南阳郊区覆盖研究总结报告.docx
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南阳郊区覆盖研究总结报告
南阳市CDMA网络覆盖模型研究报告
1研究背景
无线通信质量是以无线覆盖作为前提条件,在此基础上通过各种优化手段的实施,从而打造出令用户满意的精品无线网络。
本文旨在通过大量测试工作,深入研究天馈调整和功率调整对无线覆盖环境的影响程度,为后续无线网络优化工作提供相关理论基础,提高RF优化工作效率。
2研究目的
结合南阳市整体地形、地物特点,本次覆盖模型研究主要郊区无线场景进行研究。
选择郊区作为覆盖模型研究对象的原因主要是:
Ø建筑物高度不高,地势相对平坦,没有较大建筑物对电磁波阻挡,便于无线电磁的测试;
Ø郊区站点相对市区较少,经常涉及到覆盖方面的优化问题,选择郊区作为研究对象,更符合实际场景;
研究目的:
研究郊区场景下,天馈调整和功率调整对覆盖情况的影响程度;
研究天馈调整和功率调整对高铁覆盖情况的影响程度。
3研究思路
本次研究整体思路如下:
3.1站址选择
卧龙区整体地市平坦,可选择站点较多,本次测试选择王村中学_0扇区作为测试站点,该站点既覆盖乡镇,也覆盖郊区以及国道,且地市平坦,没有明显阻挡。
3.2测试点选择
在其他因素保持不变的情况下,天线的覆盖范围主要取决于天线的方位角和俯仰角,从这一角度出发,我们选择了3个测试点来进行覆盖模型的研究和测试,测试点选择依据如下:
3.2.1以天线垂直波瓣覆盖边缘选择测试点
如下图,根据天线挂高、天线垂直波瓣宽度、天线下倾角与覆盖距离可以得到覆盖距离计算公式:
B=arctg(H/R)+A/2
H:
天线挂高;
R:
覆盖半径;
B:
天线下倾角;
A:
天线垂直半功率角。
根据上述公式,可以得到天线垂直波瓣的覆盖外边界(以下简称测试点一,图中红色圆点标识)和覆盖内边界(以下简称测试点二,图中蓝色圆点标识)。
当天线下倾角大于天线垂直波瓣的二分之一时,理论上存在该测试点,当小于二分之一时测试点位于无线远处,因此测试点一的选定需要根据实际情况而定。
3.2.2以天线水平波瓣覆盖边缘选择测试点
如下图所示,红线延伸方向为天线水平半功率角方向,在该切线方向上,选择垂直波瓣最强点(粉红色圆点标识处)作为测试点(以下简称测试点三)。
3.3验证方法
为验证调整方位角、俯仰角以及发射功率对覆盖情况的影响程度,分别对这些参数进行调整,并保持其他参数不变,记录每次调整后的测试结果。
3.3.1俯仰角调整对覆盖的影响
南阳市郊区站点俯仰角差异较大,从最小值1度到最大不等,平均俯仰角度为10度;
天线垂直波瓣宽度差异也较大,从6度到17度不等;
因此郊区站点以10度作为参考点,以2度为步长抬高或降低俯仰角,俯仰角最低提高到6度,最低可以压低到16度,郊区站点已选定为王村中学_0扇区,该基站天馈参数如下:
基站名称
基站编码
扇区编号
天线增益
天线挂高
PN
方向角
水平波瓣宽度
垂直波瓣宽度
可调电下倾角
内置下倾角
机械下倾角
王村中学
2667
7
14.8
48
123
30
65
15
12
0
4
王村中学
2667
8
17
48
291
95
90
6.5
0
0
8
王村中学
2667
9
14.8
48
459
300
65
15
12
0
6
根据公式B=arctg(H/R)+A/2,可以算出当俯仰角为10度,天线挂高为48米,垂直波瓣为15度时,测试点1和测试点2分别距离基站的距离是:
1099米和152米。
在这2个测试点下完成所有测试,并按照如下表格记录测试结果:
测试点
测试业务
测试指标
俯仰角
6
8
10
12
14
16
测试点一
1X业务
MaxEc
DO业务
C/I
下载速率
测试点二
1X业务
MaxEc
DO业务
C/I
下载速率
3.3.2方位角调整对覆盖的影响
根据3.2.2中提出的测试点三的选取原则,王村中学_0扇区的测试点三距离基站272米,并在下图黄线标识方向上。
并按如下表格记录测试结果:
测试点
测试业务
测试指标
方位角
方位角不变
移动10度
移动20度
移动30度
测试点三
1X业务
MaxEc
DO业务
C/I
下载速率
测试点
测试业务
测试指标
方位角
方位角不变
移动10度
移动20度
移动30度
测试点三
1X业务
MaxEc
DO业务
C/I
下载速率
3.3.3功率调整对覆盖的影响
功率调整对覆盖的影响选择的测试点为测试点一(远点),以1dB为步长,对1X的导频增益以及EVDO的射频增益进行调整,记录每次调整后的测试结果,完成如下表格:
测试点
测试业务
测试指标
功率
满功率
降1dB
降2dB
降3dB
降4dB
降5dB
降6dB
测试点三
1X业务
MaxEc
DO业务
C/I
下载速率
4测试结果及分析
4.1天馈调整对覆盖的影响分析
4.1.1测试结果
通过对王村中学_0扇区俯仰角的调整,记录每次测试结果,测试结果如下表所示:
测试点
测试类型
测试指标
俯仰角
6度
8度
10度
12度
14度
16度
测试点一(远点)
1X业务
MaxEc
-73.81
-74.72
-75.86
-78.81
-83.59
-91.14
MaxEc/Io
-3.91
-3.67
-4.41
-4.43
-5.76
-8.92
EVDO业务
TotalCI
6.69
7.15
7.53
5.88
1.12
未测试到
TotalSINR
6.69
7.15
7.53
5.88
1.12
未测试到
DRC申请速率
1976452.17
2398592.38
2360765.23
1832349.67
1146419.09
未测试到
下载速率
1338723.74
1833789.78
1733655.85
1531894.00
1031146.95
未测试到
扫频仪测试
MaxEc/Io
-3.45
-4.15
-5.28
-6.62
-10.11
-13.60
MaxRSCP
-57.52
-58.80
-60.74
-62.69
-66.92
-70.79
测试点二(近点)
1X业务
MaxEc
-63.58
-61.17
-56.15
-57.09
-57.48
-58.57
MaxEc/Io
-3.65
-2.96
-4.08
-2.98
-2.79
-2.80
EVDO业务
TotalCI
11.85
11.67
7.73
10.60
10.65
11.36
TotalSINR
11.85
11.67
7.73
10.60
10.65
11.36
DRC申请速率
2940780.84
2968800.00
2697823.26
2958429.09
2957270.20
2954578.51
下载速率
1870105.12
1781240.41
1785161.56
1815360.26
1720257.98
1904596.55
扫频仪测试
MaxEc/Io
-1.18
-0.81
-0.24
-0.26
-0.21
-0.24
MaxRSCP
-44.64
-40.89
-35.36
-34.94
-35.33
-36.61
测试结果统计
4.1.2数据分析
在不考虑其他因素影响的情况下,天馈调整只会对1X-MaxEc和EVDO-MaxEc产生影响,因此这里我们研究天馈调整对1X-MaxEc和EVDO-MaxEc的影响。
测试结果现象描述:
如下图所示:
当俯仰角以2度为步长,从6度调整到16度的过程中,覆盖变化情况:
远点:
随着俯仰角的增加覆盖变弱,当俯仰角超过12度时,覆盖急剧下降;
近点:
随着俯仰角的增加,覆盖强度明显上升,当到达10度时,覆盖情况基本无变化。
天馈调整对覆盖的影响-远点
天馈调整对覆盖的影响-近点
原因分析:
王村中学_0扇区的天馈参数如下:
天线挂高:
48米
俯仰角:
16度
垂直波瓣:
15度
测试点一(远点)和测试点二(近点)分别距离基站为:
1099米和152米
根据公式可以计算其在俯仰角分别为6度、8度、10度时主瓣的最远距离,如下图所示:
俯仰角为6度
俯仰角为8度
俯仰角为10度
当俯仰角为6度时,测试点一位于垂直波瓣覆盖范围内,因此其接收信号强度高于俯仰角为10度时的强度;测试点二位于垂直波瓣覆盖范围外,该点是天线的下旁瓣覆盖,因此其接收信号强度明显低于俯仰角为10度时的强度。
当俯仰角为8度时,情况和俯仰角为6度相同。
当俯仰角为10度时,测试点一和测试点二分均位于垂直波瓣覆盖边缘处,其强度均在3dB范围内,与理论一致。
当俯仰角超过12度时,测试点一位于垂直波瓣覆盖边缘外,该点是天线的上旁瓣覆盖,强度开始出现明显降低的情况。
俯仰角为12度
4.2功率调整对覆盖的影响分析
4.2.1测试结果
通过对王村中学_0扇区俯仰角的调整,记录每次测试结果,测试结果如下表所示:
测试点
测试类型
测试指标
俯仰角
原始功率
降低1dB
降低2dB
降低3dB
降低4dB
降低5dB
降低6dB
测试点一(远点)
1X业务
MaxEc
-75.12
-77.01
-78.23
-80.04
-84.59
-85.88
-87.61
MaxEc/Io
-4.41
-4.75
-4.95
-5.26
-6.31
-6.92
-7.01
EVDO业务
TotalCI
7.14
6.48
6.12
5.72
5.65
5.51
2.77
TotalSINR
7.14
6.48
6.12
5.72
5.65
5.51
2.77
DRC申请速率
2125458.12
2032298.67
1937907.69
1807619.77
1774680.75
1742303.12
1303687.65
下载速率
1600649.38
1508051.71
1131422.86
1640594.34
1278231.30
1471949.60
1116644.95
扫频仪测试
MaxEc/Io
-1.20
-2.61
-3.09
-3.82
-5.56
-6.51
-7.86
MaxRSCP
-51.66
-53.86
-56.93
-58.18
-61.21
-62.49
-64.03
测试结果统计
4.2.2数据分析
在不考虑其他因素影响的情况下,功率调整只会对1X-MaxEc和EVDO-MaxEc产生影响,因此这里我们研究天馈调整对1X-MaxEc和EVDO-MaxEc的影响。
测试结果现象描述:
如下图所示:
当功率以1dB为步长,从满功率(1X以导频增益为-28为满功率,EVDO以射频增益为0为满功率)调整到降低6个dB的过程中,覆盖变化情况如下图:
在天线垂直波瓣覆盖边缘处:
1X业务:
从满功率到降低6个dB的过程中,MaxEc从-75.12dBm降低到-87.61dBm,降低了12.49dB;平均降低1dB发射功率,接收信号强度降低2.08dB;
EVDO业务:
从满功率降低到6个dB的过程中,MaxRSCP从-51.66dBm降低到-64.03dBm,降低了12.37dB;平均降低1dB发射功率,接收信号强度降低2.06dB;
以1dB为步长降低发射功率,接收机接收强度基本是以线性分布而下降。
1X功率调整对覆盖的影响
EVDO功率调整对覆盖的影响
功率调整对覆盖边缘内影响情况:
如下图所示,在满功率和降低3dB情况下,对王村中学_0扇区进行了扫频仪路测,测试其接收信号功率情况。
功率调整前后MaxRSCP对比图
通过对比,可以看到在功率降低3dB之后,对边缘覆盖范围内,覆盖强度也会有所降低,平均降低1.92dB。
4.3方位角调整对覆盖的影响分析
4.3.1测试结果
通过对王村中学_0扇区方位角的调整,记录每次测试结果,测试结果如下表所示:
测试点
测试类型
测试指标
方位角调整
35
45
55
65
测试点三
1X业务
MaxEc
-73.95
-75.05
-79.54
-84.39
MaxEc/Io
-3.74
-4.46
-5.06
-5.26
EVDO业务
TotalCI
2.62
2.85
1.91
-4.42
TotalSINR
2.62
2.85
1.91
-4.42
DRC申请速率
1436752.52
1461519
1275844.7
859357.25
下载速率
1337488.54
744888.59
1398994
689729.13
扫频仪测试
MaxEc/Io
-3.59
-4.28
-5.4
-7.46
MaxRSCP
-60.75
-61.54
-65.98
-69.93
方位角调整测试结果统计
4.3.2数据分析
在不考虑其他因素影响的情况下,方位角调整只会对1X-MaxEc和EVDO-MaxEc产生影响,因此这里我们研究天馈调整对1X-MaxEc和EVDO-MaxEc的影响。
测试结果现象描述:
王村中学_0扇区方位角为35度,水平半功率角为65度,因此测试点三位于该该站点正北0度附近,以每10度为步长,将该小区方位角从35度调整到65度的过程中,覆盖情况变化如下:
在天线水平波瓣覆盖边缘处:
10度左右的方位角调整对覆盖强度会有一定改变,但是改变的幅度不大;
当方位角调整角度超过20度时,覆盖改变明显,改变幅度在6dB左右,位于水平半功率角和垂直半功率角边缘处的覆盖改变幅度更大。
5小结
5.1对比分析结论
在天线垂直波瓣覆盖边缘(俯仰角为10度),通过天馈调整和功率调整来测试信号接收强度,对比其对覆盖的影响程度,对比如下:
1X
10度/满功率
12度/降1dB
14度/降2dB
16度/降3dB
总下降值
平均下降值
天馈调整
-75.86
-78.81
-83.59
-91.14
-15.28
-5.09
功率调整
-75.12
-77.01
-78.23
-80.04
-4.92
-1.64
EVDO
10度/满功率
12度/降1dB
14度/降2dB
16度/降3dB
总下降值
平均下降值
天馈调整
-60.736
-62.686
-66.916
-70.79
-10.054
-3.35
功率调整
-51.661
-53.859
-56.929
-58.184
-6.523
-2.17
1X业务覆盖变化情况
EVDO业务覆盖变化情况
通过以上对比,可以看到无论是1X业务还是EVDO业务,天馈调整比功率调整对覆盖的影响程度明显(可从曲线的斜率看出),
5.2网优应用推广
对比分析结论:
在覆盖边缘,增加天馈俯仰角会带来较大的信号衰减,对覆盖范围内的信号强度会起到增强作用(在机械俯仰角不是很大的情况下);
在覆盖边缘,每降低1dB基站发射功率,接收机接收信号强度降低2dB左右,但是对于覆盖范围内的信号强度也会降低;
在覆盖边缘,天馈调整对覆盖的影响程度比功率调整对覆盖的影响程度大。
在水平半功率角覆盖边缘,较大角度的方位角调整(超过20度)以及更换不同水平波瓣的天线对水平覆盖范围改变较为明显。
网优应用推广:
为避免信号覆盖过远,天线下倾角的设置应大于天线垂直波瓣的二分之一;
郊区站点为了保证覆盖远度而减小天线俯仰角的同时,注意选择零点填充天线,避免“塔下黑”现象出现;
对于越区覆盖站点,越区距离在边缘覆盖范围外,天馈调整明显比功率调整减少越区覆盖的效果好;同时,为了减少天馈调整对覆盖边缘的深度覆盖,可采用天馈调整和功率调整相结合的方式,既压俯仰、增功率的方法。
(案例)
对于弱覆盖区域,要提高该区域的覆盖强度,应优先考虑提升俯仰角,在提升俯仰角受限的情况下(俯仰角大于垂直波瓣的二分之一),可考虑提升功率,但需要注意的是,功率提升在覆盖边缘区域是线性提升的,因此其提高幅度有限,且会对系统容量造成影响。
对于郊区光覆盖,采用90度水平半功率角天线替换60度水平半功率角天线,在边缘覆盖区域内,通常会增加6dB的覆盖强度。
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