基于路灯杆基站的规划建模研究

282.61
61.16
280.01
R也相同时，垂直半功率角为30°的天线对楼宇垂直面 的覆盖要优于天线垂直半功率角为7°的天线。 4.2 灯杆高度选择原则
根据楼宇垂直面覆盖分析，路灯杆基站灯杆高 度选择原则如下：
（1）天线挂高与覆盖目标保证5~15 m的高度差
来选择20、30 m的路灯杆。 （2）当天线挂高无法高过覆盖目标时，从成本
的天馈系统设计建议。
别墅区、低矮住宅区在市区站比小，均在市郊，
而且市郊的基站分布密度较小。因此该区域的天馈
系统设计建议见表5。
表 5 别墅及低矮住宅区天馈系统设计数据
灯杆高 安装
极化 方式
增益
水平半 功率角
垂直半 功率角
电倾角
上旁瓣
零点
度（m） 方式 （度）（dBi）（度） （度）
抑制 填充
20 双极化 ±45 17 65 7~10 可变 否 否
高度（m）
高度（m）
高度（m）
高度（m）
15
4.4
13.59
7.39
20.1
20
4.37
14.64
6.74
20.11
25
4.58
16.19
6.53
20.80
30
4.92
18.07
6.56
21.96
35
5.33
20.16
6.74
23.45
40
5.78
22.40
7.03
25.18
45
6.27
24.76
7.38
南宁凯越国际小区为南宁新建大型高档住宅小 区，位于南宁琅东凤岭南片区。小区内多层楼层为 8层，小高楼楼层为13层。周边主要有龙盘小区、远
4.4.2 公共场所、学校、景区等开阔区域
辰山水一号别墅区等高档住宅区。根据现场建筑分
公共场所、学校、景区等区域的覆盖目标开阔， 布及周边站点分布情况，南宁凯越国际路灯杆基站
表 4 高密度多层住宅区天馈系统设计数据
极化
水平半 垂直半
灯杆高 安装 度（m） 方式
（方度式）（增dB益i）功（率度角）
功率角 （度）
电倾角
上旁瓣 抑制
零点 填充
20 或 30 双极化 ±45 15~17 65 7~10 可变 否 否
中等密度的多层、高层住宅区在市区内住宅区
的占据比例通常最大，可参考高密度的多层住宅区
效益角度出发，优选20 m路灯杆。 （3）如果发现站址周边仅有个别高楼阻挡，但
主覆盖方向未被阻挡，这种场合建议按照（1）进 行选择。
29
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4.3 天线选型
4.4.3 大型住宅小区
天线选型必须以扇区为单位，应针对单个扇区
27.10
50
6.79
27.20
7.78
29.16
90
11.29
48.33
11.80
48.42
95
11.87
51.07
12.35
51.02
200
来自百度文库
24.50
110.26
24.66
108.66
300
36.70
167.53
36.75
165.39
400
48.94
225.02
48.94
222.60
500
61.19
设，但可以作为特殊站型针对特殊场合进行建设。 线型号、天线高度、天线方位角、天线下倾角等不变
因此此类站点也就主要应用于高档小区、商务区、 的情况下，穿透损耗和入射角的关系如图2所示。
商业街、大型公共场所（广场、公园等）、大中专院
校、景区等城市敏感区域。具体应用场合要求如下：
（1）大型高档住宅小区：楼宇密度大，信号阻
3.2 选址建模案例
倚林佳园
3.2.1 建模案例1
如图5所示，图中站点1位置是最理想站址，该站
图 6 站点选择案例 2
28
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3.3 选址小结
楼宇
（1）基站相对覆盖目标的位置必须能保证入射
角约30°；同一区域多站点建设，站址选择必须保证
路灯杆基站的规划设计方法在打造联通精品网络的工作中有着深远的推广意义。
关键词：路灯杆；基站；建模；规划设计
中图分类号：TN 929.5
文献标识码：A
文章编号：1008-3545(2013)02-0027-05
1 引言
3 路灯杆基站选址建模
由于城市居民对基站辐射的敏感，城区出现 3.1 选址关键要素
由于S型路段的直视距离短，信号在路段转弯处 不能提供良好的入射角度，只能覆盖小区外围建筑。
产生的绕射损耗大，为保证S型路段的连续覆盖，应
在S型路段的2个拐点上进行站址选择。如图3所示。
图 3 S 型路段连续覆盖的站址选择
3.1.3 高低地势对选址的影响分析
灯杆站首先保证的是网络的盲覆盖区域，如果站 址选择在高处，在地势低的地方容易产生覆盖空洞。 同时考虑到WCDMA网络的自干扰特性及对后期优化 的影响，因此在城区高低地势的站址选择应在两端低 点，以保证信号在高处不会形成过多干扰，同时能更 好解决低处阴影区覆盖不足的问题。如图4所示。
由于建设灯杆需要一定的开挖面积，因此在选
址时还需确认是否有其它管线在站址下面及站址地 点可开挖的面积，以防出现规划后无法开挖施工的
石门森林公园
情况。同时为保证立杆的稳固性，建议20 m灯杆基
础开挖3000 mm×3000 mm的面积，30 m灯杆基础需
广西区专用指挥通信中心
鑫龙小区
龙盘小区
开挖4500 mm×4500 mm的面积。
挡严重。
（2）商务区、商业街。
（3）大型公共场所：覆盖目标开阔，人员流动
性大。
（4）大中专院校：人口居住密度大，通信需求高。
图 2 穿透损耗和入射角的关系
（5）景区：重点保障景区内游客聚集点的网络覆盖。 （1）当入射角小于10°时，穿透损耗随着入射
27
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“死站”、“废站”，导致基站搬迁数量不断增加。而 3.1.1 入射角对选址的影响分析
采用路灯杆融入现场环境，可有效避免居民因“视
为了减小建筑的整体穿透损耗，充分利用反射信号
觉冲击反感”带来纠纷的同时，又能解决新开发区 加强建筑的室内覆盖，因此基站小区针对建筑的入射角
等区域信号差或无信号的覆盖问题。因此对于做好 （俯视建筑长边与小区方向的夹角）极为关键，在一定
代商业生活街区。此类区域一般是高楼林立，街道
宽畅。该场合下的天馈系统设计建议见表2。
5 南宁凯越国际路灯杆基站案例
表 2 CBD 商业区天馈系统设计数据
极化
水平半 垂直半
灯杆高 安装
增益
电倾 上旁瓣 零点
方式
功率角 功率角
度（m） 方式
（dBi）
角（度） 抑制 填充
（度）
（度） （度）
20 双极化 ±45 15~17 65 10~30 可变 否 否
专论综述
角的减小迅速增大。
点位置与香港花园、建银花园等高楼都能形成一定的
（2）当入射角大于20°时，穿损变化较小。
入射角度。站点2的位置也较理想，该站址位置也能保
（3）当入射角大于30°时，穿透损耗基本不变。 证比较合理的入射角度。不理想站点的位置较差，不
3.1.2 弯道对选址的影响分析
足之处就在于小区方向面向香港花园和建银花园正面，
各项数据。
4 路灯杆基站天馈系统设计
当天线垂直半功率角相同，灯杆与目标楼宇相距 小于95 m时，30 m灯杆站对楼宇垂直面的覆盖略优于
4.1 楼宇垂直面覆盖分析
20 m的灯杆。当灯杆与目标楼宇相距大于95 m时，他
设目标楼宇垂直覆盖面的高度为d1，天线挂高 们之间的覆盖差值很小，特别是使用垂直半功率角为
路灯杆基站的规划设计有着重要的意义。
程度上决定了站址相对覆盖建筑的位置。如图1所示。
2 应用场景分析
由于灯杆高度有限导致覆盖效率低、站址位置 与市政规划有关、单站成本相对常规楼顶站要高等
不合理站址
合理站址
图 1 小区基站站址相对覆盖建筑的位置
因素，路灯杆基站不宜作为常规站点进行大规模建
测试数据表明，在基站位置、基站发射功率、天
度覆盖效果，建议增益选用17 dBi~21 dBi、水平半
（2）按建筑密度可分为：高密度住宅区楼间距
功率角为40°~ 65°、垂直半功率角为7°~10°的天线， 10 m以内，中等密度住宅区楼间距10~20 m，低密
至于覆盖不到的高层区域，采用异频、小区分裂、 度住宅区楼间距20 m以上。
室分建设的方式进行专项覆盖。
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专论综述
基于路灯杆基站的规划建模研究
邓立新，徐 锋，肖 斌
（中国联通广西分公司，广西 南宁 530028）
摘 要：对路灯杆基站的应用场合原则、选址模型、天馈系统规划设计进行了详细的说明，并通过应用案例证明了关于
城区高地势应在低点两端设站保证信号在高处 不会形成过多干扰，同时解决低处阴影效应问题， 因此分别在鑫龙小区与凯悦国际2个低点设置基站。 城区S型路段应在拐点上设站，以实现整个路段的连 续覆盖，因此在龙盘小区的弯道拐点设置基站。为实 现住宅小区的合理连片覆盖，需要在倚林佳园内设置 站点，在北面的石门森林公园与站点相互错开的位 置设置一站点，以便能形成多个基站小区的六边形 蜂窝结构，使整个网络结构清晰，控制覆盖质量。
高密度的多层住宅区一般为厂矿、企事业单位
（2）如果扇区朝向的楼宇密度适中，周边仅有 人员住的宅区，天馈系统设计建议见表4。
个别高楼，为提高楼垂直面的覆盖效果，减小高层 区域覆盖的投资成本，建议增益选用15 dBi~17 dBi水 平半功率角40°~65°、垂直半功率角大于10°的天线。
（3）如果扇区朝向为开阔区域，结合周边基站 分布情况，建议增益选用15 dBi~17 dBi、水平半功 率角大于65°、垂直半功率角为7°~10°的天线。
图 5 站点选择建模案例 1
3.2.2 建模案例2 如图6所示，越秀路靠北面为凯悦国际、龙盘小
区、倚林佳园小区等高档住宅小区及石门森林公园。 南面为在建的广西区专用指挥通信中心、鑫龙小区及 已建的大自然花园小区。该路段较为复杂，凯悦国际
到龙盘小区的路段为低—高—低的典型坡状路段，同
时具有S型的弯道特征，圈内为现场地势最高点。
（X1）
距楼宇距离R
图 7 目标楼宇垂直覆盖高度 d1 推导的示意图
图5中θ1=arctan（R/h1），X1=tan（A1+θ1）·h1，可
求得：d1=（X1-R）·h1/X1。
因此，在灯杆与楼宇距离一定的情况下，天线挂
高、天线垂直半功率角不同将直接影响到目标楼宇垂
直覆盖面的高度。使用上述公式可以计算出表1中的
A
θ1
基站小区方向能组合成六边形蜂窝结构。
（d1） （h1）
（2）S型路段的站址选择在S型的2个拐点上。 （3）城区高低地势站址选择在两端低点处。 （4）站址选择必须充分考虑市电、传输以及站 址地点的可开挖性等因素。同时，提前与规划局做 好站点规划报建工作。 （5）同一站点必须进行主备用站址的勘测，以 防主用站址报建时市政相关部门不批准的情况下可 以有二次选择。
为h1，灯杆与楼宇的距离为R，天线垂直半功率角 30°的天线，20 m灯杆对楼宇垂直面的覆盖将逐渐超
为A，那么d1的推导示意如图7所示。
过30 m的灯杆。当天线挂高相同，灯杆与楼宇的距离
表 1 目标楼宇垂直覆盖面的高度（d1）数据表
20 米灯杆
30 米灯杆
楼宇距离 R（米） 垂直半功率角 7°的覆盖面 垂直半功率角 30°的覆盖面 垂直半功率角 7°的覆盖面 垂直半功率角 30°的覆盖面
（4）如果扇区朝向的相邻基站距离超过400 m， 则考虑选用增益为17 dBi 的天线，保证深度覆盖的 效果。扇区朝向的相邻基站距离小于400 m，则考 虑选用增益为15 dBi 的天线，保证覆盖半径的控制。 4.4 不同应用场景的天馈系统设计 4.4.1 CBD商务区
CBD 商务区是一个以多功能景观商业街为主 轴，集办公、休闲娱乐、旅游购物于一体的大型现
按照无线环境来看，大型住宅小区有以下几种
的覆盖情况来选择不同类型的天线。例如一个基站 分类：
的三个扇区分别覆盖了三个不同类型的区域，则将
（1）按照楼层高度可以分为：高层（小高层）
选择三种不同类型的天线。具体策略如下：
住 宅 区10 层（30 m） 以 上， 多 层 住 宅 区5~8 层
（1）如果扇区朝向的楼宇密度较大，为提高深 （15~30 m），别墅区和低矮住宅区4 层（12 m）以下。
图 4 城区高低地势的站址选择
3.1.4 传输对选址的影响分析 传输资源充足与否，传输质量的高低，在一定
程度上决定了用户使用业务的感知度。因此建议在 具备管道资源的位置选点。当无管道资源时，方考 虑采用微波解决方案。微波天线直径为0.3~0.6 m， 室外单元重量7.5 kg左右。为确保传输质量，端到端 的传输距离控制在3 km内。 3.1.5 土建对选址的影响分析