用于LTE深度覆盖的射灯天线精确规划方法与流程

本发明属于通信领域，具体涉及一种用于LTE深度覆盖的射灯天线精确规划方法。

背景技术：

随着无线通信技术的飞速发展，无线通信网络已经成为了人们日常生活中最重要的通信网络之一。同时，随着我国房地产行业的持续火热，小区楼盘建设过程中的无线通信网络架设问题也得到了研究人员们的持续关注和研究。

目前，小区楼盘基本上都是高层小区的形式，而高层小区的室内无线通信信号深度覆盖，一样采用的都是射灯天线。然而，目前高层小区的射灯天线规划数量及安装位置仅凭工程经验：即根据设计工程师的工程经验进行先行安装，然后再进行人工信号的测试或复核，如果复核不通过则继续盲目的调整天线的安装位置，直至测试复核通过。

因此，目前射灯天线的规划和安装方法，明显存在如下问题：没有详细的计算过程，做不到精确规划，很容易造成射灯天线装配置不合理，导致资源的浪费和深度覆盖效果不理想，降低投资效益。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够对射灯天线的安装位置进行统一和精确规划，从而保证通信信号深度覆盖的用于LTE深度覆盖的射灯天线精确规划方法。

本发明提供的这种用于LTE深度覆盖的射灯天线精确规划方法，包括如下步骤：

S1.获取需要规划的高层小区楼盘的建筑信息数据；

S2.建立射灯天线的室内信号预测模型；

S3.计算射灯天线覆盖对面楼宇的宽度；

S4.计算射灯天线覆盖对面楼宇的高度；

S5.根据步骤S3～步骤S4的计算结果，选择射灯天线在楼宇中的安装位置；

S6.依据步骤S5选定的射灯天线的安装位置，依据步骤S2建立的射灯天线室内信号预测模型和国标要求，对射灯天线的安装位置进行验证。

步骤S1所述的高层小区楼盘的建筑信息数据包括楼宇的层数、楼宇宽度、楼宇的层高、楼间距和室内深度等信息。

步骤S2所述的建立射灯天线的室内信号预测模型，具体为采用下式对射灯天线的室内信号进行预测：

RSRP＝Pt+Gt-(46.3+33.9lgf-13.82lghb+(44.9-6.55lghb)lgd

-(1.1lgf-0.7)hm+(1.56lgf-0.8))-Lp

式中RSRP表示室内信号强度的预测值；Pt表示射灯天线输入口功率，单位为dBm；Gt表示射灯天线增益在实际角度下的能量集中能力值，实际的Gt与移动台和射灯天线之间的水平夹角α和垂直夹角β有关，它的计算与天线的方向性系数直接相关，单位为dBi；f表示LTE载波中心频率，单位为MHz；hb表示射灯天线相对移动台的高度，单位为m；hm表示移动台天线高度，单位为m；d表示射灯天线到移动台的距离，单位为Km；Lp表示穿透损耗，单位为dB。

预测模型中d的取值为采用如下公式进行计算：

式中l为楼间距，w为用户室内深度，α/2为射灯天线至用户方向与射灯天线主瓣方向的夹角。

步骤S3所述的计算射灯天线覆盖对面楼宇的宽度，具体为采用如下算式计算射灯天线覆盖对面楼宇的宽度值：

2b＝2(l+w)×tan(α/2)

式中2b为一副射灯天线覆盖对面楼宇的宽度值；l为楼间距；w为用户室内深度；α/2为射灯天线至用户方向与射灯天线主瓣方向的夹角。

步骤S4所述的计算射灯天线覆盖对面楼宇的高度，具体为采用如下算式计算射灯天线覆盖对面楼宇的高度值：

式中x为一副射灯天线覆盖对面楼宇的高度；l为楼间距；w为用户室内深度；ω为天线下倾角；β为天线垂直半功率角。

步骤S5所述的选择射灯天线在楼宇中的安装位置，具体为依据如下规则进行选取：

1)若在同一栋楼顶需安装4副以上射灯天线或者功率预算无法满足要求，则直接使用RRU设备的1个通道功率；否则采用2通道RRU设备，且Pt值为3～11dBm；

2)RRU设备安装在楼顶或中层以上楼层的弱电井；

3)若要求LTE网络和2/3G信号先连接合路器再通过7/8"馈线布放至楼顶，且合路器的插入损耗计为1dB，则选择双频单端口天线；若要求通过独立的7/8"馈线放至楼顶，则选择双频双端口天线；

4)若楼宇为25层以下的高层楼宇且楼间距小于40米时，选用普通张角射灯天线；若楼宇为25层以上的楼宇或楼间距大于40米时，选用大张角射灯天线；

5)保证选取射灯天线安装的位置满足步骤S2和S3计算得到的射灯天线覆盖对面楼宇的高度要求和宽度要求。

本发明提供的这种用于LTE深度覆盖的射灯天线精确规划方法，通过精确的建模和计算，将射灯天线覆盖的范围进行量化计算，同时建立射灯天线通用性信号预测模型，并依据建立的模型和计算结果给出了射灯天线的参考安装位置和安装规则，实现了高层小区的无线通信网络搭建的精确规划和设计，避免了现有网路搭建的盲目性和随机性，而且本发明方法计算精确，实现了射灯天线的精确规划和信号的深度覆盖，避免了返工的过程，提高了资源利用效率。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

图2为射灯天线楼层覆盖立体示意图。

图3为射灯天线楼层覆盖水平示意图。

图4为射灯天线楼层覆盖侧面示意图。

图5为本发明方法在某楼盘测试时的射灯天线实际安装位置示意图。

图6为本发明方法在某楼盘测试时34楼南边3407房间内的RSRP值示意图。

图7为本发明方法在某楼盘测试时34楼南边3407房间内的SINR值示意图。

图8为本发明方法在某楼盘测试时34楼南边3407房间内的PCI值示意图。

图9为本发明方法在某楼盘测试时18楼南边1807房间内的RSRP值示意图。

图10为本发明方法在某楼盘测试时18楼南边1807房间内的SINR值示意图。

图11为本发明方法在某楼盘测试时18楼南边1807房间内的PCI值示意图。

图12为本发明方法在某楼盘测试时2楼南边207房间内的RSRP值示意图。

图13为本发明方法在某楼盘测试时2楼南边207房间内的SINR值示意图。

图14为本发明方法在某楼盘测试时2楼南边207房间内的PCI值示意图。

具体实施方式

如图1所示我本发明方法的流程图：本发明提供的这种用于LTE深度覆盖的射灯天线精确规划方法，包括如下步骤：

S1.获取需要规划的高层小区楼盘的建筑信息数据，具体包括楼宇的层数、楼宇宽度、楼宇的层高、楼间距和室内深度等信息；

S2.建立射灯天线的室内信号预测模型，具体为采用下式对射灯天线的室内信号进行预测：

RSRP＝Pt+Gt-(46.3+33.9lgf-13.82lghb+(44.9-6.55lghb)lgd

-(1.1lgf-0.7)hm+(1.56lgf-0.8))-Lp

式中RSRP表示室内信号强度的预测值；Pt表示射灯天线输入口功率，单位为dBm；Gt射灯天线增益在实际角度下的能量集中能力值，实际的Gt与移动台和射灯天线之间的水平夹角α和垂直夹角β有关，它的计算与天线的方向性系数直接相关，单位为dBi；f表示LTE载波中心频率，单位为MHz；hb表示射灯天线相对移动台的高度，单位为m；hm表示移动台天线高度，单位为m；d表示射灯天线到移动台的距离，单位为Km；Lp表示穿透损耗，单位为dB；

预测模型中d的取值为采用如下公式进行计算：

式中l为楼间距，w为用户室内深度，α/2为射灯天线至用户方向与射灯天线主瓣方向的夹角；

d的取值计算公式的推导过程如下：如图2所示为射灯天线楼层覆盖立体示意图，如图3所示为射灯天线楼层覆盖水平示意图，从图中分析可知：

d²＝a²+b²+c²

a＝l+w

b＝a*tan(α/2)

c＝hb

推导可得：

S3.计算射灯天线覆盖对面楼宇的宽度，具体为采用如下算式计算射灯天线覆盖对面楼宇的宽度值：

2b＝2(l+w)×tan(α/2)

式中2b为一副射灯天线覆盖对面楼宇的宽度值；l为楼间距；w为用户室内深度；α/2为射灯天线至用户方向与射灯天线主瓣方向的夹角；

S4.计算射灯天线覆盖对面楼宇的高度，具体为采用如下算式计算射灯天线覆盖对面楼宇的高度值：

式中x为一副射灯天线覆盖对面楼宇的高度；l为楼间距；w为用户室内深度；ω为天线下倾角；β为天线垂直半功率角；

高度值x的取值公式的推导过程如下：如图4所示为射灯天线楼层覆盖侧面示意图，由图分析可知：

x＝c-y

c＝(l+w)tanθ

从而推导得到

经分析，当满足如下条件时，天线垂直波瓣被完全利用：

1)y＝0且x≤h，即当ω＝β/2且β≤arctan[h/(l+w)]时，则天线垂直半功率角覆盖范围从顶楼至一楼以上，其中当等号成立时，天线覆盖范围从顶楼至一楼；

2)y＞0且x+y≤h，即ω＞β/2且[ω+(β/2)]≤arctan[h/(l+w)]时，则天线覆盖范围从顶楼以下至一楼以上，当等号成立时，天线覆盖范围从顶楼以下至一楼；

当条件1)等式成立时，即满足条件ω＝β/2且β＝arctan[h/(l+w)]时，一副射灯天线垂直半功率角刚好能覆盖对面楼宇的所有楼层，其它情况下至少需要两副天线才能覆盖所有楼层。

S5.根据步骤S3～步骤S4的计算结果，选择射灯天线在楼宇中的安装位置，具体为依据如下规则进行选取：

1)若在同一栋楼顶需安装4副以上射灯天线或者功率预算无法满足要求，则直接使用RRU设备的1个通道功率；否则采用2通道RRU设备，且Pt值为3～11dBm；

2)RRU设备安装在楼顶或中层以上楼层的弱电井；

3)若要求LTE网络和2/3G信号先连接合路器再通过7/8"馈线布放至楼顶，且合路器的插入损耗计为1dB，则选择双频单端口天线；若要求通过独立的7/8"馈线放至楼顶，则选择双频双端口天线；

4)若楼宇为25层以下的高层楼宇且楼间距小于40米时，选用普通张角射灯天线；若楼宇为25层以上的楼宇或楼间距大于40米时，选用大张角射灯天线；

5)保证选取射灯天线安装的位置满足步骤S2和S3计算得到的射灯天线覆盖对面楼宇的高度要求和宽度要求；

在依据步骤S3计算射灯天线覆盖对面楼宇的宽度要求时，可以得到如下表1所示的几种典型情况下覆盖对面楼宇宽度的预测值：

表1典型情况下射灯天线覆盖对面楼宇宽度的预测值

因此，由上表可知，如果是使用大张角射灯天线，一般是1副天线覆盖对面楼宇的1个单元；如果是使用普通张角射灯天线，一般是1副天线覆盖对面楼宇的2个单元；

在依据步骤S4计算射灯天线覆盖对面楼宇的高度要求时，可以得到如下表2所示的几种典型情况下覆盖对面楼宇宽度的预测值：

表2典型情况下射灯天线覆盖对面楼宇高度的预测值

由上表可知，由于单频单端口大张角天线覆盖对面楼宇的高度太小，在实际工程中原则上不建议采用。

双频单/双端口大张角天线建议使用在大于25层的楼宇，天线数量及其下倾角由公式计算确定。例如当32层高且楼间距大于48米时，只需要一副天线就能覆盖对面所有楼层，下倾角为30°，否则需要2副天线，一副下倾角建议为15°一副下倾角建议为55°；对于高于35层且需要2副天线的情况，建议一副天线安装在楼顶，另一副安装在楼中间外墙。

普通张角天线建议使用在小于或等于25层的楼宇，天线数量及其下倾角由公式计算确定。例如当25层高且楼间距大于55米时，只需要一副天线就能覆盖对面所有楼层，否则需要2副天线。

S6.依据步骤S5选定的射灯天线的安装位置，依据步骤S2建立的射灯天线室内信号预测模型和国标要求，对射灯天线的安装位置进行验证。

如图2所示为本发明方法在某楼盘测试时的射灯天线实际安装位置示意图，该高层住宅小区共有5栋高层，高34层，每栋楼顶均装有覆盖对面楼层的射灯天线。其中3栋2单元(东侧这个单元)楼梯间和北面两套住房主要由2栋楼顶2号射灯天线覆盖；南面两套住房主要由5栋楼顶射灯天线进行覆盖。

测试方案：选择中间的3栋2单元南边住房室内作为测试位置，其信号主要来自于5栋楼顶射灯天线的信号，射灯天线类型为国人双频双端口大张角天线，主要参数为水平半功率角＝25°，垂直半功率角＝60°，增益＝13dBi，下倾角为30°；并且平层电梯厅安装了室分吸顶天线。测试位置离5栋射灯天线水平距离为52米，正对3栋2单元进行深度覆盖。

分别对3栋2单元南边高、中、低层住房室内进行CQT测试，结果如下：

1)CQT测试顶层34楼南边3407房间内的RSRP、SINR及PCI值，具体值如图6～图8所示；

2)CQT测试中层18楼南边1807房间内的RSRP、SINR及PCI值，具体值如图9～图11所示；

3)CQT测试低层2楼南边207房间内的RSRP、SINR及PCI值，具体值如图10～图14所示；

通过以上的测试可以看到：PCI＝363为电梯厅室分小区，PCI＝366为5栋楼顶射灯天线小区，PCI＝118和PCI＝5属于宏基站。从图中数值可以看出，三个房间CQT测试RSRP值与模型预测值基本一致，解决了该栋楼的深度覆盖问题。

本发明方法针对不同场景，通过模型分析输出规划的工程参数，指导精确规划和设计，避免了现有技术中施工后通过测试发现信号覆盖不合格而返工的工程。既能精确解决信号深度覆盖的问题，又能极大的提高施工效率，节省大量的投资。