SSB水平8波束的3D仿真效果

SSB水平8波束的3D仿真效果,第1张

目前中国移动5G建设不断加快,初期以路面测试的方式来验证覆盖,因而全网选择了以SSB水平8波束的方式来迅速取得较好的路面覆盖效果,但在城市中无线环境复杂,尤其大型城市小区密布高楼林立,水平波束的覆盖往往在中高层楼宇无法取得理想的效果,而根据多年来的经验,楼宇内部才是用户流量最集中的地方,全网使用水平波束覆盖,就意味着损失了大量楼宇内用户,或者后期需要投入大量人力来建设室分或者在室外进行优化。因此网络急需一种灵活立体的覆盖方案来快速解决这个问题。见下图,左边为SSB水平8波束的3D仿真效果,右图为在使用水平8波束时水平方向上的覆盖示意图,可见路面和楼宇低层能够获得覆盖,但中高层覆盖上有很大的缺陷。

SSB水平8波束的3D仿真效果,第2张SSB水平8波束的3D仿真效果,第3张原理在5GNR中,同步信号块SSB在发射时可以进行波束赋形,协议38-213定义了SSB的符号位置SSB水平8波束的3D仿真效果,第4张Case C场景下SSB起始符号是{2,8}+ 14*n;其中3GHz-6GHz时,n = 0,1,2,3。可计算出中国移动 5ms单周期的帧结构下,SSB发射可以赋形到8个子波束,这8个波束在每个Slot的符号位置如下,是时分发送的。图 2-1  SSB8波束位置SSB水平8波束的3D仿真效果,第5张
图 2-2 中国移动5ms单周期 SSB 8波束位置示意图
SSB水平8波束的3D仿真效果,第6张对每一个波束,可以配置其方向角、下倾角、水平波瓣宽度及垂直波瓣宽度,这些参数称为波束权值图 2-3 SSB 水平8波束配置示例SSB水平8波束的3D仿真效果,第7张1+X 覆盖方案基于以上原理介绍,可知通过灵活配置波束的个数和给波束配置不同的权值,能够实现灵活的覆盖效果。于是这里提出1+X覆盖方案,即通过一个水平宽波束来取得与之前8个水平窄波束相当的路面覆盖效果,剩余的7个SSB波束位置,可以用于垂直方向的覆盖,来解决城市楼宇的覆盖。如下图所示,在最下层使用一个水平宽波束(水平宽度65度或90度),在该波束上方,使用了另外3层波束,实现楼宇内部覆盖。图 2-4 SSB 1+X波束立体覆盖示意图SSB水平8波束的3D仿真效果,第8张 SSB水平8波束的3D仿真效果,第9张
实际应用中,并不一定要完全使用8个波束,这一方面是考虑到覆盖区域的特性是否一定需要8个波束;另外一方面,由于SSB是常开信号,一直在发送中,从节约资源的考虑,使用较少的波束可以降低在低负载或者空载时的功耗,而且减少波束以后,原来这些波束对应SSB块占用的位置可用于数据传输,增加了可用资源。如下图所示,图 2-4 中国移动5ms单周期 下SSB 1+X波束位置示意图SSB水平8波束的3D仿真效果,第10张针对路面覆盖的波束,1+X方案用一个水平宽波束来替代原来水平的8个窄波束时,覆盖是会有所收缩的,针对这个问题,考虑对该宽波束进行功率抬升来弥补覆盖不足。如下图所示,水平宽波束在正方向相对8个水平波束的包络,强度约相差6个dB左右,方案中可以为款波束增加6dB功率来实现相同覆盖。图 2-4 SSB 单个宽波束与8个窄波束覆盖水平方向包络图SSB水平8波束的3D仿真效果,第11张方案验证选择覆盖港润移动大厦的东华西路D-ZRH作为验证站点。原来的覆盖方案为水平8波束,在楼宇内部信号差。测试对比现网水平8波束场景与1+X场景在室外和室内的覆盖效果。验证方法采用室外DT加室内楼层CQT进行覆盖与数据业务测试来进行。东华西路站天线物理下倾12度,现网水平8波束配置下,电子下倾为3度,总下倾15度,主要覆盖地面道路和楼宇底层。1+X方案中,使用1+3方案,总共4层波束,权值如下方案第一层第二层第三层第四层水平8波束(现网方案)方位角:[-41,-30,-18,-6,6,18,30,41]
下倾角:[3;3;3;3;3;3;3;3]
水平宽度:[10;10;10;10;10;10;10;10]
垂直宽度:[6;6;6;6;6;6;6;6]无无无1+1+1+1(1+3)方位角:0
下倾角:3
水平宽度:65
垂直宽度:7方位角:0
下倾角:-4
水平宽度:65
垂直宽度:7方位角:0
下倾角:-11
水平宽度:65
垂直宽度:7方位角:0
下倾角:-18
水平宽度:65
垂直宽度:7可以看到,1+3方案中,最下层波束的倾角与之前水平8波束方案保持一致,另外在垂直方向增加了3层波束,下倾角分别为-4、-11、-18来覆盖楼宇。同时为1+3方案使用6dB功率boosting验证方法DT验证:主要验证在不同权值下室外路面覆盖效果和下载速率。同时在楼宇内部,沿内部走廊沿途测试覆盖效果和下载速率。测试区域线路图:SSB水平8波束的3D仿真效果,第12张CQT验证在港润酒店大楼内部进行测试,可用测试楼层为1、8、11、14、17、22、26,每层面向基站的窗口开始,依次测试窗外、窗内、走廊、电梯口四个位置。在每个位置上下载5分钟,对比覆盖、下载速率指标。预期结果港润酒店使用1+X 在boosting条件下,相比水平8波束,可以做到室外覆盖改善,室内覆盖增强,增加一定业务量验证结果DT部分:DT数据显示,相比水平8波束,1+X 在boosting情况下,总体 RSRP 平均增益约 7dB,SINR平均增益约6dBSSB水平8波束的3D仿真效果,第13张SSB水平8波束的3D仿真效果,第14张SSB水平8波束的3D仿真效果,第15张CQT验证结果CQT 室内外数据显示 相比水平8波束,1+X 在boosting情况下总体,RSRP改善约8dB,SINR改善2.5dB, 在部分原来水平波束不能提供服务的区域,1+X能够提供服务,获得可观速率SSB水平8波束的3D仿真效果,第16张SSB水平8波束的3D仿真效果,第17张SSB水平8波束的3D仿真效果,第18张四、优化效果使用1+X 在boosting条件下,相比水平8波束,可以做到室外覆盖改善,室内覆盖明显增强,为网络带来业务流量。本案例中,覆盖效果的提升还受限于初始物理下倾角,如果初始物理下倾小一些,例如为0度,那么1+X方式带来的增益还可以更加明显。本案例主要目的在于使用“水平宽波束增强+场景化垂直X波束配置一体的1+X覆盖解决方案”,满足网络灵活立体的覆盖需求,以最低的功耗解决场景化立体覆盖难题:ü1+X在路面覆盖与水平8波束基本相当的前提下,显著改善中高层楼宇室内覆盖;ü1+X将水平基础覆盖及垂直场景化覆盖进行解耦,保障水平基础覆盖稳定性的同时提供垂直维度的灵活性,保障8波束向1+X的平滑过渡,降低优化及运维成本;最后,通过各种验证形成1+X权值库后,输入智能化工具,在网络建设和优化阶段自动输出适用的天线权值,可以极大地减少人力和操作成本。

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