1、5G 下傾角的定義
傳統天線:
只有小區傾角的概念, 傾角的調整同時對整個小區所有信道同時進行調整。LTE 傳統寬波束小區只有一個寬波束, 下傾角僅分為機械下傾角和電下傾角兩部分, LTE 機械下傾+電下傾的規劃原則是波束 3dB 波寬外沿覆蓋小區邊緣, 控制小區覆蓋范圍, 抑制小區間干擾。
5G MM 天線:
公共波束下傾角:由機械下傾角和 SSB 可調電下傾確定, 調整公共信道波束,影響用戶在網絡中的駐留, 優化小區覆蓋范圍;
業務波束下傾角:由機械下傾角和 CSI-RS 波束下傾角確定, 調整業務信道傾角影響用戶 RSRP、吞吐率和業務時延等。(業務信道 PDSCH 為動態波束,在網絡規劃中,業務信道的覆蓋情況,間接通過CSI-RS 來表征。因此此處的業務波束下傾角用 CSI 的總下傾角體現。)
1.1、機械下傾角
機械下傾(Mechanical Title)是指,通過調整安裝件(機械臂), 改變 5G NR小區的下傾角。
1.2、CSI-RS 波束下傾角
64TR 場景
CSI-RS 可能對應著多層垂直波束,CSI-RS的垂直層數、各垂直層的指向, 與單TRX的形態、 各TRX的布放、CSI-RS的權值有關。對于 CSI-RS 的某一層垂直波束,該層波束垂直法線對應的垂直角度, 為該 CSI-RS 波束對應的下傾角。64TR設備的CSI-RS波束下傾角是產品本身固有的屬性,無法通過后臺調整。最外層波束、 次外層波束、次內層波束、最內層波束對應的傾角分為-3、4、 11、18,一般情況下, 我們都是以次外層波束作為 CSI-RS 波束下傾角。
因此對于 64TR 設備, 可默認其 CSI-RS 波束下傾角=4 度/4-1 度(需要根據具體覆蓋場景是覆蓋室內/室外而定, 覆蓋室內場景可當 4 度計算, 覆蓋室外場景可當 3 度計算)。
32TR 場景
32TR 的可調電下傾(帶移相器模塊), 會同時改變業務信道、 CSI-RS 的包絡。CSI-RS 波束隨 SSB 和數字下傾變化, 最強和次強波束在不同數字傾角下對應的法線角度(第一個數字為最強波束法線角度, 第二個數字為次強波束法線角度)。
SSB Pattern0~8, 當電下傾《=3 時, CSI-RS 的內層波束最強;SSB Pattern0~8,當電下傾為 4~7 時, CSI-RS 的外層波束最強。
因此對于 32TR 設備, 可簡化為:
當 SSB 可調電下傾為-2~0 時, 其 CSI-RS 波束下傾角=3 度;
當 SSB 可調電下傾為 1~7 時, 其 CSI-RS 波束下傾角=4 度;
當 SSB 可調電下傾為 7~9 時, 其 CSI-RS 波束下傾角=11 度;
(根據具體覆蓋場景是覆蓋室內/室外而定, 當覆蓋室外場景可當計算角度-1 度設計規劃)。
1.3、SSB 可調電下傾
通過電信號調整天線振子的相位, 改變水平分量和垂直分量的幅值大小, 改變合成分量場強強度, 使天線的覆蓋距離改變, 天線每個方向的場強強度同時增大或減小, 從而保證在改變傾角后, 天線方向圖形狀變化不大:
2、不同傾角的場景下測試驗證
2.1、驗證調整 SSB 可調電下傾對SSB 覆蓋指標的影響
驗證方法:分別找一個 32TR 小區和一個 64TR 小區, 固定機械傾角, 調整電下傾, 找遠中近三個定點測試, 查看 SSB 相關測試指標。
32TR 小區
近點:
中點:
遠點:
64TR 小區
近點:
中點:
遠點:
結論:不同電下傾角度對 32TR/64TR 小區的 SSB 覆蓋指標均呈現出了符合信號傳播的線性關系。在近點/中點, 電下傾角越大, 其 SSB 覆蓋正增益越明顯,在遠點, 電下傾角越大, 其 SSB 覆蓋負增益越明顯。
2.2、驗證調整 SSB 可調電下傾是否會影響 CSI-RS 波束下傾角
驗證方法:分別找一個 32TR 小區和一個 64TR 小區, 固定機械傾角, 調整電下傾, 找遠中近三個定點測試, 查看 CSI 相關測試指標。
32TR 小區
近點:
中點:
遠點:
64TR 小區
近點:
中點:
遠點:
結論:調整不同電下傾角度對小區的 CSI-RS 波束下傾角的影響我們通過下載速率、 CSI-SINR 和時延來間接呈現(因測試軟件無法統計到 CSI-SINR, 因此用PDSCH-SINR 替代)。
通過上表可看出不同電下傾角度對32TR 小區的CSI-RS 波束下傾角在近點有影響, 在中點/遠點影響不大;不同電下傾角度對 64TR 小區的 CSI-RS 波束下傾角在近/中/遠點均沒有表現出太大影響。
2.3、驗證調整機械傾角對公共波束、 業務波束的影響
驗證方法:分別找一個 32TR 小區和一個 64TR 小區, 固定電下傾, 調整機械傾角, 找一個定點測試, 查看相關測試指標。
32TR 小區
64TR 小區
結論:調整機械下傾角對 SSB 覆蓋的影響比較明顯, 隨著下傾角越大, 在定點測試結果顯示覆蓋正增益;同時調整機械下傾角對 CSI 覆蓋的影響較小, 隨著下傾角越大, 在定點測試結果波動并不明顯。但合理的機械下傾角可控制扇區的有效覆蓋范圍, 避免越區或者覆蓋不足, 使網絡性能達到最佳狀態。
2.4、驗證公共波束和業務波束差異覆蓋下對網絡指標影響
驗證方法:分別找一個 32TR 小區和一個 64TR 小區, 固定機械傾角, 調整電下傾, 使公共波束覆蓋范圍和業務波束覆蓋范圍差異化, 找遠中近三個定點測試, 查看測試各項指標。
32TR 小區
近點:
中點:
遠點:
64TR小區
近點:
中點:
遠點:
結論:當電下傾角設置為 4/5 時, 公共波束傾角和業務波束傾角差異最小,此時不管在 32TX 或者 64TX 的小區下, 均呈現出下載速率最優的情況, 隨著電下傾的角度加大, 公共波束傾角和業務波束傾角差異最大, 在 32TX 或者 64TX 的小區下,均呈現出下載速率略微下降的情況, 因此建議在進行無線規劃時, 盡量保持公共波束傾角和業務波束傾角差異最小, 確保網絡處于最優狀態。
3、5G 下傾角的規劃原則
網絡中, 用戶體驗取決于業務信道的質量。因此, 下傾角規劃, 需要基于業務信道覆蓋最優的原則, 確定 5G NR 小區的機械下傾角(即網絡拓撲)。
同時, SSB 決定著 UE 的駐留、 切換, 僅當 UE 駐留的小區(基于 SSB RSRP 判定), 確實是業務信道質量相對最優的小區, 才能保證用戶體驗最佳。因此, 需要調整 SSB 的電下傾(若場景化波束支持多個電下傾取值), 盡量保證:網絡中基于 SSB 確定的 Best Server, 與 CSI-RS 確定的最優小區一致(即:SSB 對應的小區邊界, 與 CSI-RS 對應的小區邊界重合)。
3.1、業務信道下傾角規劃原則
業務信道為動態波束/靜態波束自適應, 可通過 CSI-RS 間接表征業務信道的覆蓋(即:CSI-RS 較優的區域, PDSCH 也相對較優)。因此, 基于 CSI-RS 覆蓋最優的原則, 進行機械下傾角的規劃。網絡規劃的主要目標是:連續覆蓋和減小干擾。
3.2、廣播波束電下傾規劃原則
SSB 決定著網絡中的 Best Sever(UE 駐留的小區), 但是, SSB 波束與 CSI-RS 的波束形態存在差異, 因此需要調整 SSB 的電下傾(5G RAN3.1 支持 SSB 波束的數子下傾調整), 優化 SSB 的覆蓋區域。盡量保證:基于 SSB 選擇的 NR 服務小區,
同時也是業務信道覆蓋最優的小區。連續組網場景, 可以基于網規仿真, 選擇一款相對最優的 SSB Pattern&可調電下傾, 使:網絡中 BestServer 的邊緣 CSI-RS覆蓋性能相對最優(例如 CDF 5% CSI-RS SINR)。
3.3、總結
原則 1:以 PDSCH 覆蓋最優原則, PDSCH 傾角最優原則
原則 2:控制信道與業務信道同覆蓋原則, 默認控制信道傾角與業務信道傾角一致
原則 3:新建 5G 站點時, 以波束最大增益方向覆蓋小區邊緣, 垂直面有多層波束時, 原則上以最大增益覆蓋小區邊緣。
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