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2014信息通信网技术业务发展研讨会论文集（上册）二维独立电调天线现网应用方案研究李智伟，杜建凤中国移动通信集团北京有限公司，北京，中国，100007摘要：4G 网络共用天馈，是工程建设中解决天面不足问题的有效途径，但由此带来了 3/4G 网络无法协同优化的难题。本文提出一种二维独立电调天线解决方案，实现采用一根天线即可根据 3、4G 网络的需求，分别设置不同的水平方向角、下倾角，同时通过现网数据验证了二维电调天线的效果， 为解决 3/4G 共天馈站点的协同优化难题提供一种有效的解决手段。关键词：共天馈；二维独立电调；馈电网络；多阵列波束合成引言随着无线通技术的更新换代，4G 网络逐步成熟，对于运营商而言为保护投资，并保证 3、4G 用户 的网络使用需求，在较长一段时间内，同时运营 3、4G 网络已成为必然的趋势之一。运营商在建设 4G 网络的同时，还要兼顾 3G 网络的运维优化。然而，在 4G 网络建设过程中，由 于架设天线所需的天面资源日趋紧张，从而导致运营商需要采用新建 4G 网络与原有 3G 网络共用天馈 资源的趋势，而这一趋势带来了 3、4G 网络无法协同优化的问题。共天馈站点协同优化难题分析共天馈的方案虽然缓解运营商建设过程中遇到的天面紧张的问题，降低了建设难度，但由于 3、4G 网络所采用的载波频率、关键技术等因素的区别，导致了 3、4G 网络制式对于站点数量和覆盖需求不 可能完全一致，这一点体现在工程建设过程中，表征为 3、4G 网络对于天线的水平方向角、下倾角均 有不同的需求。然后，由于天面紧张导致的共天馈，却要求 3、4G 网络采用相同的水平方向角和下倾 角，这必然导致其中一张网络由于工程参数不合理而影响网络性能，无法满足运营商同时运维 3、4G 网络的需求。以北京现网某区域的 3、4G 网络为例，该区域 105 个小区中 20%的 4G 小区存在覆盖问题，经过 核查问题原因全部是由于共天馈站点，按照 3G 需求设置的工参，而该工参无法满足 4G 需求，从而影 响了 4G 网络性能。针对上述问题，产业界一直在探索一种有效的解决手段，例如提出肩并肩天线，或嵌套振子天线 等，但这些方案都存在着较大的缺陷，如肩并肩天线由于体积庞大，实用性受限，而嵌套振子天线， 两个频段要求相隔较远，对于都采用高频的 3、4G 网络无法实现，如此导致了 3、4G 网络的协同优化 问题一致是亟待解决的难题。1882014信息通信网技术业务发展研讨会论文集（上册）4G 网络协同优化解决方案针对 3、4G 共天馈站点协同优化难的问题，本文作者结合多年实际网络运维和优化经验，提出一 种二维独立电调天线的解决方案，即利用通过移相器网络（物理方式）实现不同频段下倾角的独立调 整，利用多阵列波束合成（软件方式）的方式实现不同频段水平方向角的独立调整，从而采用一套天 线振子实现了 3、4G 网络的工程参数的独立设置，并解决了天线体积的问题。一、下倾角独立调整方案根据二维独立电调天线的原理方案，只要天线的垂直阵子数大于 4，即可根据不同的频率赋予不同 的权值参数，实现垂直天线方向图的变化，在实际设备实现过程中，可以通过移相器的馈电网络，通 过改变不同振子馈电线路的长短，实现振子上电磁波权值的变化，如图 1 所示，从而实现天线下倾角 的独立调整。图1 通过馈电网络改变下倾角原理图二、水平方向角电调方案通过馈电网络方式改变下倾角之后的实际设备如图 2 所示，可见线路设计十分复杂，在此情况下， 要再叠加上水平方向角电调的馈电网络，天线设计的复杂度将进一步增加，将会到导致成本和体积的 大幅提升，对于现网的应用是十分不利的。图 2 八阵列下倾角电调的1892014信息通信网技术业务发展研讨会论文集（上册）基于上述考虑，水平方向角的独立调整通过采用软件的多阵列波束合成方式实现以降低设备实现的复杂度。根据多阵列波束合成的理论，水平方向角的独立调整，可以通过对水平方向天线建模，并 通过如遗传算法等方式，计算每个步进角度对应的权值，从而实现不同频段水平方向角的独立调整。 结合现网实际情况和多阵列波束合成的能力，根据仿真结果，针对 F、A 频段可以设计±20°的电调范围、D 频段可以设计±15°的电调范围，并计算每一角度对应的天线权值。在实际应用过程中， 只要基站侧设置对应的权值即可实现水平方向角的独立调整，如图 3 所示。图3 后台管理界面现网测试效果针对二维独立电调天线方案通过现网实际站点分别验证下倾角、水平方向角独立电调的效果。一、下倾角独立电调现网测试效果使用二维独立电调天线替换原网普通合路天线后，可以有效提升 4G 网络性能，同时保证 3G 网络 性能基本不变（原合路网络采用 3G 的工程参数），具体测试数据如下：1、4G 网络无干扰条件下?替换天