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      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

      2013-10-29 17:41:30張英杰韓印虎
      中國(guó)新通信 2013年9期
      關(guān)鍵詞:場(chǎng)強(qiáng)傾角增益

      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

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