【無線射頻天線】-對天線下傾角和方位角調(diào)整進行網(wǎng)絡優(yōu)化

----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----對天線下傾角和方位角調(diào)整進行網(wǎng)絡優(yōu)化天線下傾角和方位角的調(diào)整是網(wǎng)絡優(yōu)化中的一個特別重要的事情。依據(jù)抱負的蜂窩移動通信模型，一個小區(qū)的交界處，這樣信號相對互補。與此相對應，在現(xiàn)行的GSM系統(tǒng)（主要指ERICSSON設(shè)備）中，定向站一般被分為三個小區(qū)，即：

A小區(qū)：方向角度0度，天線指向正北；

B小區(qū)：方向角度120度，天線指向東南；

C小區(qū)：方向角度240度，天線指向西南

在GSM建設(shè)及規(guī)劃中，我們一般嚴格根據(jù)上述的規(guī)定對天線的方位角進行安裝及調(diào)整，這也是天線安裝的重要標準之一，假如方位角設(shè)置與之存在偏差，則易導致基站的實際掩蓋與所設(shè)計的不相符，導致基站的掩蓋范圍不合理，從而導致一些意想不到的同頻及鄰頻干擾

天線的掩蓋范圍主要取決于天線高度、下傾、天線增益、天線口功率、無線鏈路等因素。

一般網(wǎng)絡規(guī)劃對市區(qū)可根據(jù)：

(a)繁華商業(yè)區(qū)；

(b)賓館、寫字樓、消遣場所集中區(qū)；

(c)經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)、住宅區(qū)；

(d)工業(yè)區(qū)及文教區(qū)；等進行分類。

一般來說：

(a)(b)類地區(qū)應設(shè)最大配置的定向基站，如8/8/8站型，站間距在0.6～1.6km；

(c)類地區(qū)也應設(shè)較大配置的定向基站，如6/6/6站型或4/4/4站型，基站站間距取1.6～3km；

(d)類地區(qū)一般可設(shè)小規(guī)模定向基站，如2/2/2站型，站間距為3～5km；若基站位于城市邊緣或近郊區(qū)，且站間距在5km以上，可設(shè)以全向基站。

上幾類地區(qū)內(nèi)都按用戶勻稱分布要求設(shè)站。郊縣和主要大路、鐵路掩蓋一般可設(shè)全向或二小區(qū)基站，站間距離5km-20km左右。

掩蓋的目的就是為了給客戶帶來更好無線業(yè)務服務，不過還需要留意幾個方面：

1、看掩蓋環(huán)境,不同的地區(qū)采納不同下傾方式和天線掛高；

2、看天線類型、參數(shù)，是否帶電傾角，看天線參數(shù)以及其方向圖進行評估；

3、實地CQT測試，更加貼近用戶的方式。

天線高度的調(diào)整

天線高度直接與基站的掩蓋范圍有關(guān)。一般來說，我們用儀器測得的信號掩蓋范圍受兩方向因素影響：

一是天線所發(fā)直射波所能達到的最遠距離；

二是到達該地點的信號強度足以為儀器所捕獲。

900MHz移動通信是近地表面視線通信，天線所發(fā)直射波所能達到的最遠距離（S）直接與收發(fā)信天線的高度有關(guān)，詳細關(guān)系式可簡化如下：

S=2R(H+h)

其中：R-地球半徑，約為6370km；

H-基站天線的中心點高度；

h-手機或測試儀表的天線高度。

由此可見，基站無線信號所能達到的最遠距離（即基站的掩蓋范圍）是由天線高度打算的。

GSM網(wǎng)絡在建設(shè)初期，站點較少，為了保證掩蓋，基站天線一般架設(shè)得都較高。隨著近幾年移動通信的快速進展，基站站點大量增多，在市區(qū)已經(jīng)達到大約500m左右為一個站。

在這種狀況下，我們必需減小基站的掩蓋范圍，降低天線的高度，否則會嚴峻影響我們

的網(wǎng)絡質(zhì)量。其影響主要有以下幾個方面：

a.話務不均衡?；咎炀€過高，會造成該基站的掩蓋范圍過大，從而造成該基站的話務量很大，而與之相鄰的基站由于掩蓋較小且被該基站掩蓋，話務量較小，不能發(fā)揮應有作用，導致話務不均衡。

b.系統(tǒng)內(nèi)干擾?；咎炀€過高，會造成越站無線干擾（主要包括同頻干擾及鄰頻干擾），引起掉話、串話和有較大雜音等現(xiàn)象，從而導致整個無線通信網(wǎng)絡的質(zhì)量下降。

c.孤島效應。孤島效應是基站掩蓋性問題，當基站掩蓋在大型水面或多山地區(qū)等特別地形時，由于水面或山峰的反射，使基站在原掩蓋范圍不變的基礎(chǔ)上，在很遠處消失飛地，而與之有切換關(guān)系的相鄰基站卻因地形的阻擋掩蓋不到，這樣就造成飛地與相鄰基站之間沒有切換關(guān)系，飛地因此成為一個孤島，當手機占用上飛地掩蓋區(qū)的信號時，很簡單因沒有切換關(guān)系而引起掉話。

電子下傾角與物理下傾角作用是一樣的，就是掌握天線主瓣的掩蓋范圍。電子的優(yōu)點是下傾后旁瓣不會擴展太多。推斷是否需要下傾角主要還是依據(jù)猜測的主瓣掩蓋距離和天線高度進行計算。這種計算是一種繁瑣的計算過程，其實目前有許多天線掩蓋計算軟件，不過原理都是基于下面的思想：

公式B=arctg(H/R)+A/2，

天線高度H，

所盼望得到的掩蓋半徑R，

天線垂直平面的半功率角A,

B就是天線的傾角。

該算法是以天線垂直波瓣的外邊界作為掩蓋的，也可以依據(jù)主瓣方向作邊界，你可以依據(jù)三角形公式自行推算

DC=H/tan(a-HPBW/2)

轉(zhuǎn)換過來就是：

a=arctan(H/DC)+HPBW/2；

依據(jù)掩蓋公式：

下傾角=Atan(天線高度h/掩蓋距離)*180/Pi+V-HPBW/2+閱歷修正值，在鄉(xiāng)村修正值為0、市區(qū)為1、基站密集區(qū)為2

詳細說明

天線所發(fā)直射波所能達到的最遠距離（S）直接與收發(fā)信天線的高度有關(guān)，詳細關(guān)系式可簡化如下：

S=2R(H+h)

其中：R-地球半徑，約為6370km；s

H-基站天線的中心點高度；

h-手機或測試儀表的天線高度

由此可見，基站無線信號所能達到的最遠距離（即基站的掩蓋范圍）是由天線高度打算的。

天線下傾角的調(diào)整

天線俯仰角的調(diào)整是網(wǎng)絡優(yōu)化中的一個特別重要的事情。選擇合適的俯仰角可以使天線至本小區(qū)邊界的射線與天線至受干擾小區(qū)邊界的射線之間處于天線垂直方向圖中增益衰減變化最大的部分，從而使受干擾小區(qū)的同頻及鄰頻干擾減至最小；另外，選擇合適的掩蓋范圍，使基站實際掩蓋范圍與預期的設(shè)計范圍相同，同時加強本掩蓋區(qū)的信號強度。

在目前的移動通信網(wǎng)絡中，由于基站的站點的增多，使得我們在設(shè)計市區(qū)基站的時候，一般要求其掩蓋范圍大約為500M左右，而依據(jù)移動通信天線的特性，假如不使天線有肯定的俯仰角（或俯仰角偏?。┑脑挘瑒t基站的掩蓋范圍是會遠遠大于500M的，如此則會造成基站實際掩蓋范圍比預期范圍偏大，從而導致小區(qū)與小區(qū)之間交叉掩蓋，相鄰切換關(guān)系混亂，系統(tǒng)內(nèi)頻率干擾嚴峻；另一方面，假如天線的俯仰角偏大，則會造成基站實際掩蓋范圍比預期范圍偏小，導致小區(qū)之間的信號盲區(qū)或弱區(qū)，同時易導致天線方向圖外形的變化（如從鴨梨形變?yōu)榧忓N形），從而造成嚴峻的系統(tǒng)內(nèi)干擾。因此，合理設(shè)置俯仰角是保證整個移動通信網(wǎng)絡質(zhì)量的基本保證。

一般來說，俯仰角的大小可以由以下公式推算：

=arctg(h/R)＋A/2

其中：--天線的俯仰角

h--天線的高度

R--小區(qū)的掩蓋半徑

A-天線的垂直平面半功率角

上式是將天線的主瓣方向?qū)市^(qū)邊緣時得出的，在實際的調(diào)整工作中，一般在由此得出的俯仰角角度的基礎(chǔ)上再加上1-2度，使信號更有效地掩蓋在本小區(qū)之內(nèi)。

鏈路損耗計算：

基站的選址和布局直接影響到整個系統(tǒng)的服務質(zhì)量狀況。因此，依據(jù)合適的傳播模型及路徑損耗，可以計算出基站的掩蓋半徑

在過去的基站掩蓋半徑計算中，典型的傳播模型是Hata城市傳播模型。Hata模型如（1）式表述：

Hata城市傳輸模型：

L=46.3+33.9log(f)-13.82log(Hb)+(44.9-6.55log(Hb))log(d)+Cm（1）

其中，L為最大路徑損耗（dB）；

f為載波頻率（MHz）；

Hb為天線高度（米）；

d為到基站的距離（千米）。

中等規(guī)模城市或市郊中心，樹木的稀疏程度中等時：Cm=0，

大城市市區(qū)中心：Cm=3。1fkjhfK:JFD

針對3G系統(tǒng)，3G組織也特殊推舉了一個模型，該傳播模型如下：

3G傳輸模型：

L=40(1-0.004Hb)log(d)-18log(Hb)+21log(f)+80（2

其中，各參數(shù)的意義同（1）式

在WCDMA中，當f=2000MHz時，則上述兩式簡化為：

Hata城市傳播模型

L=161.17-13.82log(Hb)+(44.9-6.55log(Hb))log(d)（3）

3G傳播模型：

L=149.32-18log(Hb)+40(1-0.004Hb)log(d)（4）

電子下傾的原理是通過轉(zhuǎn)變共線陣天線振子的相位，轉(zhuǎn)變垂直重量和水平重量的幅值大小，轉(zhuǎn)變合成重量場強強度，從而使天線的垂直方向性圖下傾。由于天線各方向的場強強度同時增大和減小，保證在轉(zhuǎn)變傾角后天線方向圖變化不大，使主瓣方向掩蓋距離縮短，同時又使整個方向性圖在服務小區(qū)扇區(qū)內(nèi)減小掩蓋面積但又不產(chǎn)生干擾。實踐證明，電調(diào)天線下傾角度在1-5變化時，其天線方向圖與機械天線的大致相同；當下傾角度在5-10變化時，其天線方向圖較機械天線的稍有改善；當下傾角度在10-15變化時，其天線方向圖較機械天線的變化較大；當機械天線