基于2.1G 8TR特型天线的地空一体覆盖方案

【摘要】通感一体是5G-A乃至6G阶段的重要应用场景，被视为空管系统升级需要用到的关键通讯技术。通感一体化技术，即为通信基站和终端叠加“Buff”，在原有的蜂窝移动通信能力上加上类似雷达的感知功能，是在低空经济迅猛发展阶段运营商最为重要的切入点。为了更好地发挥5G FDD组网的优势，苏州采用2.1G NR网络进行低空覆盖，并通过配置SSB异频，通过RFSP和切片+5QI差异化参数配置，降低地面基站对对空基站的干扰，并实现网联无人机UIM卡优先占用低空基站，提升低空通信网络的覆盖水平和上行速率。

【关键字】通感一体、RFSP、SSB频点

一、通感一体技术原理

广义的通信感知一体化是指将通信和感知两个技术领域相结合，实现信息的传输和感知的一体化，具体而言：1. 业务感知：感知各种业务的需求、流量、质量等，以优化网络资源的分配和管理；2. 网络感知：感知网络的结构、状态、拓扑等，以实现网络的智能化管理和控制；3. 用户和终端感知：感知用户和终端的位置、状态、行为等，以提供个性化的服务和应用。4. 环境物体感知：感知环境物体的属性、状态、位置等，以实现环境感知和智能控制。

在现阶段尚未颁发毫米波牌照且毫米波通信终端远未成熟的现状下，采用SUB6G频段实现低空网联无人机通信功能，而采用毫米波基站实现低空空域探测功能。

二、苏州2.1G NR低空覆盖方案介绍

2.1 特型天线选取方案

为了对低空100米至300米范围进行有效覆盖，选取2.1G 8TR的RRU，并选择空地一体特性天线，来实现低空和地面的协同覆盖。该天线输入8个端口，其中四个端口为对地波束输入信号，四个端口为对空波束输入信号，其天线辐射信号则分裂为一个对空波束，实现对空覆盖，一个对地波束，实现对地覆盖。

2.2 SSB频点配置

为了减少周边对地基站对低空覆盖基站产生干扰，对空基站采用40M带宽，并把SSB频点配置为2144.55MHZ，与地面基站已经高铁基站的SSB频点实现异频覆盖。

2.3基于RFSP和切片+5QI的互操作参数配置

通过核心网配置，把网联无人机使用的5G卡RFSP ID配置为18，5QI配置为7，并进行互操作参数配置。

2.4 现场实施方案

选取苏州市相城区阳澄湖景区附近两个基站进行改造测试，区域内原地面覆盖以2.1G NR为主、3.5G NR为辅，区域内建筑多为不超过4层的低矮平房、厂区或城中村。本次测试选择两个站址作为2.1G低空覆盖改造站点的站址，两个站点直线距离约为3.5km，同站邻区均为2.1G 20M扇区。

三、存在问题以及解决方案

3.1 问题1：测试过程中发现拉远4公里后信号大幅度波动

测试过程中发现在4km后信号出现抖动情况，开始怀疑是对空波束在对地端口的能量泄漏在湖面反射导致。关闭对地端口后，该问题依旧存在。而朝向地面覆盖的空域未出现该现象。因此怀疑是对空波束信号的旁瓣在湖面反射导致。

如下图所示：

经分析发现对空波束在地面有一定的旁瓣，而旁瓣在湖面的反射可能造成信号多径，使得覆盖湖面的空域出现信号的抖动。

在4km处才会出现剧烈抖动的距离说明：

经对现场基站无线环境 分析，上面出现抖动的测试中，在距离站点1.5km左右处就已近进入下方是湖面的空域，但是并没有出现明显抖动。直到近4km处才出现较剧烈的抖动情况。右图为湖面出现反射情况到达空中距离的近似计算方法，假设湖面为光滑镜面，具体和站高、飞行高度、旁瓣角度有关。

上图所示，测试方向上湖面反射信号的地方距离基站最小约为1.5km， 也就是如右图中L1得距离为1500m， 站高49m，飞行高度100m， 假设下旁瓣角度为α， 则L1=49/tanα =1500， 则tanα=49/1500. 最后反射信号到达空中的距离为L1+L2=149/tanα=149/（49/1500）≈4561m，和我们的测试结果大致能对应的上。

3.2、低空覆盖站点接通率及掉线率恶化问题

（1）问题分析

低空覆盖站点在开通后需要改频至SSB中心频点2130.15。现场按照脚本进行开通及改频操作后，发现该站点无线接通率、掉线率发生明显劣化。

进一步分析指标发现，接通率存在明显劣化但并不是完全变成0，仍然有用户能够正常接入并进行业务，掉线率同理，考虑到该站点为40M的双BWP配置，因此怀疑站点指标恶化与BWP配置中的其中一个BWP有关。

排查BWP配置发现，脚本本应联动的bwpusage未能联动，该参数本应在脚本导入后联动修改为1;0，但参数未能联动导致该站点在双BWP的配置下将该参数设为0;0。在40M带宽下，0;0代表20M专用的BWP将不可用，这将导致部分20M的终端无法建立业务，因此导致了接通率及掉线率的恶化。

（2）解决方案及结果

为确认该问题的确由此原因导致，对站点进行重开站，重开站点后仍然按上述步骤进行改频，改频后确认站点依旧指标劣化。

因此对站点手动修改bwpusage参数，将其从0;0改为1;0，修改后观察指标，确认站点指标恢复正常。

四、总结

通过选取市面上的特型天线，以及对现网2.1NR基站进行合理改造，使用2.1G NR可以较好对低空网络进行覆盖。但在改造过程需关注SSB频点配置、RFSP参数配置和5QI参数配置，以达到较好的低空覆盖效果。同时在改造过程中还需关注带宽以及天线端口不同带来的功率损失，同时及时关注改造前后指标变化，减少对网络性能的影响。