角的一半即可满足天线对楼宇的覆盖。考虑现有设备初步选择天线水平半功率角40°，垂直半功率角45°，天线增益为11 dBi的板状天线。

本小区拟采用E频段进行覆盖，考虑RRU和天线的最佳安装位置以及无源器件的使用情况，RRU到达天线的器件及馈线损耗约4.7 dB，覆盖边缘G'取6 dB。满足最低覆盖要求的RRU功率计算如下：

通过计算可知发射功率为40 W的RRU可以满足本小区楼间对打覆盖需求。当基站发射功率为40 W时，进行入户测试，入户位置为主瓣正对7楼西户，测试效果如图5所示。此时无线视距距离d=D/cosα，G'为0 dB。将相关参数代入公式（3）、（8）理论计算室内覆盖水平，如表1所示。由表可知，本模型理论计算RSRP值与测试平均值相差在合理的范围内。

图5 实力荣祥现场室内测试图

表1 RSRP平均值理论计算与测试差异

4 结束语

随着VoLTE业务的推广，对4G网络的深度覆盖要求越来越高，单一的网络建设已经不能满足用户对网络的需求，因此精细化的规划建设解决深度覆盖将是未来LTE网络建设的主旋律。未来的网络建设应该是围绕着宏微皮飞相结合采用多样化的覆盖方式而进行。楼间对打作为新型的覆盖方式将会在高容积率小区的覆盖中得到广泛的应用。作为室内信号通过外打方式覆盖小区内室内外场景，楼间对打在建设完成后的部分参数的设置需要考虑宏站的设置特点进行调整。

[1] 3GPP TS 36.231. Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA); Base Station (BS) radio transmission and reception[S].

[2] 李频钟. TD-LTE楼间对打场景的规划与优化研究[J]. 信息通信, 2017(1).