二維獨立電調天線方案介紹

李智偉

目前4G網絡正處于一個大規模建設的階段，4G網絡規劃工作是基于2G/3G網絡開展的，因此在實際現網建設中，會有很多4G網絡的站點是和3G網絡共站建設的。這種場景下，最好的解決方案是新增一套4G系統的天饋，但由于業主和天面因素的限制，這往往很難實現。現網中很多業主明確提出，同意新建基站，但不能新增天線。針對這一問題，目前現網中主要采用FA&D內置合路器天線，通過3G和4G網絡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內置合路器天線的方式，雖然解決了工程建設的問題，但同時也帶來了其他問題。該款天線的工程參數，水平朝向的水平方向角、上下朝向的下傾角只能設置一套，所以在優化過程中，只能根據3G、4G其中一張網絡的覆蓋需求設置一套工程參數，而4G和3G本身的一些關鍵技術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絡的性能。針對這個問題，現網實際優化過程中是需要有一種天線解決方案，能夠解決共天饋站點的工程參數的獨立調整問題。基于此，北京移動進行了一些研究，在2012年完成了獨立天線的理論研究和方案設計，2013年與產業界的一個廠家合作，生產出了這種天線，并在今年年初完成了現網試驗驗證，后續將會在北京規模部署。

二維獨立電調天線和以往天線的最大區別是可以根據3G、4G網絡的覆蓋需求，獨立調整水平方向角和下傾角。這里首先介紹一下水平方向角調整的原理，實際上根據天線的原理，每個天線是由一些半波振子組成的，眾多振子發射的電磁波構成了天線的波束波形。水平方向的多陣列天線，原理很簡單，由于每一個半波陣子，通過賦予一個激勵，都會有一個對應的響應，而這里的激勵就是我們說的權值。根據通信原理，實際上就是由幅度、相位、頻率這些因素決定的，因此通過改變這些因素，就可以使每個陣子發射預想的波形信號，只要水平方向的陣子列數足夠多，就可以合成需要的波形，從而實現波形的偏轉移動。而目前4G所用的八通道天線，有8個陣列，能夠比較好的利用上述原理，實現水平方向角的偏轉。4陣列的水平方向角調整，通過改變權值之后，天線水平波束的朝向有明顯的偏轉。目前，基于上述方案，現網中采用軟件的實行方式，并完成了相應的功能開發。根據現網實際測試，目前對于FA頻段，能夠實現正負20°范圍內的水平方向角的調整，對于D頻段能夠實現正負15°范圍內的調整。

下傾角獨立調整方案，原理和水平方向角的調整類似，只是將水平陣列改為垂直陣列來計算應用波形調整的權值。在實際實現過程中，考慮采用硬件實現的方式，這是由于如果全部采用軟件的方式，會對基站的算法帶來復雜度的大幅提升，而且目前下傾角電調的物理實現方式已經比較成熟，因為下傾角的調整通過采用物理饋電網絡的方式實現。通過改變饋電網絡的長度，可以達到改變權值的目的，實現下傾角的調整。

根據現網驗證的結果，只要通過后臺的操作，就可以實現水平方向角向預想方向調整，例如在正15°方向的半功率點處，放一個測試終端，當水平方向角調整為負15°時，該點處的RSRP差距在8～10dB左右，而且在調整每個角度時的調整效果與實際上站的機械調整方式效果是類似的，現網測試相差約在1dB左右。從現網一個區域的規劃仿真結果來看，實際上現網中共天饋站點的水平方向角和下傾角調整需求還是很大的，比例分別達到55.37%和77.69%，通過對共天饋站點工參優化后，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