5G優(yōu)化案例：5G多場景下天線權(quán)值配置策略對提升覆蓋的探究

XXXXXXXX5G多場景下天線權(quán)值配置策略對提升

覆蓋的探究TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、 5G天線特性 31.1基站天線配置 41.2MassiveMIMO賦形增益 51.3廣播天線增益 5\o"CurrentDocument"二、 5G多場景下的天線波束權(quán)值規(guī)劃方法 62.1廣播權(quán)值規(guī)劃思路 62.2廣播權(quán)值計算方法 82.3子波束4元組規(guī)劃 92.4典型場景權(quán)值匹配 9\o"CurrentDocument"三、 5G多場景下天線權(quán)值實施效果 103.1場景一：高低混合場景 113.2場景二：超髙樓區(qū)域 123.3場景三：道路覆蓋 13\o"CurrentDocument"四、 總結(jié) 155G多場景下天線權(quán)值配置策略對提升覆蓋的探究【摘要】隨著5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的推動和應(yīng)用場景的豐富，5G不僅需要滿足人們對超高流量密度、超高連接數(shù)密度、超高移動性的需求，能夠為用戶提供高清視頻、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、云桌面、在線游戲等極致業(yè)務(wù)體現(xiàn)，實現(xiàn)“萬物互聯(lián)”的愿景,有效地滿足工業(yè)、醫(yī)療、交通等垂直行業(yè)的信息化服務(wù)需要。5G通過鏈路預(yù)算進行覆蓋估算，通過傳播模型訃算覆蓋半徑。因此在5G的覆蓋評佔中，波束的權(quán)值對覆蓋效果具有較大影響，通過在XX羅湖區(qū)選取部分區(qū)域進行驗證，結(jié)合5GNR性能的研究和鏈路預(yù)算的計算對后續(xù)建網(wǎng)的大方向提供指導(dǎo)性意見?！娟P(guān)鍵字】5G天線廣播天線權(quán)值多場景【業(yè)務(wù)類別】5G維優(yōu)建一、5G天線特性SSB波束需要根據(jù)不同的場景配置不同的波束覆蓋方案。根據(jù)不同的場景有自己的覆蓋方案，在時隙配置為2.5ms雙周期并且特殊時隙配置是10:2:2的情況下，可根據(jù)實際情況來制定符合現(xiàn)場的覆蓋方案。傳統(tǒng)天線垂直面3dB寬度很小，一般只有6-7度，無需設(shè)置較大物理下傾角，即可避免鄰區(qū)UE的上行干擾落入3dB角主瓣范圉，衰落很快。64T64R天線由于垂直面單元3dB寬度達到28度，因此需要較大的機械下傾，才能避免鄰區(qū)的NI落入3dB角主瓣接收角。64T64R天線采用12*8*2=192個半波陣子，垂直采用3合一組成1個通道，4*2*8=64通道。

基站側(cè)采用基于大規(guī)模天線陣列的MassiveMIMO技術(shù)。MassiveMIMO是5GNR的關(guān)鍵技術(shù)，□前常見的規(guī)劃有64T64R、32T32R、16T16R、8T8R等兒種規(guī)格。例如64T64R的天線共計192陣子，推薦應(yīng)用于密集城區(qū)、城區(qū)場景。8列x4行x2極化，每通道對應(yīng)3個陣子。垂直方向單個通道的增益為lldBi,業(yè)務(wù)信道的賦形增益全部體現(xiàn)在解調(diào)門限中。64T64R垂直方向共4個通道，實現(xiàn)3D賦形，不需內(nèi)置電下傾，每通道對應(yīng)3個陣子，直接合成并輸出。180 180180 1801.2MassiveMIMO賦形增益MassiveMIMO賦形增益訂前主要體現(xiàn)在SINR中，賦形增益可以拆分為垂直和水平兩個維度，以64T64R為例：水平8列X2極化，相對于普通的FDD2T2R設(shè)備(也即水平1列X2極化)，水平方向增益為：10*log(8)=9dB；垂直4行X2極化，相對于普通的FDD2T2R設(shè)備(也即垂直1列X2極化)，垂直方向增益為：10*log(4)=6dB；整體賦形增益為9+6=15dB,也即10*log(64/2)o同理，32T32R產(chǎn)品的賦形增益為10*log(32/2)=12dB,16T16R產(chǎn)品的賦形增益為10*log(16/2)=9dBo13廣播天線增益2/3/4G中，每個小區(qū)都只有一個確定的廣播波束。在5G中，引入了波束掃描(beamsweeping)的概念，小區(qū)廣播覆蓋由多個不同指向的子波束共同完成。小區(qū)廣播預(yù)先定義N個子波束，各子波束之間通過時分的方式依次輪循發(fā)送；UE在搜索小區(qū)時，通過測量各子波束的信號強度，選擇信號最強的子波束作為自己的駐留波束。針對不同的場景，可以配置不同的廣播權(quán)值，實現(xiàn)最佳覆蓋。LI前商用前期，終端芯片最大支持4波束掃描，以典型水平4波束掃描為例，對應(yīng)的廣播天線增益約為：四波束掃描2.6G3.5G廣播天線增益(dBi)21.72035

二、5G多場景下的天線波束權(quán)值規(guī)劃方法波束權(quán)值規(guī)劃主要有以下5步:◎新建站點⑤權(quán)值匹配三?3D電子fffi?工?連片穩(wěn)屈出笊農(nóng)任啟詔合話以低JS11輪區(qū)（宏&SD在線地團POI◎新建站點⑤權(quán)值匹配三?3D電子fffi?工?連片穩(wěn)屈出笊農(nóng)任啟詔合話以低JS11輪區(qū)（宏&SD在線地團POI尚低后湍合1、 新建5G站點；2、 對將要覆蓋的場景進行識別，明確是超高層建筑場景、連片高層建筑場景、高低混合層場景還是低層建筑區(qū)；3、 根據(jù)4G的話務(wù)地圖來確定水平覆蓋范圍和垂直覆蓋范用；4、 確定覆蓋范圍之后，進行權(quán)值計算，即根據(jù)具體場景來明確釆用三層波束、四層波束還是單波束進行覆蓋；5、 確定了波束權(quán)值之后，進行權(quán)值匹配，確定各個參數(shù)并進行配置。2.1廣播權(quán)值規(guī)劃思路廣播權(quán)值組合需要滿足一定的約束條件，一般先確定水平方位角/下傾角組合，然后在允許范圍內(nèi)調(diào)整方位角及下傾角。廣播天線權(quán)值規(guī)劃原則：（1） LI前階段建議以H65/V6作為標(biāo)準(zhǔn)三扇區(qū)宏覆蓋組網(wǎng)，其他權(quán)值為非標(biāo)準(zhǔn)三扇區(qū)組網(wǎng)或補盲補熱場景應(yīng)用。（2） 根據(jù)覆蓋區(qū)域面積、區(qū)域內(nèi)建筑物高度/形態(tài)/分布等選擇對應(yīng)的水平波瓣寬度和垂直波瓣寬度。（3） 水平90度系列權(quán)值為新型權(quán)值，4G等網(wǎng)絡(luò)未有應(yīng)用，訂前階段可用于廣場等覆蓋寬度要求較高的區(qū)域進行試點驗證。（4） 口前階段建議使用最大7波束進行5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。> 6+1> 6+1方式2.1.1常規(guī)宏站覆蓋常規(guī)宏覆蓋采用水平單波束覆蓋，即采用7波束進行常規(guī)廣覆蓋。2丄2連片高層建筑場景如果覆蓋范圍是連片高層建筑，建議采用3層或4層波束進行覆蓋，此時水平波瓣寬度可設(shè)置為較大值（65度）。2.1.3超高層建筑2.1.3超高層建筑如需覆蓋超高層建筑，可采用4層波束進行覆蓋，此時水平波瓣寬度可設(shè)為20度左右，垂直波瓣款度在65度左右。2.1.4高低層混合場景5G基站可在宏覆蓋基礎(chǔ)上，釆用專用子波束對高層區(qū)域進行補充覆蓋；單子波束的默認垂直波瓣寬度約6度，具體的組合方式，可根據(jù)建筑的高度進行選取。

P/P/6個子波束形成宏覆蓋，1個子波束對高層立體覆蓋，基站距離建筑120m時,約可覆蓋45m左右高度。> 5+2方式5個子波束形成宏覆蓋，2個子波束對高層立體覆蓋，可以覆蓋超過60-70m的建筑。2.2廣播權(quán)值計算方法根據(jù)實際情況，可根據(jù)如下公式進行相關(guān)參數(shù)的計算，波束四元組，包含：方位角、傾角、水平波束寬度和垂直波束寬度。

堆滇物離81（m）iHB11琪物淚蓋下限（m）HL0建筑物氏度堆滇物離81（m）iHB11琪物淚蓋下限（m）HL0建筑物氏度（m）LB40天線為Of（m）HA26天的水平5血D80天■方向上所需半功事金2a4949天&機《1上角V6.74夭線水平方向上所需半功專龜2B27.89（弘一施）畑 加?（匕一Hjj=—arcsin(-P—arct^/-arc/gLbxcos/2D2?3子波束4元組規(guī)劃（1）水平波瓣寬度水平覆蓋需求：底層子波束作為基礎(chǔ)覆蓋層，通常建議采用65度常規(guī)寬度；高層子波束寬度：根據(jù)高層建筑的分布和高度來評估。建議：區(qū)域內(nèi)與最高建筑高度相差較小（比如高度差值20%）的建筑，占整個U標(biāo)區(qū)域?qū)挾鹊牟ＡВ酱髣t水平波束寬度越大。（2） 垂直波瓣寬度最高垂直覆蓋需求：以區(qū)域內(nèi)需要宏覆蓋的最高建筑為準(zhǔn)；垂直波束層數(shù)規(guī)劃：單波束垂直波瓣寬度為6度左右，計算垂直所需的波束層數(shù)No（3） 波束俯仰角確定個波束的垂直覆蓋范圍，分別計算各子波束的傾角；示例：兩波束時使兩個波束的垂直半功率角上沿和下沿分別對準(zhǔn)樓宇的頂層和低層減少信號泄露對周邊的影響；2.4典型場景權(quán)值匹配典型場景權(quán)值匹配下表，其中并未給出各層波束的下傾角，這需要根據(jù)站高及實際的環(huán)境因素進行評估與訃算。各;波連片高層建筑

場景高低層混合建超高層寫字樓>100m2十2令2十1各;波連片高層建筑

場景高低層混合建超高層寫字樓>100m2十2令2十1水平：20度垂直:65度2020+20/層居民樓85-1OOm3U~1水平：65度垂丙：28度65+65+65+65200-250高層居民樓60-65m4*2"水平：65度垂直：21度65+65十65250-300混合匣融、公克樓.小型寫字樓85-100m4+1+1+1水平：65度垂直：28度65+30+30*30300-40060-65m5TT水平：65垂百：21?65^30*30400-45040-45m6+1水平：65垂直：14度65+30500-550低等高度樓宇及周邊<25m7水平：65度垂宜：7度65500-600波形新式居民區(qū)/一般城市區(qū)域高層商務(wù)住宅區(qū)老式居民區(qū)根據(jù)不同樓高，不同覆蓋范圍給出下表所示通用場景的波束權(quán)值規(guī)劃，各層波束下傾角需根據(jù)實際情況進行評估與計算。分層寬度占比各層水平波瓣基度85-IOOm85-100m85-100m分層寬度占比各層水平波瓣基度85-IOOm85-100m85-100m60-65m60?65m60-65m40-45m40-45m40-45m30m75%3+2+1+165*65+65+6550%3+2HH65-45+45+4530%4+1+1+165+30+30+3075%4+2+165+65+6550%4+2+165+45+4530%5+1+165+30*3075%4+365+6550%5+265+4530%6+165+30100%765三、5G多場景下天線權(quán)值實施效果為了驗證不同組合的覆蓋效果，本次選取了三個不同場景進行對比測試，場景一為高低混合場景，場景二為連片高層覆蓋場景，場景三為一段道路。選取XX羅湖區(qū)的部分小區(qū)和道路進行相關(guān)性能的驗證。3.1場景一：高低混合場景現(xiàn)場選取一座高樓（約65米左右）的1、5、10、15、22樓進行了驗證，一共進行了3種方案的驗證，方案1采用了水平單層波束覆蓋方案（7波束）；方案2采用三層波束分層覆蓋，其中底層波束主要對較低的居民樓進行廣覆蓋，第二層和第三層波束主要針對較高樓層進行覆蓋；方案3采用三層波束分層覆蓋,每一層都進行廣覆蓋（即水平波瓣寬度設(shè)置為65度）。具體驗證方案的天線權(quán)值配比如下:方案天線子波束配置各層水平波瓣寬度各層垂直波瓣寬度各層波束下傾角方案176563方案25、1、165.30、3020、20、206、-1、-8方案35、1、165.65、6520.20、206、-1、-8具體驗證方案的測試結(jié)果如下:方案RSRPSINRDL(Mbps)UL(Mbps)方案二方案三方案一方案二方案三方案一方案二方案三方方案方案三

一二22樓?85-96?864171840745036012011211215樓?83-92?9011181748741940211512612010樓-84-79?83519194204945481221211145樓-74-82-77819194795935201161181171樓-84-88-73132020449705910121120117平均-82?87-8281919448532548119119116不同權(quán)值方案的對應(yīng)結(jié)果如下:驗證結(jié)果對比根據(jù)驗證結(jié)果，在高低混合連片建筑場景下，方案二和方案三的測試結(jié)果明顯優(yōu)于方案一，即在高低樓混合場景下采用三層分層覆蓋更有利于提升用戶感知。3.2場景二：超高樓區(qū)域選擇了超高樓層的10、15、20樓進行了驗證，驗證方案：采用水平單層波束覆蓋方案和4層波束覆蓋方案兩種方式進行對比測試；具體驗證方案的天線權(quán)值配比如下：方案天線子波束配置各層水平波瓣寬度各層垂直波瓣寬度各層波朿下傾角

方案17波朿6563方案22+2+2+120.20、20、2065、65、65、6510.3、-3、-9具體驗證方案的測試結(jié)果如下:方案RSRPSINRDL(Mbps)UL(Mbps)方案一方案二方案一方案二方案一方案二方案一方案二10-98-995172564607010615-92-9451937846211912420-96-9231731340097110平均-95-9541731544195113不同權(quán)值方案的對應(yīng)結(jié)果如下:驗證結(jié)果對比Lfi^i■■SINRSINR DL DL UL UL方案-方案：方案一方案一方案?Lfi^i■■SINRSINR DL DL UL UL方案-方案：方案一方案一方案?L方案一方案一方案一4003002001000-100-200根據(jù)以上測試結(jié)果可以明顯看到，方案二的測試結(jié)果明顯優(yōu)于方案一的測試結(jié)果，即對于超高樓區(qū)域，采用4層波束分層覆蓋更有利于提升用戶感知。33場景三：道路覆蓋對于道路覆蓋，選取了大概lkm的道路進行驗證，一共選取3種覆蓋方案，方案一采用七波束進行覆蓋，方案二采用雙波束進行覆蓋，方案3采用單波束進行覆蓋。具體驗證方案的天線權(quán)值配比如下：

方案天線子波朿配置各層水平波瓣寬度各層垂直波瓣寬度各層波束下傾角方案1七波束6563方案2雙波束6563方案3單波束6563雙波束測試結(jié)果:現(xiàn)場測試結(jié)果按照場景進行驗證，七波束測試結(jié)果:雙波束測試結(jié)果:具體驗證方案的測試結(jié)果如下:方案RSRPSINRDL速率MC