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對天線下傾角和方位角調(diào)整進行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化
天線下傾角和方位角的調(diào)整是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的一個非常重要的事情。根據(jù)理想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(yīng),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,我們一般嚴格按照上述的規(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,如果方位角設(shè)置與之存在偏差,則易導(dǎo)致基站的實際覆蓋與所設(shè)計的不相符,導(dǎo)致基站的覆蓋范圍不合理,從而導(dǎo)致一些意想不到的同頻及鄰頻干擾
天線的覆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(luò)規(guī)劃對市區(qū)可按照:
(a) 繁華商業(yè)區(qū);
(b) 賓館、寫字樓、娛樂場所集中區(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(yīng)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(yīng)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)都按用戶均勻分布要求設(shè)站。郊縣和主要公路、鐵路覆蓋一般可設(shè)全向或二小區(qū)基站,站間距離5km-20km左右。
覆蓋的目的就是為了給客戶帶來更好無線業(yè)務(wù)服務(wù),不過還需要注意幾個方面:
1、看覆蓋環(huán)境,不同的地區(qū)采用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覆蓋范圍有關(guān)。一般來說,我們用儀器測得的信號覆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捉。
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),具體關(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(即基站的覆蓋范圍)是由天線高度決定的。
GSM網(wǎng)絡(luò)在建設(shè)初期,站點較少,為了保證覆蓋,基站天線一般架設(shè)得都較高。隨著近幾年移動通信的迅速發(fā)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。
在這種情況下,我們必須減小基站的覆蓋范圍,降低天線的高度,否則會嚴重影響我們
的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。其影響主要有以下幾個方面:
a. 話務(wù)不均衡?;咎炀€過高,會造成該基站的覆蓋范圍過大,從而造成該基站的話務(wù)量很大,而與之相鄰的基站由于覆蓋較小且被該基站覆蓋,話務(wù)量較小,不能發(fā)揮應(yīng)有作用,導(dǎo)致話務(wù)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(dǎo)致整個無線通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量下降。
c. 孤島效應(yīng)。孤島效應(yīng)是基站覆蓋性問題,當(dāng)基站覆蓋在大型水面或多山地區(qū)等特殊地形時,由于水面或山峰的反射,使基站在原覆蓋范圍不變的基礎(chǔ)上,在很遠處出現(xiàn)"飛地",而與之有切換關(guān)系的相鄰基站卻因地形的阻擋覆蓋不到,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(dāng)手機占用上"飛地"覆蓋區(qū)的信號時,很容易因沒有切換關(guān)系而引起掉話。
電子下傾角與物理下傾角作用是一樣的,就是控制天線主瓣的覆蓋范圍。電子的優(yōu)點是下傾后旁瓣不會擴展太多。判斷是否需要下傾角主要還是根據(jù)預(yù)測的主瓣覆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,其實目前有很多天線覆蓋計算軟件,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,
所希望得到的覆蓋半徑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覆蓋的,也可以根據(jù)主瓣方向作邊界,你可以根據(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;
根據(jù)覆蓋公式:
下傾角=Atan(天線高度h/覆蓋距離)*180/Pi+V-HPBW/2+經(jīng)驗修正值,在鄉(xiāng)村修正值為0、市區(qū)為1、基站密集區(qū)為2
具體說明
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),具體關(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(即基站的覆蓋范圍)是由天線高度決定的。
天線下傾角的調(diào)整
天線俯仰角的調(diào)整是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的一個非常重要的事情。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??;另外,選擇合適的覆蓋范圍,使基站實際覆蓋范圍與預(yù)期的設(shè)計范圍相同,同時加強本覆蓋區(qū)的信號強度。
在目前的移動通信網(wǎng)絡(luò)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,一般要求其覆蓋范圍大約為500M左右,而根據(jù)移動通信天線的特性,如果不使天線有一定的俯仰角(或俯仰角偏小)的話,則基站的覆蓋范圍是會遠遠大于500M的,如此則會造成基站實際覆蓋范圍比預(yù)期范圍偏大,從而導(dǎo)致小區(qū)與小區(qū)之間交叉覆蓋,相鄰切換關(guān)系混亂,系統(tǒng)內(nèi)頻率干擾嚴重;另一方面,如果天線的俯仰角偏大,則會造成基站實際覆蓋范圍比預(yù)期范圍偏小,導(dǎo)致小區(qū)之間的信號盲區(qū)或弱區(qū),同時易導(dǎo)致天線方向圖形狀的變化(如從鴨梨形變?yōu)榧忓N形),從而造成嚴重的系統(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(luò)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:
θ=arctg(h/R)+A/2
其中:θ--天線的俯仰角
h--天線的高度
R--小區(qū)的覆蓋半徑
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,使信號更有效地覆蓋在本小區(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(wù)質(zhì)量情況。因此,根據(jù)合適的傳播模型及路徑損耗,可以計算出基站的覆蓋半徑
在過去的基站覆蓋半徑計算中,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組織也特別推薦了一個模型,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(dāng)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改變共線陣天線振子的相位,改變垂直分量和水平分量的幅值大小,改變合成分量場強強度,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,保證在改變傾角后天線方向圖變化不大,使主瓣方向覆蓋距離縮短,同時又使整個方向性圖在服務(wù)小區(qū)扇區(qū)內(nèi)減小覆蓋面積但又不產(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(dāng)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(dāng)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(dāng)機械天線下傾15°后,其天線方向圖較機械天線的明顯不同,這時天線方向圖形狀改變不大,主瓣方向覆蓋距離明顯縮短,整個天線方向圖都在本基站扇區(qū)內(nèi),增加下傾角度,可以使扇區(qū)覆蓋面積縮小,但不產(chǎn)生干擾,這樣的方向圖是我們需要的,因此采用電調(diào)天線能夠降低呼損,減小干擾。
常用的有內(nèi)置電機和外置電機兩種驅(qū)動方式。一般有手動和遙控調(diào)節(jié)。
內(nèi)置電調(diào),是已經(jīng)改變了功率分配,出廠前就有幾度的下傾。
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,我們一般嚴格按照上述的規(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,如果方位角設(shè)置與之存在偏差,則易導(dǎo)致基站的實際覆蓋與所設(shè)計的不相符,導(dǎo)致基站的覆蓋范圍不合理,從而導(dǎo)致一些意想不到的同頻及鄰頻干擾
天線的覆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(luò)規(guī)劃對市區(qū)可按照:
(a) 繁華商業(yè)區(qū);
(b) 賓館、寫字樓、娛樂場所集中區(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(yīng)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(yīng)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)都按用戶均勻分布要求設(shè)站。郊縣和主要公路、鐵路覆蓋一般可設(shè)全向或二小區(qū)基站,站間距離5km-20km左右。
覆蓋的目的就是為了給客戶帶來更好無線業(yè)務(wù)服務(wù),不過還需要注意幾個方面:
1、看覆蓋環(huán)境,不同的地區(qū)采用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覆蓋范圍有關(guān)。一般來說,我們用儀器測得的信號覆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捉。
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),具體關(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(即基站的覆蓋范圍)是由天線高度決定的。
GSM網(wǎng)絡(luò)在建設(shè)初期,站點較少,為了保證覆蓋,基站天線一般架設(shè)得都較高。隨著近幾年移動通信的迅速發(fā)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。
在這種情況下,我們必須減小基站的覆蓋范圍,降低天線的高度,否則會嚴重影響我們
的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。其影響主要有以下幾個方面:
a. 話務(wù)不均衡?;咎炀€過高,會造成該基站的覆蓋范圍過大,從而造成該基站的話務(wù)量很大,而與之相鄰的基站由于覆蓋較小且被該基站覆蓋,話務(wù)量較小,不能發(fā)揮應(yīng)有作用,導(dǎo)致話務(wù)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(dǎo)致整個無線通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量下降。
c. 孤島效應(yīng)。孤島效應(yīng)是基站覆蓋性問題,當(dāng)基站覆蓋在大型水面或多山地區(qū)等特殊地形時,由于水面或山峰的反射,使基站在原覆蓋范圍不變的基礎(chǔ)上,在很遠處出現(xiàn)"飛地",而與之有切換關(guān)系的相鄰基站卻因地形的阻擋覆蓋不到,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(dāng)手機占用上"飛地"覆蓋區(qū)的信號時,很容易因沒有切換關(guān)系而引起掉話。
電子下傾角與物理下傾角作用是一樣的,就是控制天線主瓣的覆蓋范圍。電子的優(yōu)點是下傾后旁瓣不會擴展太多。判斷是否需要下傾角主要還是根據(jù)預(yù)測的主瓣覆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,其實目前有很多天線覆蓋計算軟件,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,
所希望得到的覆蓋半徑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覆蓋的,也可以根據(jù)主瓣方向作邊界,你可以根據(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;
根據(jù)覆蓋公式:
下傾角=Atan(天線高度h/覆蓋距離)*180/Pi+V-HPBW/2+經(jīng)驗修正值,在鄉(xiāng)村修正值為0、市區(qū)為1、基站密集區(qū)為2
具體說明
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),具體關(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(即基站的覆蓋范圍)是由天線高度決定的。
天線下傾角的調(diào)整
天線俯仰角的調(diào)整是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的一個非常重要的事情。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??;另外,選擇合適的覆蓋范圍,使基站實際覆蓋范圍與預(yù)期的設(shè)計范圍相同,同時加強本覆蓋區(qū)的信號強度。
在目前的移動通信網(wǎng)絡(luò)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,一般要求其覆蓋范圍大約為500M左右,而根據(jù)移動通信天線的特性,如果不使天線有一定的俯仰角(或俯仰角偏小)的話,則基站的覆蓋范圍是會遠遠大于500M的,如此則會造成基站實際覆蓋范圍比預(yù)期范圍偏大,從而導(dǎo)致小區(qū)與小區(qū)之間交叉覆蓋,相鄰切換關(guān)系混亂,系統(tǒng)內(nèi)頻率干擾嚴重;另一方面,如果天線的俯仰角偏大,則會造成基站實際覆蓋范圍比預(yù)期范圍偏小,導(dǎo)致小區(qū)之間的信號盲區(qū)或弱區(qū),同時易導(dǎo)致天線方向圖形狀的變化(如從鴨梨形變?yōu)榧忓N形),從而造成嚴重的系統(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(luò)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:
θ=arctg(h/R)+A/2
其中:θ--天線的俯仰角
h--天線的高度
R--小區(qū)的覆蓋半徑
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,使信號更有效地覆蓋在本小區(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(wù)質(zhì)量情況。因此,根據(jù)合適的傳播模型及路徑損耗,可以計算出基站的覆蓋半徑
在過去的基站覆蓋半徑計算中,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組織也特別推薦了一個模型,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(dāng)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改變共線陣天線振子的相位,改變垂直分量和水平分量的幅值大小,改變合成分量場強強度,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,保證在改變傾角后天線方向圖變化不大,使主瓣方向覆蓋距離縮短,同時又使整個方向性圖在服務(wù)小區(qū)扇區(qū)內(nèi)減小覆蓋面積但又不產(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(dāng)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(dāng)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(dāng)機械天線下傾15°后,其天線方向圖較機械天線的明顯不同,這時天線方向圖形狀改變不大,主瓣方向覆蓋距離明顯縮短,整個天線方向圖都在本基站扇區(qū)內(nèi),增加下傾角度,可以使扇區(qū)覆蓋面積縮小,但不產(chǎn)生干擾,這樣的方向圖是我們需要的,因此采用電調(diào)天線能夠降低呼損,減小干擾。
常用的有內(nèi)置電機和外置電機兩種驅(qū)動方式。一般有手動和遙控調(diào)節(jié)。
內(nèi)置電調(diào),是已經(jīng)改變了功率分配,出廠前就有幾度的下傾。