二維獨(dú)立電調(diào)天線方案介紹

李智偉

目前4G網(wǎng)絡(luò)正處于一個(gè)大規(guī)模建設(shè)的階段，4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作是基于2G/3G網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展的，因此在實(shí)際現(xiàn)網(wǎng)建設(shè)中，會(huì)有很多4G網(wǎng)絡(luò)的站點(diǎn)是和3G網(wǎng)絡(luò)共站建設(shè)的。這種場(chǎng)景下，最好的解決方案是新增一套4G系統(tǒng)的天饋，但由于業(yè)主和天面因素的限制，這往往很難實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)網(wǎng)中很多業(yè)主明確提出，同意新建基站，但不能新增天線。針對(duì)這一問(wèn)題，目前現(xiàn)網(wǎng)中主要采用FA&D內(nèi)置合路器天線，通過(guò)3G和4G網(wǎng)絡(luò)共用天線的方式解決。目前在城市中，受到諸多限制而不得不共用天線的比例十分高。采用3G和4G共用FA&D內(nèi)置合路器天線的方式，雖然解決了工程建設(shè)的問(wèn)題，但同時(shí)也帶來(lái)了其他問(wèn)題。該款天線的工程參數(shù)，水平朝向的水平方向角、上下朝向的下傾角只能設(shè)置一套，所以在優(yōu)化過(guò)程中，只能根據(jù)3G、4G其中一張網(wǎng)絡(luò)的覆蓋需求設(shè)置一套工程參數(shù)，而4G和3G本身的一些關(guān)鍵技術(shù)和所用頻率是有所差別的，因此在覆蓋需求上同樣有所差別，上述做法必然將影響另外一張網(wǎng)絡(luò)的性能。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)網(wǎng)實(shí)際優(yōu)化過(guò)程中是需要有一種天線解決方案，能夠解決共天饋站點(diǎn)的工程參數(shù)的獨(dú)立調(diào)整問(wèn)題?；诖耍本┮苿?dòng)進(jìn)行了一些研究，在2012年完成了獨(dú)立天線的理論研究和方案設(shè)計(jì)，2013年與產(chǎn)業(yè)界的一個(gè)廠家合作，生產(chǎn)出了這種天線，并在今年年初完成了現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證，后續(xù)將會(huì)在北京規(guī)模部署。

二維獨(dú)立電調(diào)天線和以往天線的最大區(qū)別是可以根據(jù)3G、4G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋需求，獨(dú)立調(diào)整水平方向角和下傾角。這里首先介紹一下水平方向角調(diào)整的原理，實(shí)際上根據(jù)天線的原理，每個(gè)天線是由一些半波振子組成的，眾多振子發(fā)射的電磁波構(gòu)成了天線的波束波形。水平方向的多陣列天線，原理很簡(jiǎn)單，由于每一個(gè)半波陣子，通過(guò)賦予一個(gè)激勵(lì)，都會(huì)有一個(gè)對(duì)應(yīng)的響應(yīng)，而這里的激勵(lì)就是我們說(shuō)的權(quán)值。根據(jù)通信原理，實(shí)際上就是由幅度、相位、頻率這些因素決定的，因此通過(guò)改變這些因素，就可以使每個(gè)陣子發(fā)射預(yù)想的波形信號(hào)，只要水平方向的陣子列數(shù)足夠多，就可以合成需要的波形，從而實(shí)現(xiàn)波形的偏轉(zhuǎn)移動(dòng)。而目前4G所用的八通道天線，有8個(gè)陣列，能夠比較好的利用上述原理，實(shí)現(xiàn)水平方向角的偏轉(zhuǎn)。4陣列的水平方向角調(diào)整，通過(guò)改變權(quán)值之后，天線水平波束的朝向有明顯的偏轉(zhuǎn)。目前，基于上述方案，現(xiàn)網(wǎng)中采用軟件的實(shí)行方式，并完成了相應(yīng)的功能開(kāi)發(fā)。根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)實(shí)際測(cè)試，目前對(duì)于FA頻段，能夠?qū)崿F(xiàn)正負(fù)20°范圍內(nèi)的水平方向角的調(diào)整，對(duì)于D頻段能夠?qū)崿F(xiàn)正負(fù)15°范圍內(nèi)的調(diào)整。

下傾角獨(dú)立調(diào)整方案，原理和水平方向角的調(diào)整類(lèi)似，只是將水平陣列改為垂直陣列來(lái)計(jì)算應(yīng)用波形調(diào)整的權(quán)值。在實(shí)際實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，考慮采用硬件實(shí)現(xiàn)的方式，這是由于如果全部采用軟件的方式，會(huì)對(duì)基站的算法帶來(lái)復(fù)雜度的大幅提升，而且目前下傾角電調(diào)的物理實(shí)現(xiàn)方式已經(jīng)比較成熟，因?yàn)橄聝A角的調(diào)整通過(guò)采用物理饋電網(wǎng)絡(luò)的方式實(shí)現(xiàn)。通過(guò)改變饋電網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度，可以達(dá)到改變權(quán)值的目的，實(shí)現(xiàn)下傾角的調(diào)整。

根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)驗(yàn)證的結(jié)果，只要通過(guò)后臺(tái)的操作，就可以實(shí)現(xiàn)水平方向角向預(yù)想方向調(diào)整，例如在正15°方向的半功率點(diǎn)處，放一個(gè)測(cè)試終端，當(dāng)水平方向角調(diào)整為負(fù)15°時(shí)，該點(diǎn)處的RSRP差距在8～10dB左右，而且在調(diào)整每個(gè)角度時(shí)的調(diào)整效果與實(shí)際上站的機(jī)械調(diào)整方式效果是類(lèi)似的，現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試相差約在1dB左右。從現(xiàn)網(wǎng)一個(gè)區(qū)域的規(guī)劃仿真結(jié)果來(lái)看，實(shí)際上現(xiàn)網(wǎng)中共天饋站點(diǎn)的水平方向角和下傾角調(diào)整需求還是很大的，比例分別達(dá)到55.37%和77.69%，通過(guò)對(duì)共天饋站點(diǎn)工參優(yōu)化后，邊緣用戶的性能提升了22.88%，整體性能也有了5.92%的改善，效果還是十分明顯的。endprint