張英杰 韓印虎

【摘要】隨著基站建設(shè)密度的增加，頻譜資源有限，控制基站的覆蓋以減少干擾，提高通話質(zhì)量。本文結(jié)合目前網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，介紹了通過調(diào)整天線下傾角控制覆蓋的必要性。同時提出基站下傾角的設(shè)置應(yīng)結(jié)合覆蓋邊緣的實際需要進(jìn)行設(shè)置，最后探討性地給出計算天線下傾角的方法。

【關(guān)鍵詞】下傾角覆蓋天線

一、通過天線下傾角的調(diào)整控制覆蓋的必要性

隨著建站密度的增加，同頻復(fù)用距離越來越短，控制基站的覆蓋范圍是減少干擾，提高通話質(zhì)量的關(guān)鍵。同頻干擾不僅與復(fù)用距離有關(guān)，還與基站小區(qū)的覆蓋半徑有關(guān)。如果兩個小區(qū)同頻復(fù)用，則在服務(wù)小區(qū)內(nèi)的手機(jī)既收到本小區(qū)基站發(fā)射的有用信號，又同時收到同頻小區(qū)的干擾信號，通常用C/I即載干比來衡量服務(wù)小區(qū)的信號指標(biāo)，同頻復(fù)用距離越遠(yuǎn)，基站覆蓋半徑越小，則同頻載干比越高。在基站站距一定，使用頻率帶寬一定的條件下，只能通過控制小區(qū)覆蓋半徑來提高同頻載干比。

控制小區(qū)覆蓋方法有多種，可通過減小發(fā)射功率，降低天線高度，使用小增益天線的方法減少覆蓋，但根據(jù)目前網(wǎng)絡(luò)實際情況，大部分基站仍需通過調(diào)整小區(qū)天線下傾角來控制覆蓋，其主要原因有：（1）目前網(wǎng)絡(luò)是經(jīng)過多期建設(shè)的結(jié)果，前期建設(shè)由于基站站距較長，小區(qū)需覆蓋的面積大、天線高度普遍設(shè)置較高，在目前情況下大部分小區(qū)由于條件所限無法降低天線，必須通過調(diào)整天線下傾進(jìn)行控制。（2）通過降低發(fā)射功率、更換小增益天線會造成整個覆蓋區(qū)內(nèi)信號電平的下降，無法保證重點覆蓋。

二、天線下傾角設(shè)置的計算方法

目前計算天線下傾角利用公式B=arctg（H/R）+A/2{條件是（R>>H時）：tg（B-A/2）=H/R}進(jìn)行計算。該公式是通過幾何算法得出，未考慮本小區(qū)使用頻率對其他同頻復(fù)用小區(qū)的干擾和天線增益情況，其“所希望得到的覆蓋半徑R”是理論上本小區(qū)到達(dá)覆蓋邊緣的距離。利用其計算有可能造成本覆蓋區(qū)域覆蓋電平超過實際覆蓋所需最大值，從而對遠(yuǎn)處同頻復(fù)用的小區(qū)造成越區(qū)覆蓋形成同頻干擾，降低了同頻載干比。

2.1計算下傾角的新思路

首先對覆蓋半徑進(jìn)行確定，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃在覆蓋邊緣能最大限度地滿足服務(wù)指標(biāo)，此邊緣就是覆蓋半徑。其次，確定覆蓋邊緣通信所需的最小覆蓋場強(qiáng)。再次，利用Okumura-Hata傳播模型或其他模型，計算基站至覆蓋邊緣的信號衰耗。最后，根據(jù)天線去耦衰減值比照天線垂直輻射方向圖，確定與天線輻射最大方向夾角既為所需的下傾角。

2.2計算天線下傾角

（1）通過計算，河北省在2011年工程完工后農(nóng)村基站小區(qū)覆蓋半徑普遍在2.5公里以下，本例假設(shè)距基站小區(qū)2.5公里處的村莊需覆蓋，信號在小區(qū)半徑2.5公里處應(yīng)滿足服務(wù)指標(biāo)要求，其小區(qū)覆蓋半徑確定為2.5公里。（2）覆蓋區(qū)內(nèi)接通率服務(wù)指標(biāo)要求，在覆蓋區(qū)內(nèi)90%位置，99%的時間移動臺可接入網(wǎng)絡(luò)。以用戶感知進(jìn)行衡量，根據(jù)DT/CQT實際測試經(jīng)驗要保證以上指標(biāo)，一般室內(nèi)場強(qiáng)最小要求大于-95DB，按房屋對信號衰減15DB計算，室外場強(qiáng)至少應(yīng)大于-80DB。（3）根據(jù)Okumura-Hata模型計算覆蓋邊緣路徑衰耗：設(shè)距基站距離d處信號路徑損耗為LP（db），基站功率為Pt1=40W（46.02DBm）；設(shè)雙工合路器損耗與插入損耗為Ld =8DB，則天線口功率約為Pt= Pt1-Ld=38 dBm；設(shè)服務(wù)覆蓋區(qū)邊緣接收場強(qiáng)為Pr；設(shè)基站天線增益為G=17dBi，垂直半功率角為6度；基站天線下傾衰減（根據(jù)天線方向圖當(dāng)天線為某一角度時比天線標(biāo)稱增益減少的值）為L；則Pr= Pt1-Ld（db）+G-L；根據(jù)要求Pr最大應(yīng)為-80DB，根據(jù)Okumura-Hata模型

LP（db）=69.55+26.16lgFc-13.82lghte-a（hre）+（44.9-6.55lghte）lgd+Ccell+Cterrain

取d=2.5KM Fc=900M； hte=52m； hre=1.5m；取Cterrain=1（db）

計算得LP（db）=127.51db； L= Pt1-Ld（db）+G-Pr=7.5DB

從該型號的天線方向圖中查的比主瓣方向小7.5DB的角度為6度。即在目前站距的情況下既能達(dá)到覆蓋要求又能減少干擾的最佳天線下傾角為6度。

2.3與原計算公式比較

B=arctg （H/R）+A/2取H=52M取R=2500M取A=6；經(jīng)計算得B=4.2度，與前計算相差1.8度。

三、結(jié)論

為減少同頻干擾，提高載干比，有必要通過調(diào)整天線下傾角來控制覆蓋；為達(dá)到即不影響深度覆蓋，又避免造成同頻干擾的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]《移動通信原理與應(yīng)用》（北郵版王文博等編）

[2]《天線的基礎(chǔ)知識及其應(yīng)用天線基本知識及其應(yīng)用》自bbs.cnii.com.cn網(wǎng)絡(luò)版