不同天线微站及射灯天线在小区覆盖应用效果的比较

孙 俨

（中国移动通信集团设计院有限公司新疆分公司，新疆 乌鲁木齐 830000）

0 引 言

4G深度覆盖的场景多、复杂，覆盖方法具有多样性等，一直是4G网络在深度覆盖领域的难点和重点。居民小区用户多且集中，是覆盖的重点。现实中，居民小区由于整体美观等因素，选择站址一直是较难突破的问题。采用周边宏蜂窝基站覆盖，存在绕射多、穿透损耗大等问题，采用传统馈线分布式室内分布系统进行覆盖，存在工程进度慢、投资大和覆盖效果欠佳等问题。

1 覆盖方式简介

目前，采用板状天线微站、柱状天线微站进行覆盖时，除了遇到无法回避的设备抱杆安装位置等问题外，覆盖效果成了主要问题。现阶段，微站的发射功率覆盖区域集中在30 m内。如果在小区遮挡范围较小、楼间距较小的前提下，可以从A楼覆盖到B楼，但公共区间、电梯部分的覆盖效果效果不佳。采用多通道特型天线（信源端考虑同等发射功率的设备），如垂直或水平角度的大功率天线进行覆盖。覆盖效果根据实测统计，与微站覆盖的效果比对如下。

2 设备设施比较

2.1 技术指标比较

柱状天线微站、板状天线微站和射灯天线的设备属性、覆盖安装等性能比较如表1所示[1-3]。

表1 柱状天线微站、板状天线微站和射灯天线的性能覆盖比较

2.2 安装配套比较

柱状天线微站、板状天线微站以及射灯天线的安装配套比较如表2所示。

2.3 场景应用比较

柱状天线微站、板状天线微站以及射灯天线的设备属性和覆盖安装等场景比较如表3所示。

表2 安装配套方式比较

表3 覆盖方式比较

3 覆盖场景结合设备应用比较

3.1 柱状天线微站与射灯天线

场景描述：28层板式高层居民楼，楼间距50 m，每栋楼宇宽85 m，共3个单元，1单元位于东侧。当前，采用4个RRU3182+射灯天线进行对打覆盖，黄色箭头区域，如图1所示。

图1 射灯天线安装覆盖区域

覆盖方案：采用微站进行对比覆盖，设备安装在南楼，覆盖北楼。

方式1：右侧1单元与射灯天线同点位，采用横装进行覆盖。覆盖模式采用宽波束，电倾角分别设置为-30°（横装后覆盖左侧）和0°。

方式2：中间2单元横装进行覆盖。覆盖模式采用宽波束，电倾角分别设置为-17°（覆盖楼宇左侧）和17°（覆盖楼宇右侧）。

方式3：中间2单元竖装进行覆盖。覆盖模式采用宽波束，电倾角分别设置为0°（覆盖中高层）和30°（覆盖中低层），抱杆机械下倾15°。

柱状天线微站安装方式如图2所示。

覆盖效果：选择不同单元不同楼层的房间进行对比测试，各房间的平均RSRP均有提升，最大增益为13 dB。2单元503和3单元602单射灯覆盖时存在弱覆盖，使用微站后整个房间无深度弱覆盖。

图2 柱状天线微站安装方式

微站无论是横装还是竖装，通过合理设置电调值和下倾角，单个设备均可解决北楼宽为85 m的三个单元的室内深度覆盖。如果采用射灯天线，需要2个射灯天线+2个RRU才能实现相同范围的楼宇覆盖。覆盖效果如图3和图4所示。

图3 柱状天线微站不同安装方式下的覆盖效果

其中，Easymacro为柱状天线微站设备，R3182为其他对等发射功率的信源设备。射灯天线对楼宇内不同单元的内部覆盖效果如图4所示。

3.2 板状天线微站与射灯天线

场景描述：30层高层居民楼，A点分别采用BOOKRRU和射灯天线覆盖B楼宇，楼间距45 m。BOOKRRU采用D频段，射灯采用E频段覆盖，安装位置如图5所示。

图4 射灯天线对楼宇内不同单元的内部覆盖效果

图5 板状天线微站安装位置

覆盖效果：10层以上，板状天线微站覆盖效果高于射灯天线；10层以下，板状天线微站覆盖效果低于射灯天线。

板状天线微站覆盖30层高楼时，需要通过周边宏站或新增微站补充低层室内覆盖。覆盖平均参考信号接收功率（RSRP）指标如图6所示。

图6 板状天线微站与射灯天线微站对不同楼层覆盖的平均参考信号接收功率指标比较

3.3 柱状天线微站小区外低打高覆盖效果

场景：30层高层居民楼，最高层客厅完全脱网，传统宏站和杆站难以解决，采用Easymacro2.0杆站，高层弱覆盖得到解决。柱状天线微站小区低打高安装位置如图7所示。

图7 柱状天线微站小区低打高安装位置

图8 微站组网系统

4 组网比较

微站组网如图8所示。根据实际应用中的方案可知，微站网络简单扁平，射灯相对复杂且馈线器件易损坏。

5 覆盖效果比较

从工程中常见的安装方式和安装可能性进行分析[4-5]。射灯方案：从RRU射频信号发射口一直到射灯天线的末端，LTE的电平值为RSRP、RS（参考信号）在每个RE（时隙单元）上的功率。根据20 W的功率进行计算（20 W=43 dBm），一个时隙有1 200个RE，每个RE上的功率（导频功率）为：

信源发射功率计量单位为W，设备器材线缆功率损耗计量单位为dB，输出端电平计量单位为dBm。以某楼宇射灯天线损耗为例，RRU经过7/8馈线后损耗为10.6 dBm，功分器自身损耗为3.5dB，出口端为7.1 dBm，经过20 m的1/2馈线后（2.2dB）变为4.9 dB，减去天线前端功分器的损耗，变为1.4 dBm，经7 m的1/2馈线后（0.8 dB），最终到达射灯天线时剩0.6 dBm。因厂家不同射灯天线增益不同，如果加上射灯外罩（其与内部的壁挂天线构成一套射灯天线，壁挂天线一般是7 dB（高频8 dB）），则为：

使用微站覆盖的情况下，设备发射端可以不考虑损耗，10 W发射功率基本全部输出，初步判定其出口功率优于射灯。

6 成本比较

射灯方案成本包括有源设备费、无源材料费（馈线电源线功分器）、集成费（非集采物资费、租赁费、施工费、设计以及安全生产费）三大部分。射灯方案成本分析如表4所示。

表4 射灯方案成本分析

微站方案的成本包括有源设备费和集成费两部分，如表5所示。

表5 微站成本分析

7 结 论

实际建设中，需要根据覆盖场景的不同要求选择不同的微站。在覆盖方面，柱状天线微站应用更为广泛，覆盖效果理论上优于射灯天线（以目前常见参数考虑）。板状天线微站需要根据应用环境决定。在建设难度方面，射灯天线需要更多的配件辅材，维护和建设相对较困难，微站建设相对快捷。在成本方面，不考虑射灯天线发射信源的前提下，射灯天线投资相对较小，但结合信源考虑，采用微站成本较低。