（中國電信股份有限公司福建省分公司，福建 福州 350001）

0 引言

5G Massive MIMO 的多天線陣列系統(tǒng)增加了垂直維的自由度，可靈活調(diào)整水平維和垂直維的波束形狀。5G支持基于Beam Sweeping 的廣播信道波束賦型，由多個窄波瓣波束輪發(fā)，形成寬波束覆蓋效果，進一步提升了立體覆蓋能力。在不同的覆蓋場景下，通過多種廣播波束權(quán)值配置，生成不同組合的賦型波束，不同組合具有不同的傾角、方位角、水平波寬、垂直波寬，能夠滿足不同場景的覆蓋要求，為網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)化提供了新的思路和手段。目前普遍采用廠家默認的Pattern，僅在單站和簇優(yōu)化過程中根據(jù)測試情況進行Pattern 的局部優(yōu)化。

為探索不同場景Pattern 最優(yōu)配置，指導和支撐5G規(guī)劃與優(yōu)化，本項目在不同場景下開展Pattern 權(quán)值尋優(yōu)，并驗證輸出不同場景下的5G 天線權(quán)值推薦值。

1 廣播波束Pattern 介紹

1.1 波束管理介紹

波束管理主要分為小區(qū)級廣播信道波束管理以及用戶級波束管理。對于小區(qū)級波束管理，5G NR 的廣播波束為N 個方向固定的窄波束，相較于LTE TDD 用一個寬廣播波束覆蓋整個小區(qū)，NR 能夠通過在不同時刻發(fā)送不同方向的窄波束完成小區(qū)的廣播波束覆蓋。UE 掃描每個窄波束來獲得最優(yōu)波束，完成同步和系統(tǒng)消息解調(diào)。如圖1所示。

圖1 NR TDD廣播波束掃描范圍

1.2 立體覆蓋波束

5G MassiveMIMO 天線的一個顯著特征是可以調(diào)整天線權(quán)值與波束賦形技術(shù)來調(diào)整廣播波束的水平波寬、垂直波寬、方位角和下傾角，以此來得到特定的覆蓋效果。目前，各廠家設(shè)備均支持一種默認配置的廣播波束覆蓋和多種典型的廣播波束覆蓋場景。在不同的覆蓋場景下，廣播波束有不同的傾角、方位角、水平波寬、垂直波寬。通過靈活配置不同的廣播波束覆蓋場景，能夠解決不同場景下小區(qū)覆蓋受限以及鄰區(qū)干擾等問題。

圖2 天線波形示意圖

圖2是三種不同波束寬度組合天線波形示意圖：第一種水平波寬較大垂直波寬小，對平面有較廣的覆蓋；第二種水平波寬小水平面覆蓋窄；第三種水平和垂直波寬較大，對于水平和垂直面覆蓋都有較好的覆蓋。通過改變水平波寬與垂直波寬可以實現(xiàn)特定的覆蓋類型。

2 現(xiàn)網(wǎng)Pattern 尋優(yōu)驗證和應用

2.1 測試場景選取

根據(jù)5G 天線權(quán)值波束覆蓋方案與天線權(quán)值建議，將密集城區(qū)的場景劃分為以下三類主要場景：

（1）水平宏覆蓋場景，即一般城區(qū)，主要是老式居民樓，區(qū)域內(nèi)樓層高度介于6-10層，高度為20-30 m 之間。樓間距約為20 m。該種場景5G 基站覆蓋范圍主要保證水平宏覆蓋，站高35 m，站間距約400 m，垂直方向能滿足低矮建筑（30-35 m，樓間距約為20 m）的淺層覆蓋。

（2）中低層混合場景，主要以中低層（小于60 m）建筑為主，需要兼顧高低建筑物的覆蓋需求差異。

（3）高層建筑場景，即高層（大于60 m）建筑室內(nèi)立體覆蓋需按照如下原則選取測試區(qū)域：5G 已開通，且包含的場景豐富（包含高樓、商場、開闊道路、廣場等）。如圖3所示。

圖3 三種場景選?。―T紅線、CQT樓宇黃點）

2.2 基于仿真平臺尋優(yōu)天線權(quán)值

本次對于不同場景，采用網(wǎng)規(guī)權(quán)值規(guī)劃工具（Smart Hippo 和ACP）分別輸出天線權(quán)值規(guī)劃建議，并通過現(xiàn)場測試驗證與總結(jié)輸出不同場景權(quán)值設(shè)置建議。工具輸出方案如下：

（1）水平宏覆蓋場景輸出方案。如表1所示。

表1 水平宏覆蓋場景方案

（2）低層混合場景輸出方案。如表2所示。

表2 中低層場景方案

（3）高層覆蓋場景對比方案。如表3所示。

2.3 現(xiàn)場測試驗證方案

現(xiàn)場測試驗證權(quán)值更換前后的覆蓋改善情況，分別測試權(quán)值更改前及更改后各個權(quán)值的室內(nèi)外覆蓋情況。室外主要進行道路測試，室內(nèi)針對高樓的各層（低、中、高層）進行測試。

2.3.1 DT 測試評估分析

（1）水平宏覆蓋場景7波束方案更優(yōu)；該場景下優(yōu)選7B-H65V6與7B-H45V12兩種方案。

表4 DT測試結(jié)果對比

（2）中低層混合場景7波束方案效果最佳，同時7波束H45V12、H65V6、H65V12 方案均優(yōu)于單波束的H65V6方案。

（3）高層建筑場景7波束（H65V25）與7波束（H45V25）總體覆蓋效果差異不大，均優(yōu)于單波束的H65V6方案。

2.3.2 CQT 測試評估分析

表5 CQT測試結(jié)果對比

（1）水平宏覆蓋場景，7 波束方案最佳。7 波束（H65V6、H45V12）效果均明顯優(yōu)于單波束的H65V6方案。

（2）中低層混合場景，7 波束方案最佳。7 波束（H45V12、H65V6、H65V12）效果均明顯優(yōu)于單波束的H65V6方案。

（3）高層建筑場景，7 波束（H45V25）方案最佳。7波束（H45V25）與7波束（H65V25）效果均明顯優(yōu)于單波束的H65V6方案。

2.4 驗證小結(jié)

通過對不同場景的Pattern 方案評估驗證后，可以得出以下結(jié)論：

（1）水平宏覆蓋場景：7波束方案更優(yōu)；該場景下優(yōu)選7B-H65V6與7B-H45V12兩種方案。

（2）中低層混合場景：7波束方案效果最佳，同時7波束H45V12、H65V6、H65V12 方案均優(yōu)于單波束的H65V6方案。

（3）高層建筑場景：7 波束方案效果最佳，7 波束（H65V25）與7波束（H45V25）總體覆蓋效果差異不大，均明顯優(yōu)于單波束的H65V6方案。CQT 測試結(jié)果7波束（H45V25）方案最佳。7波束（H45V25）與7波束（H65V25）效果均明顯優(yōu)于單波束的H65V6方案。

3 結(jié)束語

結(jié)合本次分場景的Pattern 方案測試結(jié)果，提出三大場景Pattern 初始配置方案建議如下：

（1）水平宏覆蓋場景建議使用7波束的H65V6方案進行初始配置。后續(xù)再根據(jù)DT 優(yōu)化適當調(diào)整為7波束的H45V6方案和7波束的H90V6方案等其他方案。

圖4 水平宏覆蓋場景波束典型值

（2）中低層混合場景建議使用7波束的H45V12方案進行初始配置。后續(xù)再根據(jù)DT 優(yōu)化適當調(diào)整為7波束的H65V12方案等其他方案。

圖5 中低層覆蓋場景波束典型值

圖6 高層覆蓋場景波束典型值

（3）高層建筑場景建議使用7波束的H45V25方案進行初始配置。后續(xù)再根據(jù)DT 優(yōu)化適當調(diào)整為7波束的H65V25方案等其他方案。