二维独立电调天线方案介绍

李智伟

目前4G网络正处于一个大规模建设的阶段，4G网络规划工作是基于2G/3G网络开展的，因此在实际现网建设中，会有很多4G网络的站点是和3G网络共站建设的。这种场景下，最好的解决方案是新增一套4G系统的天馈，但由于业主和天面因素的限制，这往往很难实现。现网中很多业主明确提出，同意新建基站，但不能新增天线。针对这一问题，目前现网中主要采用FA&D内置合路器天线，通过3G和4G网络共用天线的方式解决。目前在城市中，受到诸多限制而不得不共用天线的比例十分高。采用3G和4G共用FA&D内置合路器天线的方式，虽然解决了工程建设的问题，但同时也带来了其他问题。该款天线的工程参数，水平朝向的水平方向角、上下朝向的下倾角只能设置一套，所以在优化过程中，只能根据3G、4G其中一张网络的覆盖需求设置一套工程参数，而4G和3G本身的一些关键技术和所用频率是有所差别的，因此在覆盖需求上同样有所差别，上述做法必然将影响另外一张网络的性能。针对这个问题，现网实际优化过程中是需要有一种天线解决方案，能够解决共天馈站点的工程参数的独立调整问题。基于此，北京移动进行了一些研究，在2012年完成了独立天线的理论研究和方案设计，2013年与产业界的一个厂家合作，生产出了这种天线，并在今年年初完成了现网试验验证，后续将会在北京规模部署。

二维独立电调天线和以往天线的最大区别是可以根据3G、4G网络的覆盖需求，独立调整水平方向角和下倾角。这里首先介绍一下水平方向角调整的原理，实际上根据天线的原理，每个天线是由一些半波振子组成的，众多振子发射的电磁波构成了天线的波束波形。水平方向的多阵列天线，原理很简单，由于每一个半波阵子，通过赋予一个激励，都会有一个对应的响应，而这里的激励就是我们说的权值。根据通信原理，实际上就是由幅度、相位、频率这些因素决定的，因此通过改变这些因素，就可以使每个阵子发射预想的波形信号，只要水平方向的阵子列数足够多，就可以合成需要的波形，从而实现波形的偏转移动。而目前4G所用的八通道天线，有8个阵列，能够比较好的利用上述原理，实现水平方向角的偏转。4阵列的水平方向角调整，通过改变权值之后，天线水平波束的朝向有明显的偏转。目前，基于上述方案，现网中采用软件的实行方式，并完成了相应的功能开发。根据现网实际测试，目前对于FA频段，能够实现正负20°范围内的水平方向角的调整，对于D频段能够实现正负15°范围内的调整。

下倾角独立调整方案，原理和水平方向角的调整类似，只是将水平阵列改为垂直阵列来计算应用波形调整的权值。在实际实现过程中，考虑采用硬件实现的方式，这是由于如果全部采用软件的方式，会对基站的算法带来复杂度的大幅提升，而且目前下倾角电调的物理实现方式已经比较成熟，因为下倾角的调整通过采用物理馈电网络的方式实现。通过改变馈电网络的长度，可以达到改变权值的目的，实现下倾角的调整。

根据现网验证的结果，只要通过后台的操作，就可以实现水平方向角向预想方向调整，例如在正15°方向的半功率点处，放一个测试终端，当水平方向角调整为负15°时，该点处的RSRP差距在8～10dB左右，而且在调整每个角度时的调整效果与实际上站的机械调整方式效果是类似的，现网测试相差约在1dB左右。从现网一个区域的规划仿真结果来看，实际上现网中共天馈站点的水平方向角和下倾角调整需求还是很大的，比例分别达到55.37%和77.69%，通过对共天馈站点工参优化后，边缘用户的性能提升了22.88%，整体性能也有了5.92%的改善，效果还是十分明显的。endprint