多制式共存时的铁塔最优天馈设计

吴振浙，胡磊，吕曙亮

（中国移动通信集团设计院有限公司浙江分公司，浙江 杭州 310012）

1 引言

中国铁塔公司自成立以来，完成了组织构建、能力构建和机制构建等方面的工作，已经基本具备建设、运营和服务的能力，设施新建、存量铁塔及相关资产清查工作正在有序地推进。

铁塔公司的成立有利于减少电信行业内铁塔以及相关基础设施的重复建设， 提高行业投资效率，进一步提高电信基础设施共建共享水平，缓解企业选址难的问题。这增强了企业集约型发展的内生动力，从机制上对资源进行节约，对环境进行保护。

三大运营商共址建设以及天面资源的紧张，势必会造成系统之间干扰的加剧。铁塔公司在设计塔形以及分配天线位置时，需要着重考虑系统间的干扰问题，尽量减小由于干扰造成的系统吞吐量损失。

但是铁塔公司在天线隔离度上采用的是较为老旧的通信行标，下发的标准图集里铁塔平台间距均为5m，使得第一平台和第三平台的间距达到10m，这样既耗费了投资，又不能满足运营商对于最佳挂高的需求。

2 天线隔离度

（1）铁塔公司下发的隔离度

铁塔公司在其下发的《通信铁塔技术要求V1.0》中，明确了各系统间的隔离度要求，具体如表1所示。

垂直隔离距离可按公式（1）进行计算：

式（1）中，IV为发射天线和接收天线之间的隔离度，单位为dB；λ对于杂散干扰是接收频段范围内的无线电波长，对于阻塞干扰是发射频段范围内的无线电波长，单位为m。

由铁塔公司下发的隔离度计算的垂直隔离距离如表2所示。

表1 铁塔公司下发的隔离度/dB

表2 根据铁塔公司下发的隔离度计算的垂直隔离距离/m

由表2可知，CDMA 1X和GSM900的垂直隔离距离要达到9.7m，再考虑到天线尺寸一般小于2m，可得两平台的距离要大于11.7m才能满足隔离要求。即使是将两个系统间隔一个平台放置，即分别放在第一和第三平台，也会产生干扰，所以不能共址部署，这大大降低了铁塔的共建共享能力。

（2）根据现网设备实际指标计算的隔离度

铁塔集团下发的隔离度是采用通信行业行标或工信部研究院研究课题的结果，而由于通信技术的发展，现网设备实际指标有较大的提高。所以有必要收集主流设备商在某省的所有系统设备的隔离度指标，重新计算隔离度。

本文选取某省华为、中兴、诺基亚、贝尔4个设备商的设备作为调研对象，涉及GSM等17个系统，涵盖了某省三家运营商、所有无线系统的设备。同时，为了保证隔离度的普遍适用性，对于同一个无线系统，选取不同厂家设备中最大杂散指标、最大发射功率、最小抗阻塞干扰指标以及最小灵敏度来计算。

表3综合考虑了杂散干扰和阻塞干扰，取两者中的大值。

表3中某些制式同时被两家或三家运营商使用。例如对于GSM900，移动和联通都在使用，但是移动G900与其他系统之间的隔离度和联通G900与其他系统之间的隔离度基本一致，所以上表将移动G900和联通G900合并为GSM900。GSM1800、LTE FDD1.8G、TD-LTE（D频）同理。

表3中联通LTE FDD1.8G和电信LTE FDD1.8G之间的隔离度为27dB。移动G900和联通G900之间通过基带处理将干扰滤除，移动G1800和联通G1800同理。三家运营商的TD-LTE（D频）之间通过时隙错开来避免干扰。

3 天线布放原则

同平台上的水平隔离，应根据平台大小及天线抱杆位置计算天线间距，判断是否满足系统间水平隔离要求。由铁塔集团下发的标准图集里的平台直径以及天线支臂和平台的距离（600mm），可以计算得到相邻天线间的距离，具体如表4所示。

如果两系统的水平隔离距离（m）大于同平台相邻天线间距，则这两个系统不能共平台。任意两系统的水平隔离距离（m）可由表3计算得到。另外，由表4可知，单管塔的相邻天线距离最小，为1 850mm，综合可得：

（1）CDMA 1X不能与其他任何系统共平台。

（2）WCDMA不能与TD-SCDMA（A频）、TDSCDMA、TD-LTE（F频）共平台。

（3）T D-S C D M A/T D-L T E（F频）不能与GSM1800、LTE FDD1.8G共平台。

（4）LTE FDD2.1G不能与TD-SCDMA（A频）、TD-SCDMA/TD-LTE（F频）共平台。

（5）GSM1800不能和LTE FDD1.8G共平台。

表3 根据设备实际值计算的隔离度/dB

表4 同平台相邻天线间距表

电信通过将CDMA 1X天线和LTE FDD1.8G天线合路来提高隔离度，由此解决不能共平台的问题。

根据以上结论，除了移动GSM1800和移动TDSCDMA/TD-LTE（F频）天线不能同平台放置外，建议各运营商单独占用一个平台。

4 最优化平台设计

（1）最优平台间距

由表3的隔离度（dB）可以计算系统间垂直隔离距离（m），其中最大垂直隔离距离为1.4m。再考虑到主流天线尺寸均小于2m，所以相邻平台间距为3.5m即可满足隔离度要求。

（2）平台间距5m和平台间距3.5m对比

铁塔公司下发的集团塔图平台间距为5m，如果按照3.5m的平台间距做设计，在不降低最底层平台高度的条件之下，可以降低塔高。按照这个原则，50m、45m、40m这3种高度的单管塔都能够将塔高降低5m，并且保证最底层平台的高度不变或小幅度降低，具体如图1所示。

由于降低了塔高，所以铁塔投资可以降低。本文对风压0.45kPa和0.65kPa的单管塔做了计算，当平台间距由5m缩小为3.5m时，塔身投资平均降低15%～25%，塔基投资平均降低7%～15%。

（3）平台间距缩小后的投资

本文以浙江某站点的50m单管塔为例，分析平台间距缩小后铁塔建设成本的变化。该站点风压0.45kPa，无地下水，场地承载力较好，埋深3.0m。若按照集团标准图纸设计，50m单管塔最底层平台高33m。在不降低最底层平台高度的条件之下，如果按照3.5m的平台间距做设计，可以将塔身高度降为45m。如果将最底层平台高度降低1.5m，按照4m的平台间距做设计，也可以将塔身高度降为45m。3种塔形的平台高度和塔高如图2所示。

本文计算并统计了上述3种塔形的塔身和塔基的工程用量，具体如图3所示。

可见，将平台间距降为3.5m后，塔身和塔基的投资相对平台间距5m分别降低16.2%和7.2%。当平台间距为4m时，塔身和塔基的投资相比平台间距3.5m的投资有小幅度降低，这是因为最底层平台的高度降低了1.5m。所以综合考虑投资和挂高因素，平台间距3.5m更为合理。

图1 5m平台间距和3.5m平台间距的单管塔对比

图2 平台间距和5m、4m、3.5m的塔形对比

图3 平台间距5m、4m、3.5m时的工程用量对比

（4）平台间距缩小后的优势

1）降低投资：根据上一小节的结论，缩小平台间距将能有效地减小投资。

2）提高运营商满意度：平台间距改为3.5m以后，第一平台与第三平台的间距由10m下降为7m，各平台的天线高度差大幅缩小，使得天线可以集中布置在最佳高度，提升了运营商网络规划的效果。运营商对天线挂在最底层和最高层平台的抵触降的低，由此降低了协调的难度。

5 结束语

本文根据主流设备商提供的设备实际隔离度指标，计算了国内各无线系统间的隔离距离。进一步由隔离距离得到天线布放原则，除了移动GSM1800和移动TD-SCDMA/TD-LTE（F频）天线不能同平台放置外，建议各运营商单独占用一个平台。同时根据垂直隔离度给出了建议的平台间距，验证了平台间距缩小带来的投资节省。最后总结了平台间距缩小的优势。

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