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新型透镜天线进行首次高铁覆盖试验
作者:admin 发布日期:2020/8/24 16:43:13

转载 中国移动研究院   2020年8月24日


      近日,中国移动研究院、甘肃公司联合西安海天天线科技股份有限公司开展新型透镜天线试点应用,取得阶段性进展。三方在甘肃兰新铁路、G30高速公路试点透镜天线应用,完成了大站间距路桥覆盖的连片验证测试,在解决大站间距覆盖空洞问题上取得突破性成果。相比传统天线,在相同站间距条件下覆盖平均提升9dB,平均下行速率提升34.8%,平均上行速率提升27.3%,在满足高铁覆盖规划指标的条件下可实现站间距进一步扩大。

     此次试点采用的人工介质圆柱透镜天线,是基于透镜对电磁波的聚焦原理,将人工介质透镜与天线结合对电磁波聚焦,避免传统阵列天线复杂的馈电网络 ,具有高增益、低损耗、宽波束等突出优势,适用于大站间距路桥覆盖场景。

     本次试点选取的兰新高铁路段,沿线地形复杂多变,部分站址由于传输、供电引接困难等原因,无法按照规划建设落地,平均站间距达到1.23公里,是典型的大站间距场景,其中F频段覆盖不连续问题较为突出。试点针对该问题重点验证了人工介质圆柱透镜天线的长距离覆盖能力。


      

       对于大站间距场景,覆盖主要受垂直波束宽度和增益影响。一方面,传统板状天线垂直波束宽度为7°,3dB波束宽度覆盖范围较小,天线方向图的垂直零点容易在高铁线路上产生覆盖空洞;而本次试点采用的透镜天线,垂直波束宽度达到30°,3dB覆盖范围可提升2~3倍,能够有效消除线路上的覆盖空洞,提升信号覆盖的连续性和均匀性。另一方面, 7°垂直窄波束在3dB外沿增益下降较快,造成沿线信号电平起伏较大,而采用垂直面宽波束天线,可以避免这一问题,信号变化更为平稳。



两种波束宽度下3dB波宽覆盖范围对比


        本次试点区域,采用传统天线时弱覆盖占比大于40%的站点总计56个,替换为透镜天线后弱覆盖点问题全部解决。测试数据表明,透镜天线相比原有33°高铁FA天线,平均RSRP提升9.01dB,综合覆盖率 (RSRP>-110dB且SINR>-3dB的区域占比)提升15.61%,下行速率提升34.8%,上行速率提升27.3%。VoLTE全程呼叫成功率提升至100%,掉话率降至0.00%。



人工介质柱形透镜天线

    

      本次试点在兰新高铁甘肃玉门至酒泉段和张掖西至民乐段,及G30瓜敦高速路段的多个站点进行了天线替换,在不同场景、不同地形实现了快速安装,试点效果显著。兰新铁路沿线地区平均海拔1350-1500米,属大陆性干旱气候,处于强风地区,相同迎风面积下,透镜天线的风阻相比传统板状天线更小,减轻抱杆负荷要求。

      此次长距离覆盖应用试点的顺利完成,成功验证了透镜天线对于大站间距下高铁、高速公路覆盖的效果。后续,结合5G设备上车方案, 可进一步增强覆盖,提升站间距, 降低建站投资,助力国家新基建5G+高铁覆盖。


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