美化天線助推優(yōu)質(zhì)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋

引言

隨著移動(dòng)通信應(yīng)用日益廣泛，人們對通信容量和質(zhì)量提出了更高的要求。移動(dòng)業(yè)務(wù)運(yùn)營商為滿足市場需求，提出了諸如全覆蓋、無縫覆蓋的概念，從而不斷加大網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和投入，造成無線基站、天線的數(shù)量大增，因此而帶來以下問題。

1、市區(qū)建筑物頂部天線林立，密集城區(qū)顯得更是雜亂無章，這嚴(yán)重影響了視覺環(huán)境。與各地提出的“生態(tài)城市”、“綠色城市”建設(shè)相矛盾。如圖1。

2、盡管無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工程中電磁輻射設(shè)計(jì)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)，但隨著居民綠色環(huán)保意識(shí)的提高，對天線電磁輻射有著強(qiáng)烈的抵觸情緒，為無線網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)選址、建設(shè)帶來了極大的困難。

3、城市化的建設(shè)，樓層越來越高，常規(guī)板狀天線單純依靠加大機(jī)械下傾角來應(yīng)對覆蓋，性能較差，無法滿足優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求。

針對以上問題，美化天線應(yīng)運(yùn)而生，為優(yōu)質(zhì)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋建設(shè)提供了應(yīng)用解決方案。

圖1 某城市站點(diǎn)圖片

2 “美化天線”概述

所謂“美化天線”，也可稱作“偽裝天線”，即在滿足天線本質(zhì)功能的前提下，通過各種手段對天線的電性能進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，對外表進(jìn)行偽裝、修飾，對外觀 進(jìn)行造型、融合作為設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)。從而美化了城市視覺環(huán)境，減少了居民對無線電磁環(huán)境的抵觸，極大方便了站點(diǎn)建設(shè)，保證了無線通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量。

美化天線常采用的三種美化措施：

1、裝扮天線。在常規(guī)板狀天線的外表噴涂與環(huán)境相同的顏色，或采用仿真植物、綠葉纏繞天線，遠(yuǎn)觀具有美化效果。此方式成本低，加工周期短。

2、加罩美化天線。為應(yīng)對業(yè)主美化方式多元化要求，在板狀天線之外再加裝美化外罩，對外罩外形進(jìn)行靈活設(shè)計(jì)。此方式操作簡單，美化效果較好，但電性能稍差。

3、一體化美化天線。直接將天線設(shè)計(jì)成特殊外型，改變天線傳統(tǒng)的外觀，甚至設(shè)計(jì)成環(huán)境中常見的物體外形，以達(dá)到美化的目的。此方式美化效果較好，產(chǎn)品選型方便，電氣性能穩(wěn)定，可批量生產(chǎn)，但研發(fā)周期較長。一體化設(shè)計(jì)思路將成為后期行業(yè)趨勢。 美化天線的環(huán)保貢獻(xiàn)

城市人口高度密集，話務(wù)量大且集中。以沿海城市中的東莞市虎門鎮(zhèn)為例，戶籍人口12萬，而外來人口50萬，且相對集中于一些工業(yè)園區(qū)，據(jù)不完全統(tǒng) 計(jì)，局部人口密度達(dá)到3680人/平方公里或更多。話務(wù)量極其龐大，為應(yīng)對通信覆蓋，使得必須對原有蜂窩結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步分裂，增加相應(yīng)基站數(shù)量，進(jìn)而提高 頻率復(fù)用效率，接入更多用戶。最終造成的結(jié)果首先是站與站之間的間距大幅縮小，站點(diǎn)密集;其次是天線的布置千差萬別，從而形成了基站遍布，大小樓頂天線隨 處可見的現(xiàn)象。這極大影響了市容市貌。為降低天線對環(huán)境的影響，東莞移動(dòng)采用了一系列暉速公司的美化產(chǎn)品，對一些站點(diǎn)進(jìn)行改造，對新建站點(diǎn)進(jìn)行個(gè)性化方案 設(shè)計(jì)，既美化了城市環(huán)境，又達(dá)到了良好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果。目前美化天線在各城市的廣泛應(yīng)用，已取得了較好的社會(huì)反響，各種形式的高仿美化天線已成為城市中亮 麗的風(fēng)景線。例如圖2、圖3。

圖2 虎門白沙工業(yè)區(qū)站 圖3 虎門白沙工業(yè)區(qū)站美化后(排氣管外形)

4 二維電調(diào)技術(shù)應(yīng)用

生活中，建筑樓層布局復(fù)雜，實(shí)際環(huán)境多樣變化，為了滿足全覆蓋及無縫覆蓋，在實(shí)際工程應(yīng)用中，通常要求天線可以水平方向調(diào)節(jié)及垂直下傾角調(diào)節(jié)。常規(guī)板狀 電調(diào)天線只可實(shí)現(xiàn)垂直面波束連續(xù)電子可調(diào)，水平面波束指向調(diào)整單靠人工機(jī)械實(shí)現(xiàn)，如遇高樓或桿塔為調(diào)節(jié)帶來極大不便，且人工實(shí)現(xiàn)機(jī)械調(diào)整費(fèi)時(shí)費(fèi)力，調(diào)整精 度差，波束指向誤差直接導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量下降。對此，暉速公司在美化天線中率先采用二維電調(diào)技術(shù)，水平及垂直調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)置于天線當(dāng)中，通過RCU手持控制 器，或遠(yuǎn)程網(wǎng)管集中控制，從而輕松實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程精確調(diào)節(jié)，為優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)覆蓋提供了極大方便。暉速公司垂直與水平調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)如圖4、圖5。

圖4 垂直調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)

圖5 水平調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu) 5 大下傾角技術(shù)應(yīng)用

隨著城市建設(shè)步伐的加快，越來越多的高層建筑為城市增添了現(xiàn)代氣息。然而，基站天線往往優(yōu)先布置于樓頂，在高樓林立的城市中選擇合適高度站址具有極大難度，同時(shí)也給工程施工、物業(yè)協(xié)調(diào)、天線維護(hù)等帶來一系列問題，成為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化建設(shè)的難點(diǎn)。

若天線布局于較高樓層，為滿足覆蓋，通常需對天線波束進(jìn)行下傾調(diào)節(jié)，目前業(yè)內(nèi)使天線波束下傾有三種實(shí)現(xiàn)方式：機(jī)械下傾角、預(yù)置電下傾角以及電調(diào)下傾 角調(diào)節(jié)。較大機(jī)械下傾角調(diào)節(jié)容易導(dǎo)致波形畸變，且美化天線為合理控制體積，已不具備機(jī)械下傾角調(diào)節(jié)功能。因此，具備較好性能的電調(diào)下傾角調(diào)節(jié)成為不二選 擇。一般來說，天線下傾角設(shè)置可由以下公式計(jì)算：

考慮干擾抑制時(shí)的下傾角：α=actan(H/R)+β/2

其中α為天線的下傾角，H為天線有效高度，β為天線的垂直半功率角。R為該小區(qū)主瓣覆蓋距離。如圖6。

圖6 基站覆蓋示意圖

以GSM900M 15dBi 65°電調(diào)天線為例。設(shè)天線高度為80m,天線垂直面波束寬度為14°，由以上公式計(jì)算可知，如主瓣要覆蓋250m左右距離，則電下傾角要達(dá)到18°。這與天線架高35m,下傾角設(shè)為8°覆蓋效果相近。

與此同時(shí)針對大下傾角時(shí)遠(yuǎn)旁瓣升高問題，暉速公司采用單振子移相進(jìn)行精確設(shè)計(jì)技術(shù)。同時(shí)采用遺傳算法進(jìn)行多頻點(diǎn)采樣賦形，達(dá)到副瓣抑制的效果，降低 越區(qū)干擾。通過大下傾角技術(shù)達(dá)到與天線位置下降高度而相近的覆蓋效果，經(jīng)過與運(yùn)營商合作實(shí)測表明暉速公司的大下傾角度電調(diào)天線能夠滿足98%以上的應(yīng)用場 景，從而使移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量得到提升。

暉速公司目前的大下傾天線主要分以下幾類：

6 小結(jié)及展望

美化天線以其較好的環(huán)境適應(yīng)力及外形多樣性特征，已成為移動(dòng)運(yùn)營商協(xié)調(diào)、解決站點(diǎn)建設(shè)的重要手段，為移動(dòng)運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋起到了積極的推動(dòng)作 用。與此同時(shí)，隨著城市化建設(shè)要求的不斷提高以及人們“綠化環(huán)保”的意識(shí)不斷增強(qiáng)，美化天線在移動(dòng)通信基站中應(yīng)用將成為一種必然趨勢。

展望未來，美化天線或許可通過與其它領(lǐng)域合作，諸如市政建設(shè)當(dāng)中的路燈建設(shè)、廣告牌建設(shè)、公園景觀建設(shè)，建筑物頂裝飾設(shè)計(jì)等融為一體，通過一體化解決方案 設(shè)計(jì)，整合資源，優(yōu)化配置，降低移動(dòng)運(yùn)營商成本，優(yōu)化無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋。屆時(shí)，美化天線不僅是通信天線的一部分，同時(shí)也作為城市景致與周邊環(huán)境和諧相依共存。