调整小区天线下倾角控制覆盖的必要性及计算方法

张英杰 韩印虎

【摘要】随着基站建设密度的增加，频谱资源有限，控制基站的覆盖以减少干扰，提高通话质量。本文结合目前网络现状，介绍了通过调整天线下倾角控制覆盖的必要性。同时提出基站下倾角的设置应结合覆盖边缘的实际需要进行设置，最后探讨性地给出计算天线下倾角的方法。

【关键词】下倾角覆盖天线

一、通过天线下倾角的调整控制覆盖的必要性

随着建站密度的增加，同频复用距离越来越短，控制基站的覆盖范围是减少干扰，提高通话质量的关键。同频干扰不仅与复用距离有关，还与基站小区的覆盖半径有关。如果两个小区同频复用，则在服务小区内的手机既收到本小区基站发射的有用信号，又同时收到同频小区的干扰信号，通常用C/I即载干比来衡量服务小区的信号指标，同频复用距离越远，基站覆盖半径越小，则同频载干比越高。在基站站距一定，使用频率带宽一定的条件下，只能通过控制小区覆盖半径来提高同频载干比。

控制小区覆盖方法有多种，可通过减小发射功率，降低天线高度，使用小增益天线的方法减少覆盖，但根据目前网络实际情况，大部分基站仍需通过调整小区天线下倾角来控制覆盖，其主要原因有：（1）目前网络是经过多期建设的结果，前期建设由于基站站距较长，小区需覆盖的面积大、天线高度普遍设置较高，在目前情况下大部分小区由于条件所限无法降低天线，必须通过调整天线下倾进行控制。（2）通过降低发射功率、更换小增益天线会造成整个覆盖区内信号电平的下降，无法保证重点覆盖。

二、天线下倾角设置的计算方法

目前计算天线下倾角利用公式B=arctg（H/R）+A/2{条件是（R>>H时）：tg（B-A/2）=H/R}进行计算。该公式是通过几何算法得出，未考虑本小区使用频率对其他同频复用小区的干扰和天线增益情况，其“所希望得到的覆盖半径R”是理论上本小区到达覆盖边缘的距离。利用其计算有可能造成本覆盖区域覆盖电平超过实际覆盖所需最大值，从而对远处同频复用的小区造成越区覆盖形成同频干扰，降低了同频载干比。

2.1计算下倾角的新思路

首先对覆盖半径进行确定，根据网络规划在覆盖边缘能最大限度地满足服务指标，此边缘就是覆盖半径。其次，确定覆盖边缘通信所需的最小覆盖场强。再次，利用Okumura-Hata传播模型或其他模型，计算基站至覆盖边缘的信号衰耗。最后，根据天线去耦衰减值比照天线垂直辐射方向图，确定与天线辐射最大方向夹角既为所需的下倾角。

2.2计算天线下倾角

（1）通过计算，河北省在2011年工程完工后农村基站小区覆盖半径普遍在2.5公里以下，本例假设距基站小区2.5公里处的村庄需覆盖，信号在小区半径2.5公里处应满足服务指标要求，其小区覆盖半径确定为2.5公里。（2）覆盖区内接通率服务指标要求，在覆盖区内90%位置，99%的时间移动台可接入网络。以用户感知进行衡量，根据DT/CQT实际测试经验要保证以上指标，一般室内场强最小要求大于-95DB，按房屋对信号衰减15DB计算，室外场强至少应大于-80DB。（3）根据Okumura-Hata模型计算覆盖边缘路径衰耗：设距基站距离d处信号路径损耗为LP（db），基站功率为Pt1=40W（46.02DBm）；设双工合路器损耗与插入损耗为Ld =8DB，则天线口功率约为Pt= Pt1-Ld=38 dBm；设服务覆盖区边缘接收场强为Pr；设基站天线增益为G=17dBi，垂直半功率角为6度；基站天线下倾衰减（根据天线方向图当天线为某一角度时比天线标称增益减少的值）为L；则Pr= Pt1-Ld（db）+G-L；根据要求Pr最大应为-80DB，根据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）

计算得LP（db）=127.51db； L= Pt1-Ld（db）+G-Pr=7.5DB

从该型号的天线方向图中查的比主瓣方向小7.5DB的角度为6度。即在目前站距的情况下既能达到覆盖要求又能减少干扰的最佳天线下倾角为6度。

2.3与原计算公式比较

B=arctg （H/R）+A/2取H=52M取R=2500M取A=6；经计算得B=4.2度，与前计算相差1.8度。

三、结论

为减少同频干扰，提高载干比，有必要通过调整天线下倾角来控制覆盖；为达到即不影响深度覆盖，又避免造成同频干扰的目的。

参考文献

[1]《移动通信原理与应用》（北邮版王文博等编）

[2]《天线的基础知识及其应用天线基本知识及其应用》自bbs.cnii.com.cn网络版