天饋系統(tǒng)優(yōu)化分析

【摘要】移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)天饋系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)中最重要的部分，但是卻沒有得到足夠的重視。文章對(duì)網(wǎng)優(yōu)工作中天饋系統(tǒng)容易存在的一系列問題進(jìn)行分析，給移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商和網(wǎng)優(yōu)工作者以啟示。

【關(guān)鍵詞】天饋系統(tǒng)下傾角駐波比扇區(qū)接反

1概述

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)天饋系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)中最重要的部分，它直接影響用戶的接入、語音質(zhì)量。在運(yùn)行過程中天饋系統(tǒng)的性能惡化主要有三個(gè)方面的原因：一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)新建和擴(kuò)容時(shí)，由于設(shè)計(jì)缺陷或施工的不規(guī)范，造成質(zhì)量隱患；同時(shí)由于每期工程在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)往往只考慮本期新增基站的覆蓋和干擾分布情況，以致每次擴(kuò)容后會(huì)留下許多天饋系統(tǒng)參數(shù)不合理的基站，需要優(yōu)化部門加以完善。二是由于城市建設(shè)速度的加快，使得無線環(huán)境出現(xiàn)很大變化，如新建的高樓大廈、新用戶聚集區(qū)等對(duì)電磁波的影響直接體現(xiàn)在無線信號(hào)覆蓋的差異上。三是天饋系統(tǒng)長(zhǎng)期工作在風(fēng)吹、日曬、雨淋的外部環(huán)境中，極易發(fā)生銹蝕、移位、進(jìn)水等問題，影響天饋性能，成為網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的重大隱患。

2天饋系統(tǒng)的組成

基站天饋系統(tǒng)如圖1所示組成。

3天饋系統(tǒng)中比較有代表性的問題

天線的選型不合理

天線參數(shù)（方位角、下傾角、掛高）配置不合理

天饋系統(tǒng)駐波比高

天線選型不適合當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)需求

單極化天線覆蓋范圍差異問題

天線扇區(qū)接反

天線信號(hào)輻射方向受到阻擋

3.1天線選型不適合當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)需求

天線的選型要綜合考慮基站周圍的地理環(huán)境、話務(wù)模型。以下為通常的選擇原則。

對(duì)于在城區(qū)的基站，天線一般選擇增益在15～18dBi，水平半功率角65°，垂直半功率角7°～10°的型號(hào)。

對(duì)于農(nóng)村和郊區(qū)的定向基站，天線一般選擇增益在15～18dBi，水平半功率角90°，垂直半功率角5°～7°的型號(hào)；全向基站，天線一般選擇增益在9～12dBi，垂直半功率角5°～7°的型號(hào)。

對(duì)于在沙漠、戈壁灘、大的湖泊、海的定向基站，如果要覆蓋的區(qū)域較開闊，天線一般選擇增益在15～18dBi，水平半功率角90°或105°，垂直半功率角5°～7°的型號(hào)。如果要覆蓋的區(qū)域窄，但是距離較遠(yuǎn)，天線一般選擇增益在15～18dBi，水平半功率角65°，垂直半功率角5°～7°的型號(hào)；全向基站，天線一般選擇增益在9～12dBi，垂直半功率角5°～7°的型號(hào)。

對(duì)于覆蓋公路、鐵路等比較狹長(zhǎng)區(qū)域的基站，如果路線比較直，天線一般選擇增益在15～18dBi，水平半功率角20°～30°，垂直半功率角5°～7°的型號(hào)；如果路線彎曲比較大，天線一般選擇增益在15～18dBi，水平半功率角60°或90°，垂直半功率角5°～7°的型號(hào)。

對(duì)于覆蓋落差較大，地形復(fù)雜的區(qū)域的基站，如果天線掛高高于覆蓋區(qū)，天線一般選擇垂直半功率角10°～18°的型號(hào)。如果天線掛高低于覆蓋區(qū)，天線一般選擇大垂直半功率角18°～30°的型號(hào)。

圖1天饋系統(tǒng)構(gòu)成圖

案例一

在實(shí)際工程使用中，往往有各種原因造成天線選型錯(cuò)誤，造成種種通常網(wǎng)優(yōu)手段難以解決的無線網(wǎng)絡(luò)問題。以某A基站為例：話務(wù)統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)A基站話務(wù)量非常低，與附近基站切換也少。路測(cè)中發(fā)現(xiàn)A基站覆蓋范圍非常小，基本上是一個(gè)“孤島基站”。

（1）基站覆蓋環(huán)境

A基站地處市郊高速旁，與環(huán)城高速垂直距離不到1百米。與最近的B基站直線距離約2.5公里，附近覆蓋高速的基站距離A基站4公里以上。按設(shè)計(jì)要求A基站作為主用信號(hào)需要覆蓋直徑至少2公里左右的平原區(qū)域以及3公里左右的高速公路。

（2）勘查天饋參數(shù)

通過勘查基站發(fā)現(xiàn)天線掛高為35米，1小區(qū)和3小區(qū)天線內(nèi)置電下傾角12°，增益15.5dBi，水平半功率角65°；2小區(qū)天線內(nèi)置電下傾角為6°，增益為15dBi，水平半功率角為65°。

（3）分析

1小區(qū)和3小區(qū)天線內(nèi)置電下傾角為12°，即使機(jī)械下傾角為0°，根據(jù)覆蓋公式計(jì)算的理論覆蓋距離也不足1公里，第2小區(qū)天線理論覆蓋距離不足4公里。此基站屬于廣覆蓋場(chǎng)景，不適合用低增益、高內(nèi)置電下傾天線，應(yīng)更換為中高增益、水平半功率角寬的天線來改善覆蓋。研究分析后天線更換為：無內(nèi)置電下傾角天線，增益17dBi，水平半功率角90°的天線，機(jī)械下傾角設(shè)置為2°。

更換后小區(qū)話務(wù)發(fā)生了明顯增加，路測(cè)發(fā)現(xiàn)A基站的覆蓋范圍正常，與周圍基站切換也恢復(fù)正常。

3.2天線參數(shù)（方位角、下傾角、掛高）配置不合理

天線的方位角、下傾角、掛高應(yīng)根據(jù)周圍的環(huán)境來設(shè)計(jì)。隨著網(wǎng)絡(luò)和周圍環(huán)境的變化，天線的方位角、下傾角、掛高也應(yīng)隨之變化。否則會(huì)造成許多無線網(wǎng)絡(luò)問題，這一點(diǎn)應(yīng)引起大家的重視。

案例二

在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，因?yàn)榛緮?shù)量少，希望覆蓋范圍盡可能大，所以市內(nèi)基站普遍為高層建筑加無電下傾角的高增益天線。但隨著用戶的發(fā)展，基站數(shù)量的增多，頻率復(fù)用次數(shù)的增加，致使信號(hào)的越區(qū)覆蓋和同頻干擾成為網(wǎng)絡(luò)中的嚴(yán)重問題。由于樓頂天線的掛高很難改變，所以只能不斷地靠加大機(jī)械傾角來減小無線信號(hào)的覆蓋范圍，而過大的機(jī)械傾角會(huì)導(dǎo)致天線方向圖的畸變1。同頻信號(hào)覆蓋重疊的干擾使得手機(jī)上行功率增大，抬高了上行干擾水平。以F基站為例，F(xiàn)基站位于Q縣城西南山上，為鐵塔站，天線掛高48米，原覆蓋范圍內(nèi)已新建多個(gè)基站，為控制越區(qū)覆蓋，下傾角已逐步增大到14°/11°/11°，使得水平波瓣較寬的該機(jī)械天線波瓣嚴(yán)重變形，干擾水平較高。為此，我們更換該站天線為內(nèi)置10°電下傾角的低增益（15dBi）窄水平半功率角天線（65°），施工調(diào)整后1小區(qū)干擾有比較明顯的降低。

3.3天饋系統(tǒng)駐波比高

（1）駐波比的含義

駐波比就是一個(gè)數(shù)值，用來表示天線和電波發(fā)射臺(tái)是否匹配。如果SWR的值等于1，則表示發(fā)射傳輸給天線的電波沒有任何反射，全部發(fā)射出去，這是最理想的情況。如果SWR值大于1，則表示有一部分電波被反射回來，最終變成熱量，使得饋線升溫。被反射的電波在發(fā)射臺(tái)輸出口也可產(chǎn)生相當(dāng)高的電壓，有可能損壞發(fā)射臺(tái)2。

（2）駐波比高的原因

由于施工的不規(guī)范、風(fēng)吹雨淋器件損壞或其它原因造成天饋系統(tǒng)阻抗不匹配，駐波比高。

（3）駐波比合格標(biāo)準(zhǔn)

在移動(dòng)通信領(lǐng)域以1.5為標(biāo)準(zhǔn)，駐波比低于1.5認(rèn)為是駐波比合格，駐波比高于1.5認(rèn)為駐波比不合格。實(shí)際工作中，可以按情況制定要求更高的標(biāo)準(zhǔn)。

（4）駐波比對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)天饋系統(tǒng)駐波比高嚴(yán)重影響無線網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量，造成基站的覆蓋范圍減小，用戶接入無線網(wǎng)絡(luò)困難，頻繁的掉話等問題。

以某E基站為例：話務(wù)統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)E基站2小區(qū)掉話率高，切換失敗率也高。路測(cè)發(fā)現(xiàn)該基站覆蓋范圍較小，頻繁掉話。

（1）基站覆蓋環(huán)境

E基站地處平原地區(qū)，周圍沒有太高大的建筑物阻擋。

（2）勘察天饋參數(shù)

通過勘查基站發(fā)現(xiàn)天線掛高為30米，2小區(qū)機(jī)械下傾角5°，增益15.5dBi，水平半功率角65°，無電下傾。

（3）分析

通過后臺(tái)參看該基站信息無告警。測(cè)試2小區(qū)的天饋系統(tǒng)駐波比，發(fā)現(xiàn)編號(hào)為2/1天饋駐波比為2.8，編號(hào)為2/2天饋駐波比為2.1。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)是避雷器損壞，更換后駐波比分別是1.31和1.35。

路測(cè)發(fā)現(xiàn)2小區(qū)覆蓋恢復(fù)正常，通話正常，與周圍基站切換也恢復(fù)正常。話務(wù)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)恢復(fù)正常。

3.4單極化天線覆蓋范圍差異問題

單極化天線通常是兩根單獨(dú)的天線分別安裝在兩根相距一定距離的抱桿上。在基站安裝或調(diào)整過程中，當(dāng)兩根天線的方位角或下傾角出現(xiàn)較大偏差時(shí)就會(huì)造成兩根天線的覆蓋范圍不一致的問題，嚴(yán)重的時(shí)候造成頻繁的掉話。如圖2所示，如果在1小區(qū)中的終端用戶占用ANT1上的控制信道接入網(wǎng)絡(luò)，但是終端用戶卻被系統(tǒng)指派到ANT2上的語音信道，由于ANT2的信號(hào)輻射方向沒有指向該用戶，所以造成掉話，如圖2所示。

3.5天線扇區(qū)接反

如圖3所示天線扇區(qū)接反的一種情形：1小區(qū)的1/2和2小區(qū)的2/1天線扇區(qū)接反。

扇區(qū)接反的會(huì)帶來的問題有：

鄰區(qū)關(guān)系錯(cuò)亂，切換異常，容易造成掉話。

圖2單極化天線覆蓋范圍差異圖

圖3天線扇區(qū)接反圖

頻點(diǎn)錯(cuò)亂，干擾增大。

資源配置錯(cuò)誤，話務(wù)不平衡。

扇區(qū)接反常是由于施工過程或維護(hù)工作中出現(xiàn)的失誤。通常基站架頂至天線的饋線及接頭連接較多，容易出現(xiàn)交叉連接的現(xiàn)象。一般在機(jī)頂1/2跳線處、防雷器連接處、出機(jī)房過線窗以及塔頂走線架與室外1/2細(xì)饋線連接處這些接頭最容易出現(xiàn)交叉，這些部位都要著重檢查。

3.6天線信號(hào)輻射方向受到阻擋

由于城市建設(shè)的飛速發(fā)展，現(xiàn)網(wǎng)天線被抱桿、廣告牌或其他建筑阻擋的情況也占比較高，這嚴(yán)重影響到了基站的正常覆蓋范圍，導(dǎo)致弱覆蓋或覆蓋空洞。造成用戶接入困難，切換失敗率增加等問題，影響用戶的感知。避免這些問題，一方面在建站初期應(yīng)了解基站周邊的規(guī)劃、建設(shè)情況。避免建站后短時(shí)間內(nèi)天線就被阻擋的情況發(fā)生。另一方面要因地制宜地科學(xué)設(shè)計(jì)、規(guī)范施工，以免出現(xiàn)天線被障礙物擋住的情形。

總結(jié)

天饋系統(tǒng)看似簡(jiǎn)單，但是卻決定著整個(gè)基站能否正常運(yùn)行。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化90%以上的問題都可以通過調(diào)整天饋系統(tǒng)來解決。但是在實(shí)際的網(wǎng)優(yōu)工作中，天饋系統(tǒng)的健康情況卻甚少關(guān)注，其結(jié)果必定是事倍功半。本文對(duì)天饋系統(tǒng)的優(yōu)化問題進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，希望能給網(wǎng)優(yōu)工作以啟示。