專欄文章

瑞士電信提出一種整合人孔蓋之天線設計架構，並實際導入現存場域進行可行性評估，此創新性佈建技術被證實在多細胞網路建置上，可有效限縮涵蓋半徑與降低鄰細胞干擾，並解決業者在網路擴容上有覓點不易之困境。

根據上一篇技術專欄所提及網路設備結合人孔蓋之佈建案例分享，本專欄將進一步說明架構可行性與驗證結果。瑞士電信提出一種多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)之天線結構，並且探討天線上方人孔蓋材質對天線效能之影響與優化方法，同時整合基站設備進行完整的系統效能測試，最後也進一步導入商網提供網路服務。

文獻中提及一款4×4 MIMO超寬頻並整合人孔蓋之天線結構，可參照圖一所示，其中每個天線埠為單一垂直線性極化，該架構類似Vivalda天線型式，最後再將天線放置於碗型反射面上，以達到寬頻、高輻射效率與指向性場型之功效。

圖一、結合人孔蓋之天線設計架構

如圖二所示為人孔蓋之外觀與實際佈建於人行道之案例說明，由於本應用提出一個特定指向性天線輻射場型，由下朝天空覆蓋，可避免當天線安裝於高處往地面覆蓋時，地面的反射容易造成訊號深度衰落(Deep Fading)。利用兩個同頻Small Cell設備，並發射連續波訊號，在兩個Small Cell間使用工模手機進行系統效能測試。結果顯示本架構在SINR表現上優於使用全向性天線放置於地面上與放置高於地面3m處兩種情境。

由於兩個鄰近細胞相距250m，因此，當UE端走到125m處(兩細胞之交界)，其SINR為0dB，此表示在服務細胞邊緣與鄰近干擾細胞之功率位準幾乎相同。另外，也分析到若將等向性天線放置於高處，會因不同的反射特性造成不同程度之訊號衰落，甚至在特定距離內，訊號完全消失，已落於背景雜訊中，這表示若在此區域內的終端欲得到網路服務，將會頻繁的換手(Hand-over)，影響使用者體驗。

圖二、人孔蓋之外觀與實際佈建於人行道之案

另外，本天線架構具有垂直面指向性輻射場型，當使用者在水平面走動時，所接收的RSRP功率值除了包括Path Loss外，也加入水平面場型增益快速消減之貢獻。因此，收到的功率位準比全向性天線放在地面上，更易限縮涵蓋範圍，因當使用者遠離該服務細胞時，會再透過另外一個較佳SINR的細胞換手切換，達到每個涵蓋細胞之平均用戶數所期望之傳輸吞吐量配置。

參考資料：

[1]  Nima Jamaly, Pavle Belanovic, Damiano Scanferla, Hugo Lehmann, and Carine Genoud, ”Ultrawideband In-Ground Multiport Antenna for Small Cell Applications”,IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, 2017.

[2] Nima Jamaly, Pavle Belanovic, Damiano Scanferla, Hugo Lehmann, and Carine Genoud, ”Ultrawideband In-Ground Multiport Antenna for Small Cell Applications”, IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, 2017.