基于天線下傾角和方位角調(diào)整的網(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(gè)非常重要的事情。根據(jù)理想的蜂窩移動(dòng)通信模型，一個(gè)小區(qū)的交界處，這樣信號(hào)相對(duì)互補(bǔ)。與此相對(duì)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(gè)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(yán)格按照上述的規(guī)定對(duì)天線的方位角進(jìn)行安裝及調(diào)整，這也是天線安裝的重要標(biāo)準(zhǔn)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(shí)際覆蓋與所設(shè)計(jì)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(duì)市區(qū)可按照：
(a) 繁華商業(yè)區(qū)；
(b) 賓館、寫字樓、娛樂場(chǎng)所集中區(qū)；
(c) 經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(gè)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(jìn)行評(píng)估；
3、實(shí)地CQT測(cè)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(cè)得的信號(hào)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(dá)到的最遠(yuǎn)距離；
二是到達(dá)該地點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度足以為儀器所捕捉。
900MHz移動(dòng)通信是近地表面視線通信，天線所發(fā)直射波所能達(dá)到的最遠(yuǎn)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(jiǎn)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(diǎn)高度；
h-手機(jī)或測(cè)試儀表的天線高度。
由此可見，基站無線信號(hào)所能達(dá)到的最遠(yuǎn)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(diǎn)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(dòng)通信的迅速發(fā)展，基站站點(diǎn)大量增多，在市區(qū)已經(jīng)達(dá)到大約500m左右為一個(gè)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(huì)嚴(yán)重影響我們
的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。其影響主要有以下幾個(gè)方面：
a. 話務(wù)不均衡?；咎炀€過高，會(huì)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(huì)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(gè)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(shí)，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(yuǎn)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(gè)孤島，當(dāng)手機(jī)占用上"飛地"覆蓋區(qū)的信號(hào)時(shí)，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(diǎn)是下傾后旁瓣不會(huì)擴(kuò)展太多。判斷是否需要下傾角主要還是根據(jù)預(yù)測(cè)的主瓣覆蓋距離和天線高度進(jìn)行計(jì)算。這種計(jì)算是一種繁瑣的計(jì)算過程，其實(shí)目前有很多天線覆蓋計(jì)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(yàn)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(dá)到的最遠(yuǎn)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(jiǎn)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(diǎn)高度；
h-手機(jī)或測(cè)試儀表的天線高度
由此可見，基站無線信號(hào)所能達(dá)到的最遠(yuǎn)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(gè)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(shí)際覆蓋范圍與預(yù)期的設(shè)計(jì)范圍相同，同時(shí)加強(qiáng)本覆蓋區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度。
在目前的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，由于基站的站點(diǎn)的增多，使得我們?cè)谠O(shè)計(jì)市區(qū)基站的時(shí)候，一般要求其覆蓋范圍大約為500M左右，而根據(jù)移動(dòng)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?。┑脑?，則基站的覆蓋范圍是會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于500M的，如此則會(huì)造成基站實(shí)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(yán)重；另一方面，如果天線的俯仰角偏大，則會(huì)造成基站實(shí)際覆蓋范圍比預(yù)期范圍偏小，導(dǎo)致小區(qū)之間的信號(hào)盲區(qū)或弱區(qū)，同時(shí)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(yán)重的系統(tǒng)內(nèi)干擾。因此，合理設(shè)置俯仰角是保證整個(gè)移動(dòng)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)?zhǔn)小區(qū)邊緣時(shí)得出的，在實(shí)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(hào)更有效地覆蓋在本小區(qū)之內(nèi)。
鏈路損耗計(jì)算：
基站的選址和布局直接影響到整個(gè)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(jì)算出基站的覆蓋半徑
在過去的基站覆蓋半徑計(jì)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(shí)：Cm=0，
大城市市區(qū)中心：Cm=3。1fkjhfK:JFD
針對(duì)3G系統(tǒng)，3G組織也特別推薦了一個(gè)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(shí)，則上述兩式簡(jiǎn)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(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度，從而使天線的垂直方向性圖下傾。由于天線各方向的場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度同時(shí)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(shí)又使整個(gè)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(shí)踐證明，電調(diào)天線下傾角度在1°-5°變化時(shí)，其天線方向圖與機(jī)械天線的大致相同；當(dāng)下傾角度在5°-10°變化時(shí)，其天線方向圖較機(jī)械天線的稍有改善；當(dāng)下傾角度在10°-15°變化時(shí)，其天線方向圖較機(jī)械天線的變化較大；當(dāng)機(jī)械天線下傾15°后，其天線方向圖較機(jī)械天線的明顯不同，這時(shí)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(gè)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(jī)和外置電機(jī)兩種驅(qū)動(dòng)方式。一般有手動(dòng)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。