調整小區天線下傾角控制覆蓋的必要性及計算方法

張英杰 韓印虎

【摘要】隨著基站建設密度的增加，頻譜資源有限，控制基站的覆蓋以減少干擾，提高通話質量。本文結合目前網絡現狀，介紹了通過調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置應結合覆蓋邊緣的實際需要進行設置，最后探討性地給出計算天線下傾角的方法。

【關鍵詞】下傾角覆蓋天線

一、通過天線下傾角的調整控制覆蓋的必要性

隨著建站密度的增加，同頻復用距離越來越短，控制基站的覆蓋范圍是減少干擾，提高通話質量的關鍵。同頻干擾不僅與復用距離有關，還與基站小區的覆蓋半徑有關。如果兩個小區同頻復用，則在服務小區內的手機既收到本小區基站發射的有用信號，又同時收到同頻小區的干擾信號，通常用C/I即載干比來衡量服務小區的信號指標，同頻復用距離越遠，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，只能通過控制小區覆蓋半徑來提高同頻載干比。

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

二、天線下傾角設置的計算方法

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}進行計算。該公式是通過幾何算法得出，未考慮本小區使用頻率對其他同頻復用小區的干擾和天線增益情況，其“所希望得到的覆蓋半徑R”是理論上本小區到達覆蓋邊緣的距離。利用其計算有可能造成本覆蓋區域覆蓋電平超過實際覆蓋所需最大值，從而對遠處同頻復用的小區造成越區覆蓋形成同頻干擾，降低了同頻載干比。

2.1計算下傾角的新思路

首先對覆蓋半徑進行確定，根據網絡規劃在覆蓋邊緣能最大限度地滿足服務指標，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。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年工程完工后農村基站小區覆蓋半徑普遍在2.5公里以下，本例假設距基站小區2.5公里處的村莊需覆蓋，信號在小區半徑2.5公里處應滿足服務指標要求，其小區覆蓋半徑確定為2.5公里。（2）覆蓋區內接通率服務指標要求，在覆蓋區內90%位置，99%的時間移動臺可接入網絡。以用戶感知進行衡量，根據DT/CQT實際測試經驗要保證以上指標，一般室內場強最小要求大于-95DB，按房屋對信號衰減15DB計算，室外場強至少應大于-80DB。（3）根據Okumura-Hata模型計算覆蓋邊緣路徑衰耗：設距基站距離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；設服務覆蓋區邊緣接收場強為Pr；設基站天線增益為G=17dBi，垂直半功率角為6度；基站天線下傾衰減（根據天線方向圖當天線為某一角度時比天線標稱增益減少的值）為L；則Pr= Pt1-Ld（db）+G-L；根據要求Pr最大應為-80DB，根據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；經計算得B=4.2度，與前計算相差1.8度。

三、結論

為減少同頻干擾，提高載干比，有必要通過調整天線下傾角來控制覆蓋；為達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

[1]《移動通信原理與應用》（北郵版王文博等編）

[2]《天線的基礎知識及其應用天線基本知識及其應用》自bbs.cnii.com.cn網絡版