中國移動、西安海天聯(lián)合完成透鏡天線技術(shù)首次高鐵覆蓋試驗(yàn)

日前，中國移動研究院、甘肅公司聯(lián)合西安海天天線科技股份有限公司開展透鏡天線試點(diǎn)應(yīng)用，取得階段性進(jìn)展。三方在甘肅蘭新鐵路、G30高速公路試點(diǎn)透鏡天線應(yīng)用，完成了大站間距路橋覆蓋的連片驗(yàn)證測試，在解決大站間距覆蓋空洞問題上取得突破性成果。相比傳統(tǒng)天線，在相同站間距條件下覆蓋平均提升9dB，平均下行速率提升34.8%，平均上行速率提升27.3%，在滿足高鐵覆蓋規(guī)劃指標(biāo)的條件下可實(shí)現(xiàn)站間距進(jìn)一步擴(kuò)大。

此次試點(diǎn)采用的人工介質(zhì)圓柱透鏡天線，是基于透鏡對電磁波的聚焦原理，將人工介質(zhì)透鏡與天線結(jié)合對電磁波聚焦，避免傳統(tǒng)陣列天線復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò) ,具有高增益、低損耗、寬波束等突出優(yōu)勢，適用于大站間距路橋覆蓋場景。

本次試點(diǎn)選取的蘭新高鐵路段，沿線地形復(fù)雜多變，部分站址由于傳輸、供電引接困難等原因，無法按照規(guī)劃建設(shè)落地，平均站間距達(dá)到1.23公里，是典型的大站間距場景，其中F頻段覆蓋不連續(xù)問題較為突出。試點(diǎn)針對該問題重點(diǎn)驗(yàn)證了人工介質(zhì)圓柱透鏡天線的長距離覆蓋能力。

長距離覆蓋方案

對于大站間距場景，覆蓋主要受垂直波束寬度和增益影響。一方面，傳統(tǒng)板狀天線垂直波束寬度為7°，3dB波束寬度覆蓋范圍較小，天線方向圖的垂直零點(diǎn)容易在高鐵線路上產(chǎn)生覆蓋空洞；而本次試點(diǎn)采用的透鏡天線，垂直波束寬度達(dá)到30°，3dB覆蓋范圍可提升2~3倍，能夠有效消除線路上的覆蓋空洞，提升信號覆蓋的連續(xù)性和均勻性。另一方面， 7°垂直窄波束在3dB外沿增益下降較快，造成沿線信號電平起伏較大，而采用垂直面寬波束天線，可以避免這一問題，信號變化更為平穩(wěn)。

兩種波束寬度下3dB波寬覆蓋范圍對比

本次試點(diǎn)區(qū)域，采用傳統(tǒng)天線時(shí)弱覆蓋占比大于40%的站點(diǎn)總計(jì)56個(gè)，替換為透鏡天線后弱覆蓋點(diǎn)問題全部解決。測試數(shù)據(jù)表明，透鏡天線相比原有33°高鐵FA天線，平均RSRP提升9.01dB，綜合覆蓋率 （RSRP>-110dB且SINR>-3dB的區(qū)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%，掉話率降至0.00%。

人工介質(zhì)柱形透鏡天線

安裝快捷 因地適宜 部署靈活

本次試點(diǎn)在蘭新高鐵甘肅玉門至酒泉段和張掖西至民樂段，及G30瓜敦高速路段的多個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行了天線替換，在不同場景、不同地形實(shí)現(xiàn)了快速安裝，試點(diǎn)效果顯著。蘭新鐵路沿線地區(qū)平均海拔1350-1500米，屬大陸性干旱氣候，處于強(qiáng)風(fēng)地區(qū)，相同迎風(fēng)面積下，透鏡天線的風(fēng)阻相比傳統(tǒng)板狀天線更小，減輕抱桿負(fù)荷要求。。

此次長距離覆蓋應(yīng)用試點(diǎn)的順利完成，成功驗(yàn)證了透鏡天線對于大站間距下高鐵、高速公路覆蓋的效果，后續(xù)，結(jié)合5G設(shè)備上車方案， 可進(jìn)一步增強(qiáng)覆蓋，提升站間距， 降低建站投資，助力國家新基建5G+高鐵覆蓋。