轉載 中國移動研究院 2020年8月24日
近日，中國移動研究院、甘肅公司聯合西安海天天線科技股份有限公司開展新型透鏡天線試點應用，取得階段性進展。三方在甘肅蘭新鐵路、G30高速公路試點透鏡天線應用，完成了大站間距路橋覆蓋的連片驗證測試，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%，在滿足高鐵覆蓋規劃指標的條件下可實現站間距進一步擴大。
此次試點采用的人工介質圓柱透鏡天線，是基于透鏡對電磁波的聚焦原理，將人工介質透鏡與天線結合對電磁波聚焦，避免傳統陣列天線復雜的饋電網絡 ,具有高增益、低損耗、寬波束等突出優勢，適用于大站間距路橋覆蓋場景。
本次試點選取的蘭新高鐵路段，沿線地形復雜多變，部分站址由于傳輸、供電引接困難等原因，無法按照規劃建設落地，平均站間距達到1.23公里，是典型的大站間距場景，其中F頻段覆蓋不連續問題較為突出。試點針對該問題重點驗證了人工介質圓柱透鏡天線的長距離覆蓋能力。
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容易在高鐵線路上產生覆蓋空洞；而本次試點采用的透鏡天線，垂直波束寬度達到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。
兩種波束寬度下3dB波寬覆蓋范圍對比
本次試點區域，采用傳統天線時弱覆蓋占比大于40%的站點總計56個，替換為透鏡天線后弱覆蓋點問題全部解決。測試數據表明，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%。
人工介質柱形透鏡天線
本次試點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站點進行了天線替換，在不同場景、不同地形實現了快速安裝，試點效果顯著。蘭新鐵路沿線地區平均海拔1350-1500米，屬大陸性干旱氣候，處于強風地區，相同迎風面積下，透鏡天線的風阻相比傳統板狀天線更小，減輕抱桿負荷要求。
此次長距離覆蓋應用試點的順利完成，成功驗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，結合5G設備上車方案， 可進一步增強覆蓋，提升站間距， 降低建站投資，助力國家新基建5G+高鐵覆蓋。
