TD-SCDMA TD-LTE 双极化室内分布天线技术交流与研讨

武汉邮电科学研究院武汉邮电科学研究院 烽火科技集团烽火科技集团 会议材料会议材料 2004年年2月月24日日 1 双极化室内分布天线双极化室内分布天线技术交流研讨技术交流研讨武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024应用背景应用背景3 1天线的种类天线的种类3 2方案选择方案选择3目目 录录技术分析技术分析4多制式网络覆盖多制式网络覆盖5工程应用实例工程应用实例6工程应用建议工程应用建议7 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024一一 应用背景应用背景 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024相比室外用户而言，室内静止用户更有可能使用LTE丰富多彩的数据业务。包括视频电话、视频流、游戏、MMS、Email、Web浏览等，这些新业务更容易在室内应用。在LTE中由于快衰落，空间损耗等问题，使MIMO的室内覆盖很难通过室外基站实施覆盖。因此，LTE室内覆盖必须采用室内分布系统来进行覆盖。背背 景景 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024与2G、3G室内覆盖相比，由于MIMO技术的引入使得LTE的室内覆盖发生变化，信源都需采用双通道进行传输，基站辅助设备也需采用相应的解决方案来继续保持LTE中MIMO特性；MIMO采用多通道传输，在实际工程中可能存在电缆资源安装受限问题。MIMO的室内覆盖很难通过室外基站实施覆盖。在LTE室分系统一路新建，改建一路时，LTE存在着与其它系统的频率兼容问题。与2G、3G相比，室内分布系统需要布放多根天线，这就涉及到天线的选择与安装问题。LTE室内覆盖的问题室内覆盖的问题 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024LTE室内覆盖的方式室内覆盖的方式这种方式所带来的：这种方式所带来的：优点：多通道的优点：多通道的MIMO覆盖方式保证了高速稳定的室内覆盖方式保证了高速稳定的室内LTE业务。业务。缺点：天线数量较原有覆盖方式增加一倍，严重影响室内美观及缺点：天线数量较原有覆盖方式增加一倍，严重影响室内美观及物业协商的困难程度。物业协商的困难程度。武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024一个天线能解决的问题为什么要用两个天线？一个天线能解决的问题为什么要用两个天线？武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024二二 天线的种类天线的种类 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024双极化吸顶天线 2010 WRI.9支持频段支持频段垂直极化：垂直极化：806-960MHz；1710-2700MHz；水平极化：水平极化：1710-2700MHz机械参数：机械参数：天线尺寸：天线尺寸：220mm*120mm天线重量：天线重量：0.56kg安装方式：吸顶安装方式：吸顶端口数量：端口数量：2*N-femaleS参数参数驻波比：频段内小于驻波比：频段内小于1.5隔离度：两端口隔离度：两端口1710-2700MHz隔离度大于隔离度大于25dB 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024 2010 WRI.10双极化壁挂天线频率范围2300-2700MHz电压驻波比1.5输入阻抗50增益71dBi极化形式45水平波瓣宽度（3dB）858 垂直波瓣宽度（3dB）655 隔离度20dB前后比23dB接口形式2N型阳头尺寸150mm90mm45mm重量0.4kg天线罩材料防紫外线ABS 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024三三 方案选择方案选择 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024方案一：方案一：800-2700MHz 双极化；双极化；方案分析：方案分析：原理上天线可在全频段实现双极化，但由于在全频段使原理上天线可在全频段实现双极化，但由于在全频段使用双极化后，对用双极化后，对GSM与与DCS的覆盖影响无法预知，且此的覆盖影响无法预知，且此方案体积很大结构复杂，外观上很难得到客户认同，也方案体积很大结构复杂，外观上很难得到客户认同，也难以形成可靠成熟的应用产品。难以形成可靠成熟的应用产品。武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024方案二：方案二：800-960MHz 垂直极化；垂直极化；1710-2700MHz45 双极化双极化方案分析：方案分析：原理上可行，天线只在高频段实现双极化，接口数量原理上可行，天线只在高频段实现双极化，接口数量3个，个，对对DCS的现网覆盖影响无法预知，方案结构相对简单，但的现网覆盖影响无法预知，方案结构相对简单，但是此种方案的高频交极比、隔离度和低频不圆度不好，高是此种方案的高频交极比、隔离度和低频不圆度不好，高频与低频相互制约的因素比较多。频与低频相互制约的因素比较多。武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024方案三：方案三：800-2700MHz 垂直极化；垂直极化；1710-2700MHz水水平极化平极化方案分析：方案分析：原理上可行，天线只在高频段实现双极化，接口数量原理上可行，天线只在高频段实现双极化，接口数量2个，不会改变个，不会改变GSM与与DCS现网覆盖的情况，方案结构现网覆盖的情况，方案结构相对简单，体积小，与现在室内分布天线体积相当，业相对简单，体积小，与现在室内分布天线体积相当，业主和客户容易接受。功能上的优势在于组网方式灵活多主和客户容易接受。功能上的优势在于组网方式灵活多样。样。武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024 根据上述分析及实际外场使用情况，方案三无论从根据上述分析及实际外场使用情况，方案三无论从设计制作技术和使用上都具有很大优势。设计制作技术和使用上都具有很大优势。800-2700MHz 垂直极化垂直极化1710-2700MHz水平极化水平极化 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024该方案的优点：该方案的优点：1.该天线结构简单，易于加工和安装，批量生产一致性好；该天线结构简单，易于加工和安装，批量生产一致性好；2.功能和性能上可以完全替代现有所有吸顶天线，同时增加双功能和性能上可以完全替代现有所有吸顶天线，同时增加双极化接口，为极化接口，为LTE、WLAN、DCS室内覆盖增加了组网选室内覆盖增加了组网选择方案，并且具有一次布网，功能随时扩展的优势。择方案，并且具有一次布网，功能随时扩展的优势。武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024存在的不足：存在的不足：1）在较宽的频带范围内，垂直）在较宽的频带范围内，垂直/水平两个极化天线的方向图重水平两个极化天线的方向图重叠不够完美；叠不够完美；2）双极化天线的波束最大指向与轴向的夹角在）双极化天线的波束最大指向与轴向的夹角在40左右；左右；3）由于增加了水平极化，导致天线尺寸略又增加。）由于增加了水平极化，导致天线尺寸略又增加。武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024四四 技术分析技术分析 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024工作频段(MHz)880-9601710-19201920-24002400-2700极化方式V H/VH/VH/V增益(dBi)1.50.52.50.5(H)30.5(V)30.5(H)3.50.5(V)20.5(H)3.50.5(V)方向图圆度1.51.5(H)1.5(V)1.5(H)1.5(V)1.5(H)1.5(V)垂直面半功率波宽()7510455455355交极比(dB)/151515极化隔离(dB)/252525互调(dBm)100（2*33dBm）电压驻波比1.5功率容限(W)50w双极化吸顶天线指标双极化吸顶天线指标 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024双极化吸顶天线方向图（垂直极化双极化吸顶天线方向图（垂直极化 806MHz）武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024双极化吸顶天线方向图（垂直极化双极化吸顶天线方向图（垂直极化 1710MHz）武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024双极化吸顶天线方向图（垂直极化双极化吸顶天线方向图（垂直极化 2690MHz）武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024双极化吸顶天线方向图（水平极化双极化吸顶天线方向图（水平极化 1710MHz）武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024最新版本双极化吸顶天线方向图（水平极化最新版本双极化吸顶天线方向图（水平极化 2690MHz）武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024目前存在的问题目前存在的问题1、由于自身非对称双极化结构，水平极化与垂直极化垂直面波束、由于自身非对称双极化结构，水平极化与垂直极化垂直面波束指向不完全重叠；指向不完全重叠；2、缺乏大量实际工程经验，相对于传统单极化天线来说的新天线、缺乏大量实际工程经验，相对于传统单极化天线来说的新天线对网络覆盖的影响和优势需要不断开发完善；对网络覆盖的影响和优势需要不断开发完善；武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024虽然垂直极化与水平极化波虽然垂直极化与水平极化波束指向的偏差较大，但是可束指向的偏差较大，但是可以看到两个波束的覆盖整体以看到两个波束的覆盖整体趋势是比较接近的，从目前趋势是比较接近的，从目前我公司所参与少量工程案例我公司所参与少量工程案例上看，双极化吸顶天线在覆上看，双极化吸顶天线在覆盖半径盖半径17米的范围内完全可米的范围内完全可以替代两个间距以替代两个间距0.51米的单米的单极化吸顶天线；极化吸顶天线；左图为水平极化垂直面与垂左图为水平极化垂直面与垂直极化垂直面在直极化垂直面在2350MHz的的对比图对比图 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024五五 多制式网络覆盖多制式网络覆盖 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024本产品垂直极化性本产品垂直极化性能稳定，可以从性能稳定，可以从性能上完全取代现有能上完全取代现有2G、3G网络所使网络所使用室内覆盖吸顶天用室内覆盖吸顶天线，而将水平极化线，而将水平极化做为备用端口。做为备用端口。武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/20241710-2700MHz的的所有制式都可以使所有制式都可以使用双通道设备来进用双通道设备来进行覆盖其中行覆盖其中DCS、WCDMA、CDMA2000均可采均可采用收发分路的设备用收发分路的设备来进行覆盖，从而来进行覆盖，从而降低对其他网络的降低对其他网络的互相干扰。互相干扰。GSM与与EGSM也可以通也可以通过合路器合路进行过合路器合路进行覆盖。覆盖。武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024六六 工程应用实例工程应用实例 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024邮科院光迅办公楼邮科院光迅办公楼FDD-LTE室内覆盖实验网室内覆盖实验网站点平面分布图白宫外观图 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024实验网站点背景介绍实验网站点背景介绍 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024一楼采用双极化与单极化吸顶天线混合组网方式一楼采用双极化与单极化吸顶天线混合组网方式（目的是进行对比测试）（目的是进行对比测试）武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024二楼采用单纯双极化吸顶天线组网方式二楼采用单纯双极化吸顶天线组网方式 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024三楼楼采用单纯单极化吸顶天线组网方式三楼楼采用单纯单极化吸顶天线组网方式 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024七七 工程应用建议工程应用建议 武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024关于单极化天线覆盖区域分析关于单极化天线覆盖区域分析由于单极化天线覆盖方案，两个天线点位不是完全重合，所以导致两个天由于单极化天线覆盖方案，两个天线点位不是完全重合，所以导致两个天线理论覆盖区域的交集才是最佳的覆盖区域，同时因为两天线间隔距离限线理论覆盖区域的交集才是最佳的覆盖区域，同时因为两天线间隔距离限制会互相影响覆盖区域，导致这种类似制会互相影响覆盖区域，导致这种类似“桃胡桃胡”效应更加突出，所以在规效应更加突出，所以在规划时不能将覆盖区域完全考虑成理想的全向辐射。划时不能将覆盖区域完全考虑成理想的全向辐射。武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024关于双极化天线覆盖区域分析关于双极化天线覆盖区域分析双极化天线覆盖方案，两个天线点位完全重合，没有类似的双极化天线覆盖方案，两个天线点位完全重合，没有类似的“桃胡桃胡”效应，效应，所以在规划可以将覆盖区域考虑成理想的全向均匀辐射。但是由于天线自所以在规划可以将覆盖区域考虑成理想的全向均匀辐射。但是由于天线自身的极化特性的原因，以及两路天线增益不一致的原因，会导致覆盖区域身的极化特性的原因，以及两路天线增益不一致的原因，会导致覆盖区域略有收缩。略有收缩。武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024当覆盖区域超过当覆盖区域超过15米时，单极化天线方案的米时，单极化天线方案的“桃胡桃胡”效应以及双极化天效应以及双极化天线的最佳覆盖区域收缩现象会变得更加明显，且双极化天线的覆盖效率线的最佳覆盖区域收缩现象会变得更加明显，且双极化天线的覆盖效率较单极化天线来说恶化的更加明显，所以建议在考虑双通道覆盖方案时较单极化天线来说恶化的更加明显，所以建议在考虑双通道覆盖方案时天线的的覆盖区域控制在天线的的覆盖区域控制在10-15米范围内。米范围内。这样的覆盖半径下单极化与双极化两者覆盖各有特点，可以灵活掌握。这样的覆盖半径下单极化与双极化两者覆盖各有特点，可以灵活掌握。武汉虹信通信技术有限责任公司武汉虹信通信技术有限责任公司5/4/2024关于旧站改造的工程建议关于旧站改造的工程建议对于已经建有对于已经建有GSM、DCS或或WCDMA的旧站点，需要新增双路的旧站点，需要新增双路LTE或或WLAN覆盖的，我们建议采用双极化吸顶天线来替换原有天线点位原因覆盖的，我们建议采用双极化吸顶天线来替换原有天线点位原因如下：如下：1、保证在原有工程孔位的基础上不用新增加空位来实现网络升级为双、保证在原有工程孔位的基础上不用新增加空位来实现网络升级为双通道通道LTE或或WLAN降低工程施工协调所带来的物业难度。降低工程施工协调所带来的物业难度。2、保证原有网络覆盖效果的前提下，避免单极化天线方案有可能带来、保证原有网络覆盖效果的前提下，避免单极化天线方案有可能带来的的“桃胡桃胡”效应的同时，新增双通道效应的同时，新增双通道LTE或或WLAN网络覆盖。网络覆盖。3、全向性更好，覆盖区域均匀的双极化天线方案能够相对降低施工成、全向性更好，覆盖区域均匀的双极化天线方案能够相对降低施工成本，提升工程整体形象，是旧站改造的最佳选择。本，提升工程整体形象，是旧站改造的最佳选择。武汉邮电科学研究院武汉邮电科学研究院 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