LTE室内分布系统天线及信号的覆盖

邓玮

中通服建设有限公司 广东省广州市 510440

摘要：为了突破话务量的限制，并让网络可以有更高的水准，一般都会采用LTE，它的全称是长期演进技术。它可以让传输变得更快，这可以使通信受到很大的增益，从而变得更为优质。通常，室内都会有对应的系统，这可以让技术能发挥功能，但是如何去构建则是一个难点。应当先明确结构，以及要用到的测量方法，这样就有了一个大致的框架。完成后，还要优化，从而达到更好地效果。如果做的好，那么就能用很少的天线就可以实现全方位的覆盖，也能减少死角的产生。

关键词：LTE室内分布系统；天线；信号

前言：LTE室内分布系统较好地弥补了2/3G网络的缺陷，提升了用户的体验感，体现出低时延、高速率、便捷性的优势特点。为了确保室内通信的正常进行，要对LTE室内分布系统进行合理设计，并确定LTE室内分布系统深度覆盖方案，通过光纤和光缆实现信号传输，解决信源安装空间不足及路由复杂的问题，以支持多个网络的接入，减少无源器件之间的相互干扰和影响。

1.LTE室内分布系统天线测量方法分析

1.1远场测量

它主要是用来测试增益、前后比和半功率波束宽度。一般都是以距离作为区别，并将其分成远场和近场，它们本身也有着许多不同点。前者是一种间接的方式，要先获得相位和幅度，再配合算法来得到别的数据。这是有缺陷的，因为并不是直接的，所以受干扰是较大的，其中大多是由多径衰落提供的，这会使精度有明显的下降。一般的应对方式，就是反复进行这个过程，并通过运算来得到一个数值。但其是比较难被信任的，所以现在都是以远场作为主要的方法，其中几乎没有缺陷。该法是直接进行测量，它好的方面是干扰可以被忽略的，也不用进行运算，而且数据本身的价值也更好，这对于设计有较大的好处。

1.2增益测量

该方法首先要有的条件是被测天线和源天线的极化方法是一致的，二者的测量距离也必须大于10λ，如果不满足任何一点，都是不能使用。在进行前，要先将对它们进行调整，从而得到最稳定的天平，但是要注意一测一调，不可以一直用。可以将天线安置于均匀场强区，通过场强探头预测天线有效体积，如果电场峰值大于1.5dB，就表明这个场是不符的。要想使数据更加准确，就必须让仪器有比较大的动态范围，这样不仅能灵活，也能扩大所得到的广度。这可以使数据变得更加可靠，覆盖时也能运用，从而使其合理性变得更高。

1.3方向图测量

主要是指测量全向天线的不圆度、半功率波瓣宽度和前后比。要先完成要用到的装置的架设，其主体是由天线和测试转台连接而成，总体来看是比较简易的。所要做的是通过调整天线的角度来得到不同电平。在得到后就可以计算出参数，这属于一种间接的方法，也是获得波瓣宽度的一个比较好的途径，其精度也是比较可观的。

1.4驻波比测量

进行LTE室内分布系统的校准，将测量系统与被测天线相连接，在带宽范围内测量驻波比。其首要条件就是处在无影响的地方，这是一定要做到的，否则将得不到精确的结果。通常来讲，在自由的空间中是可以的，因为影响主要是回波，只要足够开阔，就不用担心。当然，也可以构建专门的暗室来进行这项测试，它要满足不存在反射，人员与仪器也要始终保持在一个合适的间距。在进行前，要验证场地，让天线向不同的方向均位移半个波长，如果在这期间，驻波比的变化没有超过0.1，就证明其是可以使用的。

1.5互调测量

选取对应频段的无源互调测试设备，采用反射式扫频测试方法，设置工作频率，使三阶互调产物落入工作频带内；并调整输出功率，进行系统校准之后，读取互调电平值。要注意的是，在进行互调测量之前，不能将无回波吸收体放于天线感应近场内，避免吸收体内感应回波的互调现象，并确保吸收体之间相同极化间隙不产生泄露。同时，要使测试电缆的剩余互调小于-117dBm，两端口电压驻波比小于1.2。

1.6功率容限测量

要先将被测天线和信号源相连，从而得到稳定且连续的信号，结果也不会受此影响。完成后，向天线放松连续波，而且要处在固定的频段，依据测试的标准，保持1h，从中得到相应的示数。在这个过程中，天线不可以被破坏，否则将要重新进行，而且驻波比要一直保持在一个比较稳定的数值，也要符合当下所使用的标准。这样就可以得到一个比较准确的频段，使用对应的算法就可以计算出需要的参数。这是间接得到的结果，所以可能会有误差，应当多次进行，并求出平均值，这样得到的才是最精确的，在应用到规划中后可以有最好的效果。

2.LTE室内分布系统信号覆盖预测及网络规划分析

2.1构建场景模型

一般都会使用WinProp无线网络规划软件，创建对应的数据库，并以文件的格式进行保存，这样更加方便运用和管理。采用3D标准射线跟踪模型算法、主要路径模型算法、多墙体模型算法，计算和描述室内环境模型，获悉实际通信设备发射机和接收机的传输情况。对于处在800MHz的下的不对称双锥全向吸顶天线，可以采用ProMan软件模拟天线在室内环境模型中传播的路径，选取优势路径模型计算和选择传播路径，体现出良好的计算精度。在2.7GHz工作条件下的直接馈电单锥全向吸顶天线，通过分析可以得出，直接馈电单锥全向吸顶天线的水平向下辐射角度区域不圆度较差，在高频段工作状态下会对天线辐射范围和强度产生影响。在2.7GHz工作条件下的不对称双锥全向吸顶天线。这种天线从水平方向向下辐射区域的不圆度较好，能量辐射更加均匀，有效提高LTE室内分布系统的发射天线信号覆盖范围和平均强度。

2.2LTE室内分布系统网络规划

利用WinProp软件组件中的OptMan，可以实现对系统的优化，并选出最佳的网络，做好对其的配置，从而确定应当使用什么发射器来实现对其的更高水准的连接。装配也同样是要注意的，因为决定了系统的延展性，这对于当下的建筑是很有帮助的，可以达到互联，从而让通信变得更为优秀。在初步确定后，要将其录入到ProMan中，这样容易进行二次设计，也方便将其利用，是比较灵活的。考虑到不对称双锥全向吸顶天线具有更高的强度、更加均匀的功率分布，因而选取不对称双锥全向吸顶天线进行分析，采用优势路径模型算法进行仿真计算，得出计算结果。获得对应的结果。不论用多少天线，信号强度都必须要在70dBm以上，只有这样才能被检测到。只有做到这一点，信号才是符合要求的，让通信有比较好的质量，不会因为其强度过低而无法进行。这也可以令网络能有好的效果，但是考虑到，天线应当控制总数，越少越好，只要确定覆盖的足够全面就可以。在这之中，不可以有尚未达到或是强度不够的地方，这是不合规的。可以优化现有的模型，使其更加适合规划的进行，由7个发射天线覆盖全部区域，余下的3个发射天线自动关闭，实现LTE室内分布系统网络的优化。这样就可以达到用最少的发射器，让整个区域都可以受到比较良好的功率，而且是与标准没有任何差异的。

结语：综上所述，基于当前高层建筑日趋增多，导致基站天线无法完全覆盖或出现信道阻塞的现象，需要对LTE室内分布系统进行持续改进升级和优化。全面分析LTE室内分布系统天线的测量方法，并采用无线网络规划工具WinProp进行室内环境下电波传播环境的预测仿真，构建模型并选取不对称双锥全向吸顶天线，进行LTE室内分布系统网络的优化，使天线数量由10减至7，并保证接收到最低标准信号强度。未来的LTE室内分布系统天线必然日益增多，并要能够在各个小区的覆盖实现随意切换，使LTE室内分布系统达到最优的无线覆盖效果。

参考文献：

[1]陈昊，李渊.探讨LTE室内分布系统天线及信号覆盖[J].农家参谋，2020，4（11），160-161.

[2]陈沛豪.LTE室内分布系统的设计[D].广州:华南理工大学,2018