SSB水平8波束的3D仿真效果
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
图 2-2 中国移动5ms单周期 SSB 8波束位置示意图
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
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: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6dBCQT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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