无线网络规划中,天线的选择是一个很重要的部分,应根据网络的覆盖要求、话务量、干扰和网络服务质量等实际情况来选择天线。天线选择得当,可以增大覆盖面积,减少干扰,改善服务质量。由于天线的选型是同覆盖要求紧密相关的,.根据地形或话务量的分布可以把天线使用的环境分为4种类型:城区、郊区、农村和公路。
1、城区环境下的天线选择
对于在城区的地方,由于基站分布较密,要求单基站覆盖范围小,希望尽量减少越区覆盖的现象,减少基站之间的干扰,提高频率复用率,原则上对天线有以下几个方面的要求:
天线水平面半功率波束宽度的选择由于市区基站分布数量一般较多,重叠覆盖和频率干扰成为网络中一个很严重的问题,为了减小相邻扇区的重叠区,并降低基站之间可能的干扰,天线水平面的半功率波束宽度应该小一些,通常选用水平面半功率波束宽度为65 °的天线。一般不采用90°以上天线。
天线的增益选择
由于市区基站一般不要求大范围的覆盖距离,因此建议选用中等增益的天线,这样天线垂直面波束可以变宽,可以增强覆盖区内的覆盖效果。同时天线的体积和重量可以变小,有利于安装和降低成本。根据目前天线型号,建议市区天线增益选用15dBi。
对于城市边缘的基站,如果要求覆盖距离较远,可选择较高增益的天线,如17dBi、18dBi。原则上,在城区设计基站覆盖时,应当选择具有固定电下倾角的天线,下倾角的大小根据具体的情况而定(建议选6-9°)。
在城市内,为了提高频率复用率,减小越区干扰,改善D/U值(有用信号与无用信号电平之比),也可以选择上第一副瓣抑制,下第一零点填充的赋形技术天线,但是这种天线通常无固定电下倾角。
由于市区基站站址选择困难,天线安装空间受限,一般建议双极化天线。
郊区环境下的天线选择
在郊区,情况差别比较大。可以根据需要的覆盖面积来估计大概需要的天线类型。一般可遵循以下几个基本原则:
可以根据情况选择水平面半功率波束宽度为65 °的天线或选择半功率波束宽度为90 °的天线。当周围的基站比较少时,应该优先采用水平面半功率波束宽度为90 °的天线。
若周围基站分布很密,则其天线选择原则参考城区基站的天线选择。考虑到将来的平滑升级,所以一般不建议采用全向站型。是否采用内置下倾角应根据具体情况来定。即使采用下倾角,一般下倾角也比较小。
2、农村基站的天线选择
对于农村环境,由于存在小话务量,广覆盖的要求,天线应用时应遵循以下一些原则。
如果要求基站覆盖周围的区域,且没有明显的方向性,基站周围话务分布比较分散,此时建议采用全向基站覆盖。需要特别指出的是:这里的广覆盖并不是指覆盖距离远,而是指覆盖的面积大而且没有明显的方向性。同时需要注意:全向基站由于增益小,覆盖距离不如定向基站远。
如果局方对基站的覆盖距离有更远的覆盖要求,则需要用三个定向天线来实现。一般情况下,应当采用水平面半波束宽度为90 °的定向天线;另外需要注意的是, 垂直极化的天线比双极化的天线有更大的分集效果,同时抵抗慢衰落的能力更强一些,所以,在农村广覆盖的要求下,条件允许的情况下,可以采用两根垂直极化天线。
对于山区的高站(天线相对高度超过50米),一般应当选用具有零点填充功能的天线来解决近距离“塔下黑”问题,这是最经济有效的方法。而通过下倾角的方法来解决,需要注意覆盖范围的缩小。
3、公路覆盖的天线选择
对于公路覆盖地区,天线的选用原则如下:
在以覆盖铁路、公路沿线为目标的基站,可以采用窄波束的定向天线。如果覆盖目标为公路及周围零星分布的村庄,可以考虑采用全向天线。如果覆盖目标仅为高速公路等,可以考虑用8字型天线来解决。这样可以节约基站的数量,实现高速公路的覆盖。
如果是对公路和公路一侧的城镇的覆盖,可以根据情况考虑用水平面半功率波束宽度为210 °的天线来进行覆盖。建议在进行高速公路的覆盖上优先考虑8字型天线和210 °天线。下面是两个天线的覆盖示意图。
4、天线应用的其他考虑
上面主要给出了不同地方的天线选用的基本原则。实际上天线的选用还要考虑将来的扩容因素和设备的基本性能问题。
举一个简单的例子说明:假如在高速公路上选用210 °的天线,那么就要考虑假如该地区未来的话务量上升时的情况下,就要增加载频数量以满足扩容需求,由于基站不同的载频数配置,随着载频数的增加,插入损耗变大,扩容后若不更改相应的配置带来的结果必然是覆盖距离的下降。
另外,由于天线的方位角在网络优化阶段需要经常调整,所以建议所有的定向天线在等到电调方位角天线论证成熟以后,选用可以电调方位角的天线。
5、特殊天线使用说明
零点填充的天线可以解决塔下黑的问题,而不对别的方面造成任何影响,建议所有的全向天线都采用具有零点填充的天线,以避免塔下黑的现象。
关于8字型天线和210 °天线。建议在进行高速公路的覆盖上进行优先考虑。对于基站建在山上,而要覆盖的地区在山下的地方,建议选用垂直面半功率波束很宽的天线进行覆盖,垂直面波束宽度在20 °左右的天线。
6、几种覆盖需求定义
常规覆盖需求:一般性覆盖需求,无线覆盖设计的常用标准。
较高覆盖需求:通常意义上的广覆盖需求,如农村的广覆盖需求,包括客户提出的超出常规的覆盖需求,也存在于某些特殊环境的城区,如哈尔滨等一些墙壁较厚的城区的室内覆盖需求。
原文来自:《天线技术》