关于5G下倾角的定义与不同倾角的场景及规划原则

1、5G 下倾角的定义

传统天线：

只有小区倾角的概念， 倾角的调整同时对整个小区所有信道同时进行调整。LTE 传统宽波束小区只有一个宽波束， 下倾角仅分为机械下倾角和电下倾角两部分， LTE 机械下倾+电下倾的规划原则是波束 3dB 波宽外沿覆盖小区边缘， 控制小区覆盖范围， 抑制小区间干扰。

5G MM 天线：

公共波束下倾角：由机械下倾角和 SSB 可调电下倾确定， 调整公共信道波束，影响用户在网络中的驻留， 优化小区覆盖范围；

业务波束下倾角：由机械下倾角和 CSI-RS 波束下倾角确定， 调整业务信道倾角影响用户 RSRP、吞吐率和业务时延等。（业务信道 PDSCH 为动态波束，在网络规划中，业务信道的覆盖情况，间接通过CSI-RS 来表征。因此此处的业务波束下倾角用 CSI 的总下倾角体现。）

1.1、机械下倾角

机械下倾（Mechanical Title）是指，通过调整安装件（机械臂）， 改变 5G NR小区的下倾角。

1.2、CSI-RS 波束下倾角

64TR 场景

CSI-RS 可能对应着多层垂直波束，CSI-RS的垂直层数、各垂直层的指向， 与单TRX的形态、 各TRX的布放、CSI-RS的权值有关。对于 CSI-RS 的某一层垂直波束，该层波束垂直法线对应的垂直角度， 为该 CSI-RS 波束对应的下倾角。64TR设备的CSI-RS波束下倾角是产品本身固有的属性，无法通过后台调整。最外层波束、 次外层波束、次内层波束、最内层波束对应的倾角分为-3、4、 11、18，一般情况下， 我们都是以次外层波束作为 CSI-RS 波束下倾角。

因此对于 64TR 设备， 可默认其 CSI-RS 波束下倾角=4 度/4-1 度（需要根据具体覆盖场景是覆盖室内/室外而定， 覆盖室内场景可当 4 度计算， 覆盖室外场景可当 3 度计算）。

32TR 场景

32TR 的可调电下倾（带移相器模块）， 会同时改变业务信道、 CSI-RS 的包络。CSI-RS 波束随 SSB 和数字下倾变化， 最强和次强波束在不同数字倾角下对应的法线角度（第一个数字为最强波束法线角度， 第二个数字为次强波束法线角度）。

SSB Pattern0~8， 当电下倾《=3 时， CSI-RS 的内层波束最强；SSB Pattern0~8，当电下倾为 4~7 时， CSI-RS 的外层波束最强。

因此对于 32TR 设备， 可简化为：

当 SSB 可调电下倾为-2~0 时， 其 CSI-RS 波束下倾角=3 度；

当 SSB 可调电下倾为 1~7 时， 其 CSI-RS 波束下倾角=4 度；

当 SSB 可调电下倾为 7~9 时， 其 CSI-RS 波束下倾角=11 度；

（根据具体覆盖场景是覆盖室内/室外而定， 当覆盖室外场景可当计算角度-1 度设计规划）。

1.3、SSB 可调电下倾

通过电信号调整天线振子的相位， 改变水平分量和垂直分量的幅值大小， 改变合成分量场强强度， 使天线的覆盖距离改变， 天线每个方向的场强强度同时增大或减小， 从而保证在改变倾角后， 天线方向图形状变化不大：

2、不同倾角的场景下测试验证

2.1、验证调整 SSB 可调电下倾对SSB 覆盖指标的影响

验证方法：分别找一个 32TR 小区和一个 64TR 小区， 固定机械倾角， 调整电下倾， 找远中近三个定点测试， 查看 SSB 相关测试指标。

32TR 小区

近点：

中点：

远点：

64TR 小区

近点：

中点：

远点：

结论：不同电下倾角度对 32TR/64TR 小区的 SSB 覆盖指标均呈现出了符合信号传播的线性关系。在近点/中点， 电下倾角越大， 其 SSB 覆盖正增益越明显，在远点， 电下倾角越大， 其 SSB 覆盖负增益越明显。

2.2、验证调整 SSB 可调电下倾是否会影响 CSI-RS 波束下倾角

验证方法：分别找一个 32TR 小区和一个 64TR 小区， 固定机械倾角， 调整电下倾， 找远中近三个定点测试， 查看 CSI 相关测试指标。

32TR 小区

近点：

中点：

远点：

64TR 小区

近点：

中点：

远点：

结论：调整不同电下倾角度对小区的 CSI-RS 波束下倾角的影响我们通过下载速率、 CSI-SINR 和时延来间接呈现（因测试软件无法统计到 CSI-SINR， 因此用PDSCH-SINR 替代）。

通过上表可看出不同电下倾角度对32TR 小区的CSI-RS 波束下倾角在近点有影响， 在中点/远点影响不大；不同电下倾角度对 64TR 小区的 CSI-RS 波束下倾角在近/中/远点均没有表现出太大影响。

2.3、验证调整机械倾角对公共波束、 业务波束的影响

验证方法：分别找一个 32TR 小区和一个 64TR 小区， 固定电下倾， 调整机械倾角， 找一个定点测试， 查看相关测试指标。

32TR 小区

64TR 小区

结论：调整机械下倾角对 SSB 覆盖的影响比较明显， 随着下倾角越大， 在定点测试结果显示覆盖正增益；同时调整机械下倾角对 CSI 覆盖的影响较小， 随着下倾角越大， 在定点测试结果波动并不明显。但合理的机械下倾角可控制扇区的有效覆盖范围， 避免越区或者覆盖不足， 使网络性能达到最佳状态。

2.4、验证公共波束和业务波束差异覆盖下对网络指标影响

验证方法：分别找一个 32TR 小区和一个 64TR 小区， 固定机械倾角， 调整电下倾， 使公共波束覆盖范围和业务波束覆盖范围差异化， 找远中近三个定点测试， 查看测试各项指标。

32TR 小区

近点：

中点：

远点：

64TR小区

近点：

中点：

远点：

结论：当电下倾角设置为 4/5 时， 公共波束倾角和业务波束倾角差异最小，此时不管在 32TX 或者 64TX 的小区下， 均呈现出下载速率最优的情况， 随着电下倾的角度加大， 公共波束倾角和业务波束倾角差异最大， 在 32TX 或者 64TX 的小区下，均呈现出下载速率略微下降的情况， 因此建议在进行无线规划时， 尽量保持公共波束倾角和业务波束倾角差异最小， 确保网络处于最优状态。

3、5G 下倾角的规划原则

网络中， 用户体验取决于业务信道的质量。因此， 下倾角规划， 需要基于业务信道覆盖最优的原则， 确定 5G NR 小区的机械下倾角（即网络拓扑）。

同时， SSB 决定着 UE 的驻留、 切换， 仅当 UE 驻留的小区（基于 SSB RSRP 判定）， 确实是业务信道质量相对最优的小区， 才能保证用户体验最佳。因此， 需要调整 SSB 的电下倾（若场景化波束支持多个电下倾取值）， 尽量保证：网络中基于 SSB 确定的 Best Server， 与 CSI-RS 确定的最优小区一致（即：SSB 对应的小区边界， 与 CSI-RS 对应的小区边界重合）。

3.1、业务信道下倾角规划原则

业务信道为动态波束/静态波束自适应， 可通过 CSI-RS 间接表征业务信道的覆盖（即：CSI-RS 较优的区域， PDSCH 也相对较优）。因此， 基于 CSI-RS 覆盖最优的原则， 进行机械下倾角的规划。网络规划的主要目标是：连续覆盖和减小干扰。

3.2、广播波束电下倾规划原则

SSB 决定着网络中的 Best Sever（UE 驻留的小区）， 但是， SSB 波束与 CSI-RS 的波束形态存在差异， 因此需要调整 SSB 的电下倾（5G RAN3.1 支持 SSB 波束的数子下倾调整）， 优化 SSB 的覆盖区域。尽量保证：基于 SSB 选择的 NR 服务小区，

同时也是业务信道覆盖最优的小区。连续组网场景， 可以基于网规仿真， 选择一款相对最优的 SSB Pattern&可调电下倾， 使：网络中 BestServer 的边缘 CSI-RS覆盖性能相对最优（例如 CDF 5% CSI-RS SINR）。

3.3、总结

原则 1：以 PDSCH 覆盖最优原则， PDSCH 倾角最优原则

原则 2：控制信道与业务信道同覆盖原则， 默认控制信道倾角与业务信道倾角一致

原则 3：新建 5G 站点时， 以波束最大增益方向覆盖小区边缘， 垂直面有多层波束时， 原则上以最大增益覆盖小区边缘。
编辑：lyn