CN211088520U - 立体多波束天线和网络接入系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种立体多波束天线和网络接入系统。该立体多波束天线包括底板、辐射阵列，天线罩、倾角控制器、移相器、以及多个波束形成网络；所述立体多波束天线采用电磁波空间分割技术，形成水平及垂直面的多个电磁波波束。本公开采用了FDD立体多波束覆盖方案，实现了网络精细化覆盖。

Description

立体多波束天线和网络接入系统

技术领域

本公开涉及通信领域，特别涉及一种立体多波束天线和网络接入系统。

背景技术

随着城市化进程的不断深入，城市商圈越来越多，越来越大，商圈的街道、商业楼层、商住楼等的人流量都非常大，并由于移动通信资费下降和B2I(运营商与互联网公司联手)业务发展，使用移动通信工具上网的用户需求更加频繁，流媒体业务增长迅猛，导致移动通信网络流量持续增长，网络沸点区域的小区负荷和流量激增，用户感知恶化，容量日益成为移动通信发展的瓶颈，尤其还面临TDD(Time Division Duplexing，时分双工)2.6GHz频谱将由工信部收回，已采用TDD频段扩容的站点，必须解决TDD退频后，站点高负荷、用户感知速率等进一步变差的问题。

相关技术常见的扩容方式主要有增加新的频谱、新增站点和多扇区组网，但分别面临着频谱资源有限，新增站址困难，多扇区间干扰过高等问题导致扩容成本高、效率低、演进难，无法适应当前网络质量提升智能化、集约化、精细化发展趋势

发明内容

鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种立体多波束天线和网络接入系统，采用了FDD(Frequency Division Duplexing，频分双工)立体多波束覆盖方案，实现了网络精细化覆盖。

根据本公开的一个方面，提供一种立体多波束天线，包括底板、辐射阵列，天线罩、倾角控制器、移相器、以及多个波束形成网络；所述立体多波束天线采用电磁波空间分割技术，形成水平及垂直面的多个电磁波波束。

在本公开的一些实施例中，底板安装固定到天线罩内，辐射阵列设置于底板上，波束形成网络、移相器、倾角控制器设置于底板。

在本公开的一些实施例中，辐射阵列连接波束形成网络和移相器，倾角控制器驱动移相器。

在本公开的一些实施例中，辐射阵列至少包括两个子阵列，波束形成网络包括两个独立的子网络。

在本公开的一些实施例中，每个子阵列单独连接至少一个波束形成网络和移相器，实现每个子阵列单独馈电和移相。

在本公开的一些实施例中，每个子阵列辐射的电磁波，在辐射远场叠加为两个电磁波束。

在本公开的一些实施例中，辐射阵列包括两个子阵列；四个电磁波波束采用频分双工多波束覆盖方式；在两个不同频段的无线电磁波信号在空间上重叠，形成两组空间重叠的四个电磁波波束；四个电磁波波束包括两个立体波束和两个水平波束。

在本公开的一些实施例中，多个电磁波波束在垂直方向的上倾角可根据覆盖需求进行独立调整。

在本公开的一些实施例中，所述立体多波束天线包括8个同频端口。

在本公开的一些实施例中，所述立体多波束天线能与双发射双接收射频拉远单元、四发射四接收射频拉远单元和八发射八接收射频拉远单元中的至少一种连接。

在本公开的一些实施例中，所述立体多波束天线与双频四发射四接收射频拉远单元结合，开通8个小区，形成双通道12扇区。

在本公开的一些实施例中，所述立体多波束天线包括异形折弯底板。

在本公开的一些实施例中，接入馈电网络的振子数通过加载的电子开关技术控制。

根据本公开的另一方面，提供一种网络接入系统，包括智能电调控制模块、分布式接入模块和如上述任一实施例所述的立体多波束天线。

本公开采用了FDD(Frequency Division Duplexing，频分双工) 立体多波束覆盖方案，实现了网络精细化覆盖。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开网络接入系统一些实施例的示意图。

图2为本公开网络接入系统另一些实施例的示意图。

图3为本公开立体多波束天线一些实施例的剖面结构图。

图4为本公开立体多波束天线一些实施例的外形图。

图5为本公开一些实施例中天线罩的组成图。

图6为本公开立体多波束天线的仰视图。

图7为本公开一些实施例中的天线增益及波束远程控制原理图。

图8为本公开一些实施例中的天线异形底板图。

图9为本公开一些实施例中立体多波束天线的天线振子阵列排布图。

图10为本公开一些实施例中波束形成网络的正视端口图及右视端口图。

图11为本公开一些实施例中波束形成网络的剖视图。

图12为本公开一些实施例中波束形成网络下层与辐射阵列的振子连接图。

图13为本公开一些实施例中波束形成网络上层与辐射阵列的振子连接图。

图14为本公开一些实施例中的移相器端口图(正视图，左视图，右视图)。

图15为本公开一些实施例中移相器下层与波束形成网络下层的连接图。

图16为本公开一些实施例中移相器上层与波束形成网络上层的连接图。

图17本公开一些实施例中移动相器输入端口与天线罩底部射频接口的联接图。

图18本公开一些实施例中天线辐射电磁波的水平面方向图。

图19本公开一些实施例中天线辐射电磁波的垂直面方向图。

图20本公开一些实施例中移相器与倾角控制器拉杆的连接图。

图21给出了波束B1、B2、B3与图6实施例中天线电器连接口的对应关系。

图22为本公开一些实施例中高沸点小区的统计图。

图23为本公开一些实施例中选择的3个试点站点的示意图。

图24为本公开一些实施例中立体多波束天线与射频拉远模块的连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

发明人通过研究发现：相关技术对覆盖区域扩容通常是采用以下方式进行：

一是采用水平面分割，将现有覆盖区域在水平方向上切割成多个覆盖扇区，但是这种水平方向上切割覆盖无法满足有高层覆盖需求的场景。

二是采用双波束天线对商圈及广场进行覆盖，对楼宇采用室分系统覆盖。这种方式需要较大的资金投入和较长的设备建设周期，而且楼宇内的部分用户仍然会吸收室外站信号，占用覆盖商圈的网络资源，导致商圈广场和周围楼宇内的用户网络体验变差。

三是采用多面天线阵列的多扇区组网，其中一部分天线覆盖楼宇高层区域，另一部分天线覆盖低层区域。多扇区组网虽然能提高一定的频谱利用效率，但是增加了系统的复杂程度，会占用非常多的天面资源，还会导致设备的风荷载加大，留下安全隐患，并且成本和维护工作量都随之加大。同时这种多扇区组网一般采用传统的普通天线，相邻扇区干扰严重，导致网络优化的难度加大，扩容效果不明显。而且普通天线数量增多还给本已紧张的天面空间带来难以解决的问题。

鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种立体多波束天线和网络接入系统，下面结合实施例对本公开进行说明。

图1为本公开网络接入系统一些实施例的示意图。如图1所示，本公开网络接入系统可以包括智能电调控制模块、分布式接入模块和立体多波束天线。

图2为本公开网络接入系统另一些实施例的示意图。如图2所示，本公开智能电调控制模块可以实现集成在4G网管中；分布式接入模块可以包括BBU(Base Band Unit，基带处理单元)和RRU(Remote Radio Unit，射频拉远单元)；立体多波束天线可以实现为多波束天馈模块。

如图1和图2所示，立体多波束天线，可以用于完成体多波束天线及构建多波束立体技术为基础，通过创新的高阶MIMO配置方案，完成 FDD立体多波束覆盖方案，实现网络精细化覆盖和网络容量的增益。

分布式接入模块，用于利用FDD-LTE(Long Term Evolution，长期演进技术)EPS(Evolved Packet System，演进分组系统网络)的 E-UTRANE-UTRAN(Evolved UMTSTerrestrial Radio Access Network，演进的UMTS陆地无线接入网)网元设备，其中，UMTS为Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统，即，例如现网运行的的4G的BBU+RRU的主设备，兼容各个主流厂家的分布式FRRU 设备。该模块实现分布式无线资源管理，提供网络容量和接入能力，提供多波束天馈模块的接口。

智能电调控制模块，主要用于在后台4G网管中集成该功能，通过天线增益与波束智能调整的远程控制技术，远程自动控制接入天线馈电网络的振子数，改变天线波束的增益和垂直面波束倾角，实现天线波束智能调整，结合后台网优大数据，分析接入用户数量和用户感知状态，达到自我配置、自我优化，从而可以自主适应网络的变化，动态调整，实现基于用户感知的最佳覆盖和容量，实现网络优化的智能化、自动化，助力运营智慧化。

本公开上述实施例为了应对热点区域网络容量成倍增长趋势和覆盖需求，借鉴5G的多波束赋形理念，创新智能立体多波束的4G网络接入系统。

本公开上述实施例针对相关技术存在的不足，提供一种基于智能立体多波束的4G网络接入系统，采用了创新的智能立体多波束覆盖技术进行覆盖，本公开上述实施例包括了以下技术手段：

1、本公开上述实施例采用了一种FDD立体多波束覆盖方案，实现网络精细化覆盖；

2、本公开上述实施例采用高阶MIMO(multiple input multiple output，多进多出)配置方案，提高了网络的集约化与演进能力；

3、本公开上述实施例采用了一种立体多波束天线及构建多波束立体技术，为立体多波束覆盖奠定实现基础与保障；

4、本公开上述实施例采用了一种天线波束的远程控制技术，实现网络优化的智能化、自动化；

5、本公开上述实施例采用了一种多波束干扰抑制技术，实现容量收益的最大化。

本公开上述实施例通过上述技术手段的结合，实现了利用立体多波束的覆盖方式即2维4波束技术来实现网络增扩容，可以有效提升网络容量与深度覆盖能力，且利用多端口MIMO配置以及增益、波宽远程适时可调技术，实现了网络质量提升的智能化、集约化、精细化具有显著的应用价值。

下面通过具体实施例对本公开网络接入系统的各部分的组成结构和功能进行进一步说明。

1、本公开采用了创新的FDD立体多波束覆盖方案。

图3为本公开立体多波束天线一些实施例的剖面结构图。图4为本公开立体多波束天线一些实施例的外形图。

本公开网络接入系统在天线侧：如图3、图4所示的立体多波束天线可以包括底板1、辐射阵列2、天线罩3、倾角控制器6、移相器4、以及多个波束形成网络5，其中：

所述立体多波束天线采用电磁波空间分割技术，形成水平及垂直面的多个电磁波波束。

底板1通过安装固定到天线罩3内，辐射阵列2位于底板1上，波束形成网络5、移相器4，倾角控制器6位于底板1下。所述辐射阵列2 连接波束形成网络5和移相器4，所述倾角控制器6驱动移相器4。

在本公开的一些实施例中，辐射阵列至少包括两个子阵列，波束形成网络包括两个独立的子网络。

在本公开的一些实施例中，每个子阵列单独连接至少一个波束形成网络和移相器，实现每个子阵列单独馈电和移相。

在本公开的一些实施例中，每个子阵列辐射的电磁波，在辐射远场叠加为两个电磁波束。所述两个电磁波波束水平方向上宽度为32度，夹角为60度。用于水平面上120度覆盖，其覆盖区域与普通单波束天线覆盖区域一致，可以与普通波束天线在同一站点混合使用。

在本公开的一些实施例中，一个子阵列所辐射的两个电磁波波束的垂直方向上倾角分别为0至28度范围，相对于水平面方向下倾，主要覆盖基站塔以下区域。而另一个子阵列所辐射的两个波束的垂直方向上倾角分别为0至28度范围，相对于水平方面向上仰，主要覆盖基站塔以上区域。

在本公开的一些实施例中，多个电磁波波束在垂直方向的上倾角可根据覆盖需求进行独立调整。

在本公开的一些实施例中，辐射阵列可以包括两个子阵列；四个电磁波波束采用频分双工多波束覆盖方式；在两个不同频段的无线电磁波信号在空间上重叠，形成两组空间重叠的四个电磁波波束；四个电磁波波束包括两个立体波束和两个水平波束。

在本公开的一些实施例中，所述四个电磁波波束在垂直方向上倾角可以根据覆盖需求独立调整，同时支持FDD-LTE1800MHz和 FDD-LTE2100MHz两不同频段的无线电磁波信号在空间上重叠，形成两组空间重叠的四个电磁波束。

在本公开的一些实施例中，当前天线的4个波束覆盖方案，包括2 个上波束(立体波束)和2个下波束(水平波束)，其中上波束(立体波束)可以选择2个窄波束进行空间水平分集覆盖，或者选择2个常规波束进行空间垂直分集覆盖，相较于目前单体天线覆盖范围单一的情况，能够在水平方向和垂直方向形成多个用于覆盖的电磁波束，对覆盖区域进行立体空间分割，形成立体综合覆盖。

本公开上述实施例借鉴5G的多波束赋形理念，创新提出FDD多波束覆盖方案，实现二维多扇区分裂方案，利用立体多波束的覆盖方式即2维4波束技术来实现网络扩容，当前天线为4个波束覆盖方案，包括2个上波束(立体波束)和2个下波束(水平波束)，其中上波束(立体波束)可以选择2个窄波束进行空间水平分集覆盖，或者选择2个常规波束进行空间垂直分集覆盖，经过叠加后的波束增益更高，深度覆盖能力强。实现密集高流量场景以及空间落差较大场景下的网络质量提升功能。

2、本公开采用了创新的高阶MIMO配置方案。

在本公开的一些实施例中，所述立体多波束天线可以包括8个同频端口。

在本公开的一些实施例中，所述立体多波束天线能与双发射双接收射频拉远单元2T2R、四发射四接收射频拉远单元4T4R和八发射八接收射频拉远单元8T8R中的至少一种连接。

本公开上述实施例提供了一种高阶MIMO配置方案，本公开上述实施例天线侧采用设置8个同频端口，支持当前LTE主流使用的2 通道和4通道设备，可以根据不同的应用场景对于容量与覆盖的要求，灵活配置1～4个波束，每个波束可开单/双频，功率30/60W可选,上/ 下波束RRU选型灵活，可组合搭配2T2R、4T4R和常规FRRU设备。并且可以支持未来FDD8T8R的演进，进一步提升信道容量和用户感知速率，保护网络投资。

进一步地，本公开上述实施例采用创新的高阶MIMO配置方案，采用设置8个同频端口的规格，使到配套主设备可以从2通道至8通道进行灵活配置。

3、本公开采用了创新的立体多波束天线及构建多波束立体技术。

进一步地，本公开上述实施例采结合多波束立体技术达到容量增益、覆盖增益，具体如下：

(1)本公开上述实施例单小区采用八端口立体多波束天线，结合 2个双频4T4R模块开通8个小区(2T2R)，最终形成2T12S扇区的多扇区。

(2)本公开上述实施例通过扇区分裂技术，增加小区数目，波束立体分层覆盖目标区域，结合窄波低增益天线，达到提升网络覆盖目的。

在本公开的一些实施例中，在天线侧：采用立体多波束天线替换现网普通4端口天线,覆盖目标区域的波束立体分层，其与普通65度波束天线覆盖区域一致，可以与普通波束天线在同一站点混合使用。标准通用电调接口，每个波束电下倾均可后台网管分别调整。

在本公开的一些实施例中，在RRU侧：采用2台一体化宽频4T4R RRU替换现网RRU。

本公开上述实施例采用扇区分裂加波束立体分层技术，可成功实现空间立体综合覆盖，在频谱使用和空间复用增益上具有明显优势。

本公开上述实施例能够实现在水平方向和垂直方向形成多个用于覆盖的电磁波束，每个电磁波波束与其他电磁波束间有较高的隔离度和合理的重叠覆盖区域，形成对覆盖区域进行立体空间分割，形成立体综合覆盖。

4、本公开提供了一种创新的天线增益与波束智能调整的远程控制技术。

图5为本公开一些实施例中天线罩的组成图。图6为本公开立体多波束天线的仰视图。如图5和图6所示，天线罩3可以包括位于上侧的封装上端盖31，位于底部的封装下端盖33，以及位于背面的安装接口32。其中，位于底部的下端盖33设有电器连接口及接口标识。

图6还给出了天线的电器连接口图。如图6所示，电器连接口可以包括8个射频电路联接接口331，射频电路联接接口331用于和基站射频拉远单元(RRU)传输射频信号，以及两个满足AISG(antenna interface standards group，天线接口标准组织)协议的控制接口332,控制接口332用于接受控制信号。下端盖33上，还设有用于显示当前电磁波相在垂直方向上对水平方向倾角的刻度333，以及显示连接端口信息和辐射指向信息334。天线罩3背部设有安装接口32，安装接口32 用于与抱杆连接固定。

进一步地，通过加载电子开关技术控制接入馈电网络的振子数，实现立体波束增益和垂直面波束宽度远程可调功能，可按需优化立体波束覆盖范围，助力网优自动化(传统覆盖方案无法实现增益与波束智能调整的远程控制技术，而通过加载电子开关技术控制接入馈电网络的振子数，实现立体波束增益和垂直面波束宽度远程可调功能，可按需优化立体波束覆盖范围，减少无效覆盖采样点，降低场景干扰等。

图7为本公开一些实施例中的天线增益及波束远程控制原理图。具体如图7所示，在常规移相器中增加可由传动结构带动的导体拨片杆，随着传动杆的运动可更改导体拨片的位置，从而改变接入的端口数量，端口数量的改变直接控制接入馈电网络的振子数量。整套控制其依旧遵循AISG协议，即可实现远程控制天线增益及波束智能调节的目的。

在本公开的一些实施例中，本公开智能电调控制模块可以根据 DT(Drive test，路测)和/或CQT(Call quality test，通话质量测试) 的测试结果，MR(MeasurementReport，测量报告)覆盖率、和TA (Tracking Area，跟踪区)覆盖目标区域变化，小区级主动调整天线振子，增益和水平/垂直半波功率，从而可以减少干扰，增加深度覆盖能力。

本公开上述实施例可以基于AI(Artificial Intelligence，人工智能) 智能化的波束远程控制技术，借助AI大数据集中分析处理接入用户数量和用户体验速度结合时间参数等，远程自动控制接入天线馈电网络的振子数，改变天线波束的增益和垂直面波束宽度，实现天线波束智能调整，并通过集中网管平台统一管理，本公开上述实施例能够远程、实时调节，达到自我配置、自我优化，从而可以自主适应网络的变化，动态调整，实现基于用户感知的最佳覆盖和容量。

5、本公开提供了一种新的多波束干扰抑制技术。

图8为本公开一些实施例中的天线异形底板图。如图8所示，天线通过异形底板方案实现双波束天线，其波束间的隔离度，相比相关技术传统方案的双波束天线，可以从-17dB降低-30dB，从而大幅降低了波束间的干扰，提升了网络覆盖效果。

相关技术常规多波束采用耦合器及电桥来实现，会导致波束间隔离度仅有-17dB左右。通过本公开异形折弯底板，直接改变其电磁波波束指向，可避免耦合器及电桥的引起隔离度恶化的问题，端口间隔离度可改善至-30dB以下。

进一步地，所述的立体多波束天线在具体实施例中还可以为具有以下技术手段：

图9为本公开一些实施例中立体多波束天线的天线振子阵列排布图。如图9所示，本公开立体多波束天线可以包括两个双波束子阵，双波束子阵列21、双波束子阵列22均由辐射阵列2、六个波束形成网络 5，以及一个移相器4组成。两个双波束子阵列21、22可以上下堆叠于底板1上，或者左右对称设置于底板1两侧。

两个双波束子阵列各对应的辐射阵列2为矩阵阵列，均包含六行辐射单元，每一行辐射单元包含四个辐射单元，四个辐射单元沿一条直线水平排列。

矩阵阵列的各辐射单元之间的水平间距相等，垂直间距相等，每一行的第一个辐射单元平齐或者交错。每一个辐射单元包含相互正交的± 45极化的两个振子单元。

图10为本公开一些实施例中波束形成网络的正视端口图及右视端口图。图11为本公开一些实施例中波束形成网络的剖视图。如图10所示，每个子阵列可以包含六个波束形成网络5。每一个波束形成网络5 输出端为八个，分别为505至5012端口；输入端为四个，分别为501 至504端口。如图11所示，各波束形成网络5均包盖板5013，网络5014 以及腔体5015组成。其中，网络5014有两层相同的电路，每层电路包含多个90度的混合器和功分器，输入端口501、503为上层电路输入端，输入端口502、504为下层电路输入端，输出端口505、507、509、5011 为上层网络输出端，输出端口506、508、5010、5012为下层电路输出端。输出端口505、507、509、5011的相位呈90或者-90度相位递增关系，使辐射单元阵列辐射电磁波在辐射远场叠加后实现水平面上需要的两个电磁波束。同理输出端口506、508、5010、5012的相位呈90或者-90度相位递增关系，使辐射单元阵列辐射电磁波在辐射远场叠加后实现水平面上需要的两个电磁波束。

图12为本公开一些实施例中波束形成网络下层与辐射阵列的振子连接图。如图12所示，每一行的四个辐射单元与波束形成网络的输出端相连。具体为，每一行+45极化振子与波束形成网络5的输出端口505、 507、509、5011相连。

图13为本公开一些实施例中波束形成网络上层与辐射阵列的振子连接图。如图13所示，每一行-45极化振子与波束形成网络5的输出端口506、508、5010、5012相连。

图14为本公开一些实施例中的移相器端口图(正视图，左视图，右视图)。如图14所示，图3实施例的移相器4有两层相同的结构，每层结构又对称布置有结构和功能相同的功分器和移相器子单元。每个移相器具有四个输入口4025～4028，二十四个输出口4001～4024。当拉杆4029处于不同位置时，移相器输出端口4001、4003、4005、4007、 4009、4011将输入端4025的射频信号输出为指定功率但相位成等差数列排列的射频型号，而移相器输出端与波束形成网络连接，波束形成网络与辐射阵列连接。实现辐射阵列辐射出的电磁波在辐射远场叠加后在垂直方向上与水平面具有一定的倾角；同理，移相器输出端4002、4004、4006、4008、4010、4012将输入端4026的射频信号输出为指定功率但相位成等差数列排列的射频型号，实现辐射阵列辐射出的电磁波在辐射远场叠加后在垂直方向上与水平面具有一定的倾角。

图15为本公开一些实施例中移相器下层与波束形成网络下层的连接图。如图15所示，移相器下层与波束形成网络下层连接。

图16为本公开一些实施例中移相器上层与波束形成网络上层的连接图。如图16所示，移相器上层与波束形成网络上层连接，移相器输出端口与波束形成网络按照从上至下顺序一一对应连接。

图17本公开一些实施例中移动相器输入端口与天线罩底部射频接口的联接图。如图17所示，移相器的输入端口4025、4026、4027、4028 对应辐射单元阵列21，同一极化的左波束以及右波束，垂直指向上仰。移相器的输入端4125、4126、4127、4128与天线罩下端盖的射频接口连接。对应辐射单元阵列22，包含左右垂直波束指向下倾。图18本公开一些实施例中天线辐射电磁波的水平面方向图。图19本公开一些实施例中天线辐射电磁波的垂直面方向图。天线水平方向图和垂直方向图分别如图18和19所示。

图20本公开一些实施例中移相器与倾角控制器拉杆的连接图。如图17、20所示。移相器拉杆4029，4030，4129，4130，在接收到倾角控制器6输出的上下移动的位移信号后，输的端输出不同相位的信号，从而控制电磁波在垂直方向上相对水平面的倾角。

进一步地，如图9-图20所示，辐射单元阵列21通过移相器40、波束形成网络50、51、52、53、54、56进行精确的功率分配和相位分配平的方式对下旁瓣进行抑制。辐射单元阵列22通过移相器41、波束形成网络57、58、59、510、511、512进行精确的功率分配和相位分配平的方式对上旁瓣进行抑制，保证电磁波波束具有相对独立的主覆盖区域。

表1给出了本公开一些实施例中立体多波束天线的电气指标。表2 给出了本公开一些实施例中立体多波束天线的机械指标。图21给出了波束B1、B2、B3与图6实施例中天线电器连接口的对应关系。

表1

表2

本公开一些实施例还对本公开立体多波束天线性能进行了测试。本公开测试立体多波束天线性能的过程可以包括：

第1，确定样本小区筛选原则：

沸点区域高负荷TOP小区：筛选条件为单小区单、双载波忙，且 PRB(PhysicalResource Block，实体资源区块)利用率>＝80％&平均RRC无线资源控制(Radio ResourceControl，RRC)大于130&下行PDCP(Packet Data Convergence Protocol)分组数据汇聚协议流量大于 7G&用户体验速率小于4M的小区。统计口径：12月至2月份流量网络忙时。

第2，确定样本小区的范围和场景：重庆市江北、渝北和沙坪坝等大型商圈，高流量密集商务楼宇和高密集住宅小区。

图22为本公开一些实施例中高沸点小区的统计图。如图22所示，按照步骤1的规则，筛选了20个TOP小区。从20个TOP小区中选择了观音桥商圈沸点小区3个，图23为本公开一些实施例中选择的3个试点站点的示意图。

第3、建立立体多波束天线与射频拉远模块FDD-LTE 4T4R的连接。图24为本公开一些实施例中立体多波束天线与射频拉远模块的连接示意图。

第4、试点站点实验性能数据分析。

第4-1，站点1实验数据

1、改造前后DT和CQT覆盖指标对比

(1)室外指标对比

表3为站点1覆盖性能指标表。如表3所示，改造优化后的平均下行吞吐率从15.53Mbps提升到16.43Mpbs，平均RSRP(Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率)从-71.18dBm提升到-70.01dBm，平均SINR(Signal to Interference plus NoiseRatio，信号与干扰加噪声比)从6.78dB降到6.66dB，改造优化后的RSRP、感知速率都明显提升，SINR值基本持平。

表3

(2)室内指标对比

(2-1)、民生银行大楼测试情况如表4的CQT室内指标所示：

表4

(2-2)、苏宁易购商场大楼测试对比指标如表5的CQT室内指标所示。

表5

结论：通过改造前后室内对比测试RSRP、SINR和速率均有一定提升，特别是高层楼宇的深度覆盖提升明显。

2、改造前后全天KPI(Key Performance Indicator，关键绩效指标) 指标对比

(1)前后一周指标：

站点1FRRU(4T4R)2小区(双载波)于1月26日完成整改，对比同期时间段，即改造前1月19日～1月22日与改造后1月26日～1月29日，改造前后2周的全天指标对比如表6所示。

表6

对比改造前后全天指标，改造后吸收用户数增加了120％，流量增长了24.73％，下行PRB利用率下降了12.62％，其中表6为CQI为 Channel Quality Indicator(信道质量指示)。

(2)前后三周及三月一周的指标：全天时段，如表7所示。

表7

对比改造前后四周全天指标，改造后吸收用户数增加了20％-87％，流量增长了24.93％-71％，下行PRB利用率下降了16.26％-31％,用户体验速率提升至8.24Mbps，增幅134％。

3、改造前后忙时指标对比如下：

(1)改造前后一周忙时指标的对比如表8所示：

表8

对比忙时指标，改造后吸收用户数增加了24.53％，流量增长了 28.61％，下行PRB利用率降低了28.62个百分点，感知基本持平。

(2)改造前后三周忙时指标的对比如表9所示：

表9

对比改造前后三周忙时段指标，改造后吸收用户数增加了 15％-47％，流量增长了45％-99.29％，下行PRB利用率下降了 16.26％-31％,用户体验速率提升至8.75Mbps，增幅218％。

4、改造前后的SEQ(呼叫业务)指标对比

对比同期时间段，即改造前1月19日～1月26日与改造后3月28 日～4月3日，一周的日均指标对比如表10所示：

表10

比较改造前后SEQ指标，日均流量由119.07GB增至201.66GB流量增长69.39％，视频流媒体下载速率由2070.02Kbps提升至 2186.22Kbps。

第4.2，站点2实验数据

1、改造前后DT和CQT覆盖类指标对比

(1)、室外指标对比如表11所示。

改造优化后的平均下行吞吐率、平均RSRP提升明显、平均SINR 基本持平。

表11

(2)、室内指标对比

室内覆盖区域：主要覆盖新壹街商业平层及1#-3#高层写字楼，写字楼均未做室分。

天线改造前后对覆盖的商业楼进行了室分测试，CQT指标的测试情况如表12所示。

表12

结论：江北海关外贸大厦小区进行立体波束多天线改造后，对室内进行对比测试结果表明，高层的深度覆盖、速率提升较明显。

2、改造前后全天KPI指标对比

站点2FRRU1小区于1月31日完成整改，对比同期时间段，即改造前1月25日-1月30日与改造后的2月12日-2月24日(春节期间主城商圈人流流失较大，指标不作参考)及3.25-3.31日，改造前后的全天指标对比如表13所示。

表13

对比改造前后全天指标，改造后吸收用户数增加了131.3％，流量增长了153.21％，下行PRB利用率下降了49.8个百分点，下行感知速率提升了195％-433.55％。

3、改造前后忙时指标对比

表14

如表14为改造前后的忙时指标对比。比改造前后忙时指标，改造后吸收用户数增加了69.71％-103.5％，流量增长了239.74％-270.3％，下行PRB利用率下降了51.98-54.95个百分点，下行感知速率提升了 318％-668.6％。

4、SEQ感知指标

对比同期时间段，即改造前1月24日～1月30日与改造后3月24 日～3月30日，一周的日均SEQ指标统计对比如表15所示。

表15

比较改造前后SEQ指标，日均流量由81.43GB增至215.48GB流量增长164.42％，页面打开时延由2383ms减少至2085ms,时延减少 12.51％，视频流媒体下载速率由1414.65Kbps提升至1553.29Kbps,下载速率提升9.80％。

第4-3，站点3实验数据

1、改造前后DT和CQT覆盖类指标对比

(1)室外指标对比

如表16的DT覆盖指标所示，江北分公司办公楼2小区(4T4R) 改造前后进行了DT测试，改造后1.8G与2.1G各项指标均有提升，整体指标有提升。

表16

(2)室内指标对比

室内覆盖区域：主要覆盖江北分公司覆盖区域的1#-7#栋高层。天线改造前后对室内进行对比测试深度覆盖整体指标均有很大提升。

(2-1)表17为江北分公司办公楼附近楼宇的1.8G CQT指标。

表17

(2-2)江北分公司办公楼附近楼宇的2.1g-CQT指标如表18所示。

表18

2、改造前后全天KPI指标对比

江北分公司办公楼FRRUFRRU于3月28日完成整改，对比同期时间段，即改造前3月21日～3月27日与改造后3月28日～4月3日，忙时全天指标对比如表19所示：

表19

比较改造前后各项指标，用户增长19％，PRB利用率降低了52.9％，流量增长10％，用户感知速率增长了14％。

3、改造前后忙时指标对比

比较改造前后各项指标如表20所示，用户增长17.9％，PRB利用率降低了44.5％，流量增长36.91％，用户感知速率增长了50.6％

表20

4、SEQ感知指标

如表21的改造前后SEQ日均指标的对比，对比同期时间段，即改造前3月21日～3月26日与改造后3月27日～4月1日，日均流量增长 10.45％，页面打开时延由1649ms减少至1732ms,时延增加5.04％，视频流媒体下载速率提升3.40％。

表20

小结：江北分公司办公楼FRRU2改造后，受天线特性影响，覆盖区域有缩减，经过现场RF优化优化、参数优化调整，干扰已得到有效控制，室内深度覆盖指标较优化前较大的提升，较以前有大幅改善。改造后小区的覆盖类、KPI和SEQ类感知指标增幅明显，用户感知得到有效提升。

从本公开上述实施例的试点站点实验总结可知：从试点小区的 DT/CQT测试覆盖性能，LTE网管统计KPI和DPI平台的SEQ感知指标综合分析来看：

1、本公开上述实施例的立体多波束天线，能够在水平方向和垂直方向形成多个用于覆盖的电磁波束,对覆盖区域形成立体空间的综合覆盖，特别是解决高层楼宇的深度覆盖问题，效果尤为明显。

2、本公开上述实施例通过替换现网天线或新建站点，搭配4T4R 设备使用，单小区能力相当于多个小区总和，实现频率容量快速倍增，无线空口容量和用户感知速率大幅提升。在频谱使用和空间复用增益上有明显的优势。

本公开上述实施例采用电磁波空间分割技术,可以形成水平及垂直面多个电磁波束的立体多波束天线的结构和部件的布置。

本公开上述实施例通过使用立体多波束天线带来频谱效率和空间复用增益的提升，配合2个单/双频4T4R设备，从而增强了网络深度覆盖的能力，提升无线网络空口容量，解决小区容量和负荷问题的无线接入系统。

本公开上述实施例的覆盖方案可以在相关拣四频率资源、天面资源有限的情况下，不增加站点和抱杆，物业协调、工程实施难度小，改造周期短，投资成本低，并支持向5G平滑演进。本公开上述实施例能够实现快速打造7倍现网的大容量网络，实现的容量增益大于80％。破解沸点区域容量和覆盖难题，可快速增容量，大力提升沸点网络容量，有效缓解口碑场景的容量压力，改善用户体验速率，同时提升了高层深度覆盖。与其他相关技术相比较，本公开上述实施例在频谱使用和空间复用增益上有明显的优势，更符合当前网络质量提升智能化、集约化、精细化发展趋势

采用本公开上述实施例前其站点负荷很高，周围站点较多，电磁环境复杂，普通扩容手段已经不能解决存在问题。本公开上述实施例通过对重庆商圈两个高负荷、高流量的沸点站点进行改造，改造后小区的覆盖类指标有提升，容量和用户体验的数据都有明显提升。特别是经过本技术改造后，频率带宽一定情况，单小区能力相当于多个小区总和，实现容量倍增：用户数量增长70％，流量增加239.74％，下行PRB利用率下降51.98％，用户体验速度提升668.50％，大幅增加了网络容量、降低了网络负荷和提升了用户感知下载速率。

至此，已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种立体多波束天线，其特征在于，包括底板、辐射阵列，天线罩、倾角控制器、移相器、以及多个波束形成网络；

所述立体多波束天线采用电磁波空间分割技术，形成水平及垂直面的多个电磁波波束。

2.根据权利要求1所述的立体多波束天线，其特征在于，

底板安装固定到天线罩内，辐射阵列设置于底板上，波束形成网络、移相器、倾角控制器设置于底板；

辐射阵列连接波束形成网络和移相器，倾角控制器驱动移相器。

3.根据权利要求1或2所述的立体多波束天线，其特征在于，

辐射阵列至少包括两个子阵列，波束形成网络包括两个独立的子网络；

每个子阵列单独连接至少一个波束形成网络和移相器，实现每个子阵列单独馈电和移相；

每个子阵列辐射的电磁波，在辐射远场叠加为两个电磁波束。

4.根据权利要求3所述的立体多波束天线，其特征在于，

辐射阵列包括两个子阵列；

四个电磁波波束采用频分双工多波束覆盖方式；

在两个不同频段的无线电磁波信号在空间上重叠，形成两组空间重叠的四个电磁波波束；

四个电磁波波束包括两个立体波束和两个水平波束。

5.根据权利要求1或2所述的立体多波束天线，其特征在于，

多个电磁波波束在垂直方向的上倾角可根据覆盖需求进行独立调整。

6.根据权利要求1或2所述的立体多波束天线，其特征在于，

所述立体多波束天线包括8个同频端口；

所述立体多波束天线能与双发射双接收射频拉远单元、四发射四接收射频拉远单元和八发射八接收射频拉远单元中的至少一种连接。

7.根据权利要求1或2所述的立体多波束天线，其特征在于，

所述立体多波束天线与双频四发射四接收射频拉远单元结合，开通8个小区，形成双通道12扇区。

8.根据权利要求1或2所述的立体多波束天线，其特征在于，

所述立体多波束天线包括异形折弯底板。

9.根据权利要求1或2所述的立体多波束天线，其特征在于，

接入馈电网络的振子数通过加载的电子开关技术控制。

10.一种网络接入系统，其特征在于，包括智能电调控制模块、分布式接入模块和如权利要求1-9中任一项所述的立体多波束天线。

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