本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，具體涉及一種用于LTE深度覆蓋的射燈天線精確規(guī)劃方法。

背景技術(shù)：

隨著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，無線通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪凶钪匾耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)之一。同時(shí)，隨著我國(guó)房地產(chǎn)行業(yè)的持續(xù)火熱，小區(qū)樓盤建設(shè)過程中的無線通信網(wǎng)絡(luò)架設(shè)問題也得到了研究人員們的持續(xù)關(guān)注和研究。

目前，小區(qū)樓盤基本上都是高層小區(qū)的形式，而高層小區(qū)的室內(nèi)無線通信信號(hào)深度覆蓋，一樣采用的都是射燈天線。然而，目前高層小區(qū)的射燈天線規(guī)劃數(shù)量及安裝位置僅憑工程經(jīng)驗(yàn)：即根據(jù)設(shè)計(jì)工程師的工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行先行安裝，然后再進(jìn)行人工信號(hào)的測(cè)試或復(fù)核，如果復(fù)核不通過則繼續(xù)盲目的調(diào)整天線的安裝位置，直至測(cè)試復(fù)核通過。

因此，目前射燈天線的規(guī)劃和安裝方法，明顯存在如下問題：沒有詳細(xì)的計(jì)算過程，做不到精確規(guī)劃，很容易造成射燈天線裝配置不合理，導(dǎo)致資源的浪費(fèi)和深度覆蓋效果不理想，降低投資效益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)ι錈籼炀€的安裝位置進(jìn)行統(tǒng)一和精確規(guī)劃，從而保證通信信號(hào)深度覆蓋的用于LTE深度覆蓋的射燈天線精確規(guī)劃方法。

本發(fā)明提供的這種用于LTE深度覆蓋的射燈天線精確規(guī)劃方法，包括如下步驟：

S1.獲取需要規(guī)劃的高層小區(qū)樓盤的建筑信息數(shù)據(jù)；

S2.建立射燈天線的室內(nèi)信號(hào)預(yù)測(cè)模型；

S3.計(jì)算射燈天線覆蓋對(duì)面樓宇的寬度；

S4.計(jì)算射燈天線覆蓋對(duì)面樓宇的高度；

S5.根據(jù)步驟S3～步驟S4的計(jì)算結(jié)果，選擇射燈天線在樓宇中的安裝位置；

S6.依據(jù)步驟S5選定的射燈天線的安裝位置，依據(jù)步驟S2建立的射燈天線室內(nèi)信號(hào)預(yù)測(cè)模型和國(guó)標(biāo)要求，對(duì)射燈天線的安裝位置進(jìn)行驗(yàn)證。

步驟S1所述的高層小區(qū)樓盤的建筑信息數(shù)據(jù)包括樓宇的層數(shù)、樓宇寬度、樓宇的層高、樓間距和室內(nèi)深度等信息。

步驟S2所述的建立射燈天線的室內(nèi)信號(hào)預(yù)測(cè)模型，具體為采用下式對(duì)射燈天線的室內(nèi)信號(hào)進(jìn)行預(yù)測(cè)：

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表示室內(nèi)信號(hào)強(qiáng)度的預(yù)測(cè)值；Pt表示射燈天線輸入口功率，單位為dBm；Gt表示射燈天線增益在實(shí)際角度下的能量集中能力值，實(shí)際的Gt與移動(dòng)臺(tái)和射燈天線之間的水平夾角α和垂直夾角β有關(guān)，它的計(jì)算與天線的方向性系數(shù)直接相關(guān)，單位為dBi；f表示LTE載波中心頻率，單位為MHz；hb表示射燈天線相對(duì)移動(dòng)臺(tái)的高度，單位為m；hm表示移動(dòng)臺(tái)天線高度，單位為m；d表示射燈天線到移動(dòng)臺(tái)的距離，單位為Km；Lp表示穿透損耗，單位為dB。

預(yù)測(cè)模型中d的取值為采用如下公式進(jìn)行計(jì)算：

式中l(wèi)為樓間距，w為用戶室內(nèi)深度，α/2為射燈天線至用戶方向與射燈天線主瓣方向的夾角。

步驟S3所述的計(jì)算射燈天線覆蓋對(duì)面樓宇的寬度，具體為采用如下算式計(jì)算射燈天線覆蓋對(duì)面樓宇的寬度值：

2b＝2(l+w)×tan(α/2)

式中2b為一副射燈天線覆蓋對(duì)面樓宇的寬度值；l為樓間距；w為用戶室內(nèi)深度；α/2為射燈天線至用戶方向與射燈天線主瓣方向的夾角。

步驟S4所述的計(jì)算射燈天線覆蓋對(duì)面樓宇的高度，具體為采用如下算式計(jì)算射燈天線覆蓋對(duì)面樓宇的高度值：

式中x為一副射燈天線覆蓋對(duì)面樓宇的高度；l為樓間距；w為用戶室內(nèi)深度；ω為天線下傾角；β為天線垂直半功率角。

步驟S5所述的選擇射燈天線在樓宇中的安裝位置，具體為依據(jù)如下規(guī)則進(jìn)行選取：

1)若在同一棟樓頂需安裝4副以上射燈天線或者功率預(yù)算無法滿足要求，則直接使用RRU設(shè)備的1個(gè)通道功率；否則采用2通道RRU設(shè)備，且Pt值為3～11dBm；

2)RRU設(shè)備安裝在樓頂或中層以上樓層的弱電井；

3)若要求LTE網(wǎng)絡(luò)和2/3G信號(hào)先連接合路器再通過7/8"饋線布放至樓頂，且合路器的插入損耗計(jì)為1dB，則選擇雙頻單端口天線；若要求通過獨(dú)立的7/8"饋線放至樓頂，則選擇雙頻雙端口天線；

4)若樓宇為25層以下的高層樓宇且樓間距小于40米時(shí)，選用普通張角射燈天線；若樓宇為25層以上的樓宇或樓間距大于40米時(shí)，選用大張角射燈天線；

5)保證選取射燈天線安裝的位置滿足步驟S2和S3計(jì)算得到的射燈天線覆蓋對(duì)面樓宇的高度要求和寬度要求。

本發(fā)明提供的這種用于LTE深度覆蓋的射燈天線精確規(guī)劃方法，通過精確的建模和計(jì)算，將射燈天線覆蓋的范圍進(jìn)行量化計(jì)算，同時(shí)建立射燈天線通用性信號(hào)預(yù)測(cè)模型，并依據(jù)建立的模型和計(jì)算結(jié)果給出了射燈天線的參考安裝位置和安裝規(guī)則，實(shí)現(xiàn)了高層小區(qū)的無線通信網(wǎng)絡(luò)搭建的精確規(guī)劃和設(shè)計(jì)，避免了現(xiàn)有網(wǎng)路搭建的盲目性和隨機(jī)性，而且本發(fā)明方法計(jì)算精確，實(shí)現(xiàn)了射燈天線的精確規(guī)劃和信號(hào)的深度覆蓋，避免了返工的過程，提高了資源利用效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法的流程圖。

圖2為射燈天線樓層覆蓋立體示意圖。

圖3為射燈天線樓層覆蓋水平示意圖。

圖4為射燈天線樓層覆蓋側(cè)面示意圖。

圖5為本發(fā)明方法在某樓盤測(cè)試時(shí)的射燈天線實(shí)際安裝位置示意圖。

圖6為本發(fā)明方法在某樓盤測(cè)試時(shí)34樓南邊3407房間內(nèi)的RSRP值示意圖。

圖7為本發(fā)明方法在某樓盤測(cè)試時(shí)34樓南邊3407房間內(nèi)的SINR值示意圖。

圖8為本發(fā)明方法在某樓盤測(cè)試時(shí)34樓南邊3407房間內(nèi)的PCI值示意圖。

圖9為本發(fā)明方法在某樓盤測(cè)試時(shí)18樓南邊1807房間內(nèi)的RSRP值示意圖。

圖10為本發(fā)明方法在某樓盤測(cè)試時(shí)18樓南邊1807房間內(nèi)的SINR值示意圖。

圖11為本發(fā)明方法在某樓盤測(cè)試時(shí)18樓南邊1807房間內(nèi)的PCI值示意圖。

圖12為本發(fā)明方法在某樓盤測(cè)試時(shí)2樓南邊207房間內(nèi)的RSRP值示意圖。

圖13為本發(fā)明方法在某樓盤測(cè)試時(shí)2樓南邊207房間內(nèi)的SINR值示意圖。

圖14為本發(fā)明方法在某樓盤測(cè)試時(shí)2樓南邊207房間內(nèi)的PCI值示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示我本發(fā)明方法的流程圖：本發(fā)明提供的這種用于LTE深度覆蓋的射燈天線精確規(guī)劃方法，包括如下步驟：

S1.獲取需要規(guī)劃的高層小區(qū)樓盤的建筑信息數(shù)據(jù)，具體包括樓宇的層數(shù)、樓宇寬度、樓宇的層高、樓間距和室內(nèi)深度等信息；

S2.建立射燈天線的室內(nèi)信號(hào)預(yù)測(cè)模型，具體為采用下式對(duì)射燈天線的室內(nèi)信號(hào)進(jìn)行預(yù)測(cè)：

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表示室內(nèi)信號(hào)強(qiáng)度的預(yù)測(cè)值；Pt表示射燈天線輸入口功率，單位為dBm；Gt射燈天線增益在實(shí)際角度下的能量集中能力值，實(shí)際的Gt與移動(dòng)臺(tái)和射燈天線之間的水平夾角α和垂直夾角β有關(guān)，它的計(jì)算與天線的方向性系數(shù)直接相關(guān)，單位為dBi；f表示LTE載波中心頻率，單位為MHz；hb表示射燈天線相對(duì)移動(dòng)臺(tái)的高度，單位為m；hm表示移動(dòng)臺(tái)天線高度，單位為m；d表示射燈天線到移動(dòng)臺(tái)的距離，單位為Km；Lp表示穿透損耗，單位為dB；

預(yù)測(cè)模型中d的取值為采用如下公式進(jìn)行計(jì)算：

式中l(wèi)為樓間距，w為用戶室內(nèi)深度，α/2為射燈天線至用戶方向與射燈天線主瓣方向的夾角；

d的取值計(jì)算公式的推導(dǎo)過程如下：如圖2所示為射燈天線樓層覆蓋立體示意圖，如圖3所示為射燈天線樓層覆蓋水平示意圖，從圖中分析可知：

d²＝a²+b²+c²

a＝l+w

b＝a*tan(α/2)

c＝hb

推導(dǎo)可得：

S3.計(jì)算射燈天線覆蓋對(duì)面樓宇的寬度，具體為采用如下算式計(jì)算射燈天線覆蓋對(duì)面樓宇的寬度值：

2b＝2(l+w)×tan(α/2)

式中2b為一副射燈天線覆蓋對(duì)面樓宇的寬度值；l為樓間距；w為用戶室內(nèi)深度；α/2為射燈天線至用戶方向與射燈天線主瓣方向的夾角；

S4.計(jì)算射燈天線覆蓋對(duì)面樓宇的高度，具體為采用如下算式計(jì)算射燈天線覆蓋對(duì)面樓宇的高度值：

式中x為一副射燈天線覆蓋對(duì)面樓宇的高度；l為樓間距；w為用戶室內(nèi)深度；ω為天線下傾角；β為天線垂直半功率角；

高度值x的取值公式的推導(dǎo)過程如下：如圖4所示為射燈天線樓層覆蓋側(cè)面示意圖，由圖分析可知：

x＝c-y

c＝(l+w)tanθ

從而推導(dǎo)得到

經(jīng)分析，當(dāng)滿足如下條件時(shí)，天線垂直波瓣被完全利用：

1)y＝0且x≤h，即當(dāng)ω＝β/2且β≤arctan[h/(l+w)]時(shí)，則天線垂直半功率角覆蓋范圍從頂樓至一樓以上，其中當(dāng)?shù)忍?hào)成立時(shí)，天線覆蓋范圍從頂樓至一樓；

2)y＞0且x+y≤h，即ω＞β/2且[ω+(β/2)]≤arctan[h/(l+w)]時(shí)，則天線覆蓋范圍從頂樓以下至一樓以上，當(dāng)?shù)忍?hào)成立時(shí)，天線覆蓋范圍從頂樓以下至一樓；

當(dāng)條件1)等式成立時(shí)，即滿足條件ω＝β/2且β＝arctan[h/(l+w)]時(shí)，一副射燈天線垂直半功率角剛好能覆蓋對(duì)面樓宇的所有樓層，其它情況下至少需要兩副天線才能覆蓋所有樓層。

S5.根據(jù)步驟S3～步驟S4的計(jì)算結(jié)果，選擇射燈天線在樓宇中的安裝位置，具體為依據(jù)如下規(guī)則進(jìn)行選?。?/p>

1)若在同一棟樓頂需安裝4副以上射燈天線或者功率預(yù)算無法滿足要求，則直接使用RRU設(shè)備的1個(gè)通道功率；否則采用2通道RRU設(shè)備，且Pt值為3～11dBm；

2)RRU設(shè)備安裝在樓頂或中層以上樓層的弱電井；

3)若要求LTE網(wǎng)絡(luò)和2/3G信號(hào)先連接合路器再通過7/8"饋線布放至樓頂，且合路器的插入損耗計(jì)為1dB，則選擇雙頻單端口天線；若要求通過獨(dú)立的7/8"饋線放至樓頂，則選擇雙頻雙端口天線；

4)若樓宇為25層以下的高層樓宇且樓間距小于40米時(shí)，選用普通張角射燈天線；若樓宇為25層以上的樓宇或樓間距大于40米時(shí)，選用大張角射燈天線；

5)保證選取射燈天線安裝的位置滿足步驟S2和S3計(jì)算得到的射燈天線覆蓋對(duì)面樓宇的高度要求和寬度要求；

在依據(jù)步驟S3計(jì)算射燈天線覆蓋對(duì)面樓宇的寬度要求時(shí)，可以得到如下表1所示的幾種典型情況下覆蓋對(duì)面樓宇寬度的預(yù)測(cè)值：

表1典型情況下射燈天線覆蓋對(duì)面樓宇寬度的預(yù)測(cè)值

因此，由上表可知，如果是使用大張角射燈天線，一般是1副天線覆蓋對(duì)面樓宇的1個(gè)單元；如果是使用普通張角射燈天線，一般是1副天線覆蓋對(duì)面樓宇的2個(gè)單元；

在依據(jù)步驟S4計(jì)算射燈天線覆蓋對(duì)面樓宇的高度要求時(shí)，可以得到如下表2所示的幾種典型情況下覆蓋對(duì)面樓宇寬度的預(yù)測(cè)值：

表2典型情況下射燈天線覆蓋對(duì)面樓宇高度的預(yù)測(cè)值

由上表可知，由于單頻單端口大張角天線覆蓋對(duì)面樓宇的高度太小，在實(shí)際工程中原則上不建議采用。

雙頻單/雙端口大張角天線建議使用在大于25層的樓宇，天線數(shù)量及其下傾角由公式計(jì)算確定。例如當(dāng)32層高且樓間距大于48米時(shí)，只需要一副天線就能覆蓋對(duì)面所有樓層，下傾角為30°，否則需要2副天線，一副下傾角建議為15°一副下傾角建議為55°；對(duì)于高于35層且需要2副天線的情況，建議一副天線安裝在樓頂，另一副安裝在樓中間外墻。

普通張角天線建議使用在小于或等于25層的樓宇，天線數(shù)量及其下傾角由公式計(jì)算確定。例如當(dāng)25層高且樓間距大于55米時(shí)，只需要一副天線就能覆蓋對(duì)面所有樓層，否則需要2副天線。

S6.依據(jù)步驟S5選定的射燈天線的安裝位置，依據(jù)步驟S2建立的射燈天線室內(nèi)信號(hào)預(yù)測(cè)模型和國(guó)標(biāo)要求，對(duì)射燈天線的安裝位置進(jìn)行驗(yàn)證。

如圖2所示為本發(fā)明方法在某樓盤測(cè)試時(shí)的射燈天線實(shí)際安裝位置示意圖，該高層住宅小區(qū)共有5棟高層，高34層，每棟樓頂均裝有覆蓋對(duì)面樓層的射燈天線。其中3棟2單元(東側(cè)這個(gè)單元)樓梯間和北面兩套住房主要由2棟樓頂2號(hào)射燈天線覆蓋；南面兩套住房主要由5棟樓頂射燈天線進(jìn)行覆蓋。

測(cè)試方案：選擇中間的3棟2單元南邊住房室內(nèi)作為測(cè)試位置，其信號(hào)主要來自于5棟樓頂射燈天線的信號(hào)，射燈天線類型為國(guó)人雙頻雙端口大張角天線，主要參數(shù)為水平半功率角＝25°，垂直半功率角＝60°，增益＝13dBi，下傾角為30°；并且平層電梯廳安裝了室分吸頂天線。測(cè)試位置離5棟射燈天線水平距離為52米，正對(duì)3棟2單元進(jìn)行深度覆蓋。

分別對(duì)3棟2單元南邊高、中、低層住房室內(nèi)進(jìn)行CQT測(cè)試，結(jié)果如下：

1)CQT測(cè)試頂層34樓南邊3407房間內(nèi)的RSRP、SINR及PCI值，具體值如圖6～圖8所示；

2)CQT測(cè)試中層18樓南邊1807房間內(nèi)的RSRP、SINR及PCI值，具體值如圖9～圖11所示；

3)CQT測(cè)試低層2樓南邊207房間內(nèi)的RSRP、SINR及PCI值，具體值如圖10～圖14所示；

通過以上的測(cè)試可以看到：PCI＝363為電梯廳室分小區(qū)，PCI＝366為5棟樓頂射燈天線小區(qū)，PCI＝118和PCI＝5屬于宏基站。從圖中數(shù)值可以看出，三個(gè)房間CQT測(cè)試RSRP值與模型預(yù)測(cè)值基本一致，解決了該棟樓的深度覆蓋問題。

本發(fā)明方法針對(duì)不同場(chǎng)景，通過模型分析輸出規(guī)劃的工程參數(shù)，指導(dǎo)精確規(guī)劃和設(shè)計(jì)，避免了現(xiàn)有技術(shù)中施工后通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)信號(hào)覆蓋不合格而返工的工程。既能精確解決信號(hào)深度覆蓋的問題，又能極大的提高施工效率，節(jié)省大量的投資。