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D E V E L O P M E N T A N D D E V E L O P M E N T A N D R E S E A R C H 电信工程技术与标准化 一种适合高层建筑密集区域覆盖的智能天线 李晓明1，董健1，刘旸1，李卓2 （1 中国移动通信集团设计院有限公司河北分公司, 石家庄 050021; 2 中国移动通信集团河北 有限公司石家庄分公司, 石家庄 050011） 摘 要 本文提出了一种适合高层建筑密集区域覆盖的智能天线结构和覆盖方法。针对不同高度和宽度的高层建筑可 调整该天线的垂直面和水平面波束宽度，获得良好的覆盖区域；业务波束会随着业务终端所处不同楼层位置 赋形跟踪。经过仿真验证表明，该天线和方法适合高层建筑密集区域覆盖，有利于节约资金和有效保证网络 的深度覆盖。 关键词 智能天线；天线结构；波束宽度；覆盖 中图分类号 TN929.5 文献标识码 A 文章编号 1008-5599（2012）05-0079-05 1 引言 内安装分布天线，但缺点是在实施过程中需要业主配合， 建设和维护难度大，结果是大量室内分布没有处在良好 工作状态。 本文针对高层建筑密集区域覆盖的特点，提出适合 此类场景的新型天线结构和覆盖方法，可以降低成本和 城市化进程中，城区内出现大量高层建筑密集的商 业区和高容积率住宅小区，现有的移动通信无线网络不 能对这类区域进行良好覆盖，导致移动用户在这类区域 内经常遇到无线信号 不好、无法接通或通 话质量差等情况。为 了 解 决 这 类 覆 盖 问 题，需要进行大量的 网络优化。要么是增 加基站数量或者增加 天线数量，但这样带 来了选站困难、维护 困 难 等 一 系 列 问 题。 再就是在高层建筑物 图1 典型8阵元智能天线结构、馈电和场图 收稿日期 ：2012-03-10 79 ·2012年 第5期· 开 发 与 研 究D E V E L O P M E N 开 发 与 研 究 D E V E L O P M E N T A N D R E S E A R C H T E L E C O M E N G I N E E R I N G T E C H N I C S A N D S T A N D A R D I Z A T I O N 工程量，能够有效保证网络的深度覆盖。 根据这个场图范围内天线接收到信号在各个阵元上不同 的强度和相位权值组合确定发射信号的权值组合作为业 务波束，赋形出跟踪接收信号方向的窄波束 ；（3）通过 同步调整不同阵元中相同列上的各个振子相位来调整水 平方向上的场图波束宽窄。 3.2 实现高楼密集区覆盖方法 新型智能天线覆盖某一高层建筑时，可以安装到该 建 筑 的 对 面， 对 整 个 高 层 建 筑 进 行 覆 盖 通 信， 见 图 3。 根据楼高和天线安装位置，确定垂直面天线的广播波束 场图形状和偏转方向，保证覆盖该楼的从下到上 ；调整 方式是修改垂直面广播波束权值。 2 智能天线的结构与基本原理 现有 8 通道垂直极化智能天线结构和馈电方式如图 1 所示，相当于 8 个垂直极化天线（阵元）排成一排 ； 阵元由并联馈电的振子组成。 智能天线可工作在两种工作模式 ：（1）广播波束覆 盖整个小区，使小区内所有移动终端始终与基站保持联 系 ；（2）业务波束为窄波束可在水平方向广播波束覆盖 范围内扫描，其能量集中并指向通信业务的移动终端。 波束场图见图 1(b)，在垂直方向上是不可调整的只有 7° ? 8°窄波束 ；业务波束在水平方向上扫描。直接用这 种智能天线很难覆盖高层建筑密集区域。 3 新结构的智能天线 3.1 结构说明 本文提出一种新结构智能天线如图 2(a) 所示。阵元 横向，其中振子垂直极化，每个阵元连接一个信号放大 器的输入输出通道，不同阵元中相同列上的各个振子可 以同步调整相位，构成智能天线。 图3 新型智能天线覆盖高楼应用示意图 根据楼体宽度需要覆盖区域的实际情况选用 合适的出厂时定制的水平面波束宽度的天线，也 可以采用带有手动（或电调）同步调节各列振子 相位功能，调整到合适的方向角和波束宽度，避 免波束太窄造成的欠覆盖或波束过宽引起过覆盖 干扰其他小区。 天线接收用户信号后，业务波束会根据用户 终端处在楼顶层还是楼底层或某一楼层，调整波 束权值，进而业务波束指向该终端，实现了垂直 方向的扫描。例如，在 TD-SCDMA 系统应用时， 在需要广播波束的时隙内通道信号权值可使垂直 面场图形状满足覆盖高楼的从下到上。在业务波束时隙 内通道放大器根据接收到处于该楼某层的终端来波的波 图2 新型智能天线中振子、阵元的排列位置和馈电方法 波束调整方法 ：（1）通过改变各阵元激励信号的大 小和相位来