調(diào)整小區(qū)天線下傾角控制覆蓋的必要性及計(jì)算方法

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(guò)調(diào)整天線下傾角控制覆蓋的必要性。同時(shí)提出基站下傾角的設(shè)置應(yīng)結(jié)合覆蓋邊緣的實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置，最后探討性地給出計(jì)算天線下傾角的方法。

【關(guān)鍵詞】下傾角覆蓋天線

一、通過(guò)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(lái)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(gè)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(hào)，又同時(shí)收到同頻小區(qū)的干擾信號(hào)，通常用C/I即載干比來(lái)衡量服務(wù)小區(qū)的信號(hào)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(guò)控制小區(qū)覆蓋半徑來(lái)提高同頻載干比。

控制小區(qū)覆蓋方法有多種，可通過(guò)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(shí)際情況，大部分基站仍需通過(guò)調(diào)整小區(qū)天線下傾角來(lái)控制覆蓋，其主要原因有：（1）目前網(wǎng)絡(luò)是經(jīng)過(guò)多期建設(shè)的結(jié)果，前期建設(shè)由于基站站距較長(zhǎng)，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(wú)法降低天線，必須通過(guò)調(diào)整天線下傾進(jìn)行控制。（2）通過(guò)降低發(fā)射功率、更換小增益天線會(huì)造成整個(gè)覆蓋區(qū)內(nèi)信號(hào)電平的下降，無(wú)法保證重點(diǎn)覆蓋。

二、天線下傾角設(shè)置的計(jì)算方法

目前計(jì)算天線下傾角利用公式B=arctg（H/R）+A/2{條件是（R>>H時(shí)）：tg（B-A/2）=H/R}進(jìn)行計(jì)算。該公式是通過(guò)幾何算法得出，未考慮本小區(qū)使用頻率對(duì)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(jì)算有可能造成本覆蓋區(qū)域覆蓋電平超過(guò)實(shí)際覆蓋所需最大值，從而對(duì)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(jì)算下傾角的新思路

首先對(duì)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(chǎng)強(qiáng)。再次，利用Okumura-Hata傳播模型或其他模型，計(jì)算基站至覆蓋邊緣的信號(hào)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(jì)算天線下傾角

（1）通過(guò)計(jì)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(hào)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(shí)間移動(dòng)臺(tái)可接入網(wǎng)絡(luò)。以用戶感知進(jìn)行衡量，根據(jù)DT/CQT實(shí)際測(cè)試經(jīng)驗(yàn)要保證以上指標(biāo)，一般室內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)最小要求大于-95DB，按房屋對(duì)信號(hào)衰減15DB計(jì)算，室外場(chǎng)強(qiáng)至少應(yīng)大于-80DB。（3）根據(jù)Okumura-Hata模型計(jì)算覆蓋邊緣路徑衰耗：設(shè)距基站距離d處信號(hào)路徑損耗為L(zhǎng)P（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L(zhǎng)d =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?qǐng)鰪?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(shí)比天線標(biāo)稱(chēng)增益減少的值）為L(zhǎng)；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(jì)算得LP（db）=127.51db； L= Pt1-Ld（db）+G-Pr=7.5DB

從該型號(hào)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(jì)算公式比較

B=arctg （H/R）+A/2取H=52M取R=2500M取A=6；經(jīng)計(jì)算得B=4.2度，與前計(jì)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(guò)調(diào)整天線下傾角來(lái)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(dòng)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(shí)及其應(yīng)用天線基本知識(shí)及其應(yīng)用》自bbs.cnii.com.cn網(wǎng)絡(luò)版