相对于2G/3G网络来说,LTE室内分布系统较好地对其缺陷进行了弥补,使得用户的体验感得到大幅度提升,优势较为突出,主要表现在:便捷性强、速率高、时延低的特点,主要内部构造包括:由有源设备、无源设备、天线及馈线。系统类型分为分布系统及有信号源系统两种。通过对LTE室内分布系统进行合理的规划和设计,并根据实际情况进行合理的修正,从而形成最终的信号覆盖方案,来加以完整的落实和实施,以保证室内通信的正常进行。其基本原理为:系统信号的传输主要借助光缆和光纤来给予实现,通过系统及时发现和处理路由复杂以及信源安装空间不足所产生的问题,满足多个网络接入的需求,使各个无源器件之间的相互干扰降低到最小限度内。
1 测量方法的选择
对LTE室内分布系统天线进行测量的几种主要方法为:①增益测量。基于被测天线和源天线具有相同的极化方法,因此,当源天线和被测天线之间的距离在10入范围之外时,可以在均匀场强区妥善安置天线系统。天线的有效体积估算借助场强探头进行合理开展,但要注意在具体操作时需要确保测量仪器的一定程度的动态活动范围,以此对测量数据的稳定可靠以及精准度进行保证。②远场测量。由于近场测量与周围的环境距离较近容易受到外界环境的干扰,受多径衰落因素影响、从而降低测量的准确性,故而测量方式较倾向于远场测量。③方向图测量。对全向天线的前后比、不圆度以及半功率波瓣宽度开展的测量叫做方向图测量。④互调测量。基本原理为:选择无源互调测试设备确保频段是相互对应的,开展反射式扫频操作。将工作频率和输出功率设置到适宜的范围,以保证三阶互调产物在测试系统的工作频带范围内,接着开展系统校准后,即可对互调电平值进行读取。但是一定要注意,互调测量开展之前,避免在天线感应近场内防止无回波吸收体,以预防吸收体内感应回波互调现象的发生,并保障系统的安全,杜绝吸收体之间相同极化间隙泄露现象的产生。⑤驻波比测量。具体测量方式为:将被测天线安放于自由空间内或无回波损耗暗室内,将首先对LTE室内分布系统进行调整,将被测天线和测量系统进行合理的连接,其次要确保被测驻波比在可测量的带宽范围内,即可开展驻波比测量工作。⑥功率容限测量。将射频信号源和被测天线进行连接,将指定频率的连续波功率施加于被测天线,对2LTE室内分布系统信号覆盖进行持续时长为1个小时的网络预测和规划分析。⑦开展Win Prop无线网络规划工具进行预测。通过对室内环境下的电波传播环境开展仿真预测,发现:相对于直接馈电单锥全向吸顶天线发射出的信号来说,不对称双锥全向吸顶天线对室内空间范围的覆盖率更广,辐射强度更高,发射台附近区域具有更高的分布场强效果。将不对称双锥全向吸顶天线应用于模拟商场模型,充分救助Win Prop的室内网络优化功能,坚持能够接收到最低标准信号强度的原则下,尽量缩减天线的数量,由原来的10递减至7,节省了天线资源,提升了利用效率。
2 信号覆盖预测及网络规划分析
2.1 场景模型构建
本次研究中数据库文件的搭建是建立在借助Win Prop无线网络规划软件的基础上的。主要应用原理为:通过多墙体模型算法、主要路径模型算法以及3D标准射线跟踪模型算法的应用,对室内环境模型进行描述和计算,对通信设备发射机及接收机的实际传输情况进行了解和掌握。具体分为三种不同频率的工作环境。①800M赫兹的工作环境。此工作环境条件下信号覆盖系统采用不对称双锥全向吸顶天线。室内环境模型中天线信号传播路径借助Pro Man软件老给予模拟和实现,计算路径的选择结合实际情况及实用性,确保计算精度的良好有效。②2.7G赫兹工作环境。此环境条件下信号传播方式选择直接馈电单锥全向吸顶天线。经过对既往的实际应用效果进行总结和研究发现:直接馈电单锥全向吸顶天线存在某些弊端,比如其水平向下辐射角度区域辐射效果较差,不具备良好的不圆度。因此会造成不利的影响:及时在高频段工作状态下,天线辐射的强度和范围会受到不利的影响,会在一定程度上降低传播的质量和效果。③2.7G赫兹工作环境。在此环境条件下为了确保良好的信号传播和覆盖效果,选择不对称双锥全向吸顶天线。此种天线的优势为:不对称双锥全向吸顶天线能量辐射发射信号比较均匀,水平方向向下辐射区域的不圆度效果较好,可以较好的达到和实现LTE室内分布系统的发射天线信号覆盖范围的拓展以及发射信号平均强度的提升。
2.2 LTE室内分布系统网络规划。
Opt Man是隶属于Win Prop软件中的组件,借助此系统对LTE室内分布系统网络进行优化设置,对无线电网络中用户的发射器所有的最佳子集进行收集和探寻,并对其开展优化配置,然后再Pro Man组建中进行存储。在Wall Man系统的帮助下组建一个商场模型,在此基础上开展有关LTE室内分布系统网络的功能优化以及分析研究,最终实现对LTE室内分布系统天线的优化和完善。
本次研究之所以使用不对称双锥全向吸顶天线开展分析,主要原因是由于不对称双锥全向吸顶天线具有强度更高、功率分布更加均匀的优势。所以借助优势路径模型算法来仿真计算并得出准确度较高的结果。实现目标区域信号全面的覆盖的前提下应用最优数量天线数量,有达到模型的最佳优化状态,全面提升网络效果。
本次研究模型中,共使用7个发射天线实现全部商场区域的信号全面覆盖,自动关闭其余3个发射天线,以最大限度的优化LTE室内分布系统网络。在满足所有区域接收到的功率达到的前提下使用最少数量的发射器。研究汇总关于直接馈电单锥全向吸顶天线(见图1)和不对称双锥全向吸顶天线(见图2)开展了仿真以及实测分析,均具有良好的一致性。对比发现不对称双锥全向吸顶天线覆盖效果更佳。
图1 直接馈电单锥全向吸顶天线HFSS模型
3.2不对称双锥全向吸顶天线尺寸
图2不对称双锥天线HFSS模型及尺寸
3 结轮
开展本次研究,是为了寻求有关LTE室内分布系统持续改进和优化的方法。本次研究中借助Win Prop无线网络规划工具来仿真预测室内环境下电波传播环境和效果。通过使用不对称双锥全向吸顶天线应用于商场模型中,以此达到优化了LTE室内分布系统网络的目的,保证了信号覆盖效果,因此是一种比较适合推广和应用的方式。
[参考文献]
[1]秦顺友.太赫兹反射面天线测试方法综述[J].无线电工程,2018,48(12):1013-1020.
[2]丁秀云. LTE室内分布系统天线及信号覆盖的研究[D].大连海事大学,2018.
[3]刘子鸽.TD-LTE无线网络室内外联合覆盖规划[D].济南:山东大学,2018.
[4]陈沛豪.LTE室内分布系统的设计[D].广州:华南理工大学,2018.
[5]沈李峰.LTE室内分布系统分析与研究[J,中国新通信,2017,19(19):125.