基于小基站设备的建筑群场景覆盖方案探究

【摘要】本文通过分析小基站设备应用建筑群场景，研究不同类型建筑群下的覆盖综合解决方案，并分析不同建筑群的结构类型，建立不同类型的覆盖方案模型，有效指导小基站设备的规划方案。

【关键词】小基站；建筑群；协调困难；快速建站；补盲

1. 前言

建筑群场景一直是移动网络建设的难点区域，不同建筑具有不同的网络覆盖环境，如何解决不同场景的网络覆盖是规划建设的重点，而传统室分+宏基站的建设方式不同实现快速建设的目的，本文通过分析小基站设备应用建筑群方案，论证分场景下的覆盖效果。

2. 建筑群场景划分

2.1 高层居民区

主要指大型高层板楼居民区、大型商务区等建筑物，场景特性如下：

覆盖特点：建筑高度普遍为20米以上，且为板楼结构，内部建筑结构复杂，穿透覆盖难度很大。

业务特点：固定宽带发达，生活类建筑业务量总体偏低，商业类建筑业务量较高。

工程特点：生活类建筑区域内基站建设难度大，室内分布系统难以实施。商业类建筑基站及室内分布系统均具备较好实施条件。

覆盖受限情况：基站因阻挡无法有效覆盖区域内部，低层区域常有弱覆盖与盲区，高层区域窗口边信号质量差 。

基础资源局限：缺少传统宏基站天面资源，居民楼内室分无法入户，主要依靠各种杆类和建筑外墙 。

2.2 低层建筑群

主要指大型低层居民区、一般商务区、科技园区等建筑物，场景特性如下：

覆盖特点：建筑高度普遍为20米以下，且为板楼结构，内部建筑结构相对简单，穿透覆盖难度小。

业务特点：固定宽带发达，生活类建筑业务量总体偏低，商业类建筑业务量较高。

工程特点：生活类建筑区域内基站建设难度大，室内分布系统难以实施。商业类建筑基站及室内分布系统均具备较好实施条件。

覆盖受限情况：基站无法有效覆盖区域内部，低层与室内区域存在弱覆盖与盲区。

基础资源局限：缺少传统宏基站天面资源，居民楼内室分无法入户，主要依靠各种杆类和建筑外墙，传输及电源配套资源有限。

2.3 高低混合居民区

主要指高低层混合居民区，场景特性如下：

覆盖特点：建筑高度为10米或以下，建筑物密度极大，内部建筑结构简单，穿透覆盖难度较小。

业务特点：流动人口多，固定宽带普及率低，整体业务量较高，移动数据业务需求强烈。

工程特点：物业协调难度相对较小，具备较好的基站建设条件。

覆盖受限情况：基站无法有效覆盖区域内部，低层及室内存在弱覆盖与盲区，高层信号质量差。

基础资源局限：缺少传统宏基站天面资源，居民楼内室分无法入户，主要依靠各种杆类和建筑外墙。

3. 分场景建设方案

3.1 高层居民区建设方案

对于独栋或者单排的高层居民区或写字楼，可利用附属裙楼或路灯杆等载体安装，通过对面对打的方式覆盖目标区域，具体如下图所示：

由于小基站内置天线的增益为10dBi，天线波瓣宽度水平为65度，垂直为30度，覆盖距离为50-200米；根据小基站的覆盖特性分析，可通过三角函数计算出不同位置所能覆盖的高层区域，具体公式如下所示：

H=C+B/{tan[180°-b-actan（B/C）]}；

注：H为小基站的覆盖高度；

C为小基站安装位置的高度；

B为小基站安装位置距需覆盖高层的距离；

b为小基站内置天线的垂直波宽。

图 小基站覆盖高层示意图

由于小基站最大的覆盖距离为200米，所以根据覆盖效果分析，建议B值取100米较合适，覆盖效果较理想。可根据覆盖公式，计算出覆盖高层所需要的设备数量，但同时安装多个设备时，需要考虑频率隔离，以减少干扰问题。

3.2 低层建筑群建设方案

对于低层建筑群，采用在建筑物上对打安装的方案，实施较方便，覆盖效果也较明显。具体建设方案可如下图所示，在各栋建筑同向安装天线，能有效避免干扰问题。

对于低层建筑，水平方向的覆盖情况，直接影响LTE网络质量，计算具体的水平覆盖距离如下公式所示：

H=C+B/{tan[180°-b-actan（B/C）]}

注：H为小基站的水平覆盖距离；

C为小基站安装位置距覆盖起点处的平行距离；

B为小基站安装位置距需覆盖多层建筑垂直的距离；

b为小基站内置天线的水平波宽。

图 小基站水平覆盖示意图

3.3 高低混合居民区建设方案

高低混合居民区小基站建设方案，是上述两种方式的综合方案，需要同时考虑水平和垂直方向的覆盖要求。

4. 分析结论

通过分析，小基站应用建筑群中，不同场景下应按照不同方式考虑建设方案，主要建设思路总结如下：

高层居民区：

1. 优选将小基站设备安装在对面的底层建筑物上；

2. 次选安装在路边灯杆上，对高层建筑进行覆盖。

低层建筑群：

1. 优先建设在小区内建筑物楼顶，从高往低覆盖；

2. 次选建设在小区内灯杆上；

3. 最后选址建设在小区地面上，从低向上覆盖

高低混合居民区：

1. 优先建设在小区内高层建筑物楼顶，从高往低覆盖；

2. 次选建设在底层建筑物楼顶，形成向上和向下覆盖；

3. 最后建设在小区内灯杆或地面上，形成覆盖。