PHS天线在无线网网络优化中的作用[转帖]

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一 前言
   中国在飞速发展和进步，中国通讯业的发展是最快的行业之一，我国移动通信业的发展更是惊人。从1987年我国开始发展移动通信，经历了模拟移动通信、GSM和CDMA。最近几年PHS通信在我国得到迅速发展，去年到今年上半年各地PHS网络的建设是空前的，到2004年6月底，中国PHS用户数已经达到6000万。随着PHS用户数的迅速增加，PHS运营商中国电信和中国网通已经把网络优化工作作为重点。
在网络优化工作中，无线网络优化是工作的重点和难点，因为无线传输受空间环境的影响非常大，往往是大家无法预料和无法控制的。无线网络优化是指按照一定的准则对网络的规划、设计进行合理的调整，使网络运行更加可靠经济，网络服务质量优良、无线资源利用率较高，这项工作对用户及营运商都是十分重要的。应该重点从以下三方面考虑：
1 业务接入能力。即在用户请求时在一定的容量限制和其他给定条件内，得到业务的能力，在无线通信中该项性能可看作呼损问题。
2 业务保持能力。即在一经接通后就能在给定的时间及条件下，保持通信的能力，通常可称掉话问题。
3 业务完善能力。即在通信中保证通话质量、防止干扰的问题。
二 无线网优原则
1、利用现有PHS基站，配合各种不同参数、不同形式的天线，使相关基站集中吸取目标区域的话务量，达到改善目标地区覆盖效果；
2、在实现上一目的的同时，尽量减少对周边基站和小区的干扰；
3、解决覆盖问题；
4、尽量调整现有资源解决问题；
5、尽量不改变基站位置；
6、尽量不增加基站数量。
三 无线网优内容
1 力争作到网络的覆盖至少达到90%以上，覆盖区内基本无盲区，保证照射区内达到最低接收电平；
2 无线资源的合理配置，提高频率的复用系数，提高网络的容量；
3 减少干扰，降低掉话率，提高切换成功率。
上述三项内容集中起来就是网络容量及网络覆盖两个方面问题，这些都与基站天线的正确选择、使用与调整密切相关。
四 无线网优中天线的作用
在无线通信传输过程中，由于多径效应的影响，使信号产生快衰落，衰落电平变化幅度可达20dB－30dB，为了解决多径传输引起的快衰落问题，主要依靠天线的空间分集与极化分集。
为了达到良好覆盖、降低干扰并确保话务吸取，正确选择、使用基站天线是非常重要的。对于话务量密集区，基站较密集，可使用大下倾角度的定向天线；对于低话务量区，基站间距离稍大一些，可使用适当下倾角度的定向或者全向天线；对于话务量不大的农村、郊区，主要考虑覆盖面积大的要求，此时基站间距大，则可用全向天线、有源天线扩大覆盖范围，尽可能吸取较多的话务量。
利用隐蔽天线，可以改善很多地市设基站物业谈判难的问题，小巧美观的天线将成为住宅楼及小区里的一道风景线。
天线是将传输线中的电磁能转化成自由空间的电磁波，或将空间电磁波转化成传输线中的电磁能的专用设备。在无线网络通信中，从基站天线到用户终端天线，或从用户终端天线到基站天线的无线连接，其运行质量在整个网络运行质量中所占的位置是十分明显的。因此，无线网络优化也就自然与天线密切相关。理解天线的基本特性，对掌握天线在小灵通网络优化工作的应用至关重要。
五 天线基本特性
1天线辐射的方向图
天线辐射电磁波是有方向性的，它表示天线向一定方面辐射电磁波的能力。反之，作为接收天线的方向性表示了它接收不同方向来的电磁波的能力。大家通常用垂直平面及水平平面上表示不同方向辐射（或接收）电磁波功率大小的曲线来表示天线的方向性，并称为天线辐射的方向图。同时用半功率点之间的夹角表示了天线方向图中的水平波束宽度及垂直波束宽度。见下图：



2 天线增益
天线通常是无源器件，通常情况下，它并不放大电磁信号，天线的增益是将天线辐射电磁波进行聚束后，与理想的参考天线对比，在输入功率相同条件下，在同一点上接收功率的比值。显然，增益与天线的方向图有关。方向图中主波束越窄，副瓣尾瓣越小，增益就越高。不难看出，高的增益是以减小天线波束的辐射范围作为代价的。
3天线驻波比
天线驻波比表示天馈线与基站（收发信机）匹配程度的指标。
驻波比的定义:
Umax——馈线上波腹电压；
Umin——馈线上波节电压。
驻波比的产生，是由于入射波能量传输到天线输入端未被全部吸取（辐射）、产生反射波，迭加而形成的。
VSWR越大，反射越大，匹配越差。
一个适当的驻波比指标是要在损失能量的数量与制造成本之间进行折中权衡的。
驻波比对天线反射功率、所增大的馈线损耗与完全匹配（VSWR=1）时相比，所减小的总辐射功率的关系，见下表1。



从上表可以看出：
⑴ VSRW=3.0时，天线反射25%的功率（1.25dB），馈线新增损耗0.9dB，与完全匹配（VSRW=1）相比，功率多损失40%(2.15dB)；
⑵ VSWR=1.5时，天线反射4%的功率（0.17dB），馈线新增损耗0.19dB，与完全匹配（VSWR=1）相比，功率多损失8%(0.36dB)；
⑶ VSWR=1.4时，天线反射2.8%的功率（0.12dB），馈线新增损耗0.09dB，与完全匹配（VSWR=1）相比，功率多损失4.7%(0.21dB)；
⑷ VSWR=1.3时，天线反射1.7%的功率（0.07dB），馈线新增损耗0.06dB，与完全匹配（VSWR=1）相比，功率多损失2.9%(0.13dB)。
可见，VSWR=1.3与VSWR=1.5相比，功率损失仅减少了0.23dB，这在移动通信的衰落传播中，影响基本可以忽略。然而天线的制造成本却高得多。因此，不要盲目一味追求低的驻波比。（国家标准中，对驻波比的要求是不大于1.5）
4 天线的极化
天线辐射电磁波中电场的方向就是天线的极化方向。由于电磁波在自由空间传播时电场的取向有垂直线极化、水平线极化、圆极化等，因而天线也就相应的垂直线极化的天线水平线极化的天线。见下图：



特别值得一提的双极化天线，它是在一副天线罩下水平线极化与垂直线极化两副天线做在一起的天线。见下图：



5 天线分类
根据天线辐射方向不同，可分为定向天线和全向天线。
根据天线极化方式不同，可分为单极化、双极化等。
根据天线外形不同，可分为常规天线和隐蔽天线。
根据天线类型不同，可分为普通天线和特殊天线。
其中，特殊天线主要包括以下两类：
隐蔽天线、专用天线：装饰天线、吸窗天线、桶状天线、N合一天线、公路覆盖天线、背射天线、智能天线等。
实际上，特殊天线的分类不是特别严格，毕竟特殊天线所具备的功能和作用是多方位的，比如专用天线中的背射天线本来就是一种隐蔽天线。

6特殊天线特点
随着无线通信市场的不断发展，无线通信技术的日益发达，无线通信环境的日益复杂和多样化，无线通信网络优化工作面临着巨大压力，特别是对于微蜂窝技术的小灵通系统，无线网优工作存在很大困难。如果按照传统的优化模式，仅仅靠调整、增减资源等手段来解决网络中存在的各种问题，很难、甚至无法达到预期目的。无线网络中的一些问题，由于是因为天线使用不合适造成的，只有根据不同的问题，依靠更换不同类型的天线，才能够真正解决问题。在无线网络优化中充分利用采用新技术的天线已成为一种趋势，这已经被在许多使用特殊天线的PHS网络中证明，证实了其性能优良，对解决覆盖、容量、干扰等问题非常有效，提高了网络整体质量。总的来说，特殊天线有如下特点：
（1）利用特殊天线的各种特殊参数、指标，能够解决不同环境下的出现的许多问题
（2）体积小，外形美观隐蔽，与环境有良好的融合性。
（3）重量轻，一副天线有多端口，装卸方便，利于施工安装。
（4）采用新材料，在自然环境中呈现良好物理性能。

六 典型案例
1城中村
城中村环境复杂，一些地方楼层普遍不高，巷子较多，覆盖存在问题，并且很多用户不愿意让局方上楼装天线。现要在保证限量资源的条件下，解决覆盖问题，并避免干扰。
“城中村”问题是目前网络优化过程中碰到的一个难题，必须因地制宜，结合当地实际情况，采用各种特殊天线来解决，比如一些窄波束天线（水平半功率角小于40度）、背射天线（天线信号经过反射）、智能天线（天线辐射波束能根据用户方向自动调整）、双向天线（天线信号有两个独立的辐射方向）等等，既能很好的解决“城中村”中的覆盖问题，还能注意避免在解决覆盖时引起的干扰问题。
2道路覆盖
用户移动速度快，导致掉话和切换严重，包括远离基站时的上下性不平衡问题。
对于公路覆盖问题有以下方案可供选择：
（1）使用HTPZ-I型天线覆盖，可以很好的解决公路沿线的覆盖问题，同时还可以解决因上下行链路不平衡引起的通话困难问题。此天线是针对边际网和农村网的覆盖问题而设计。
（2）用定向天线分区进行覆盖。
（3）使用公路双向天线进行覆盖。
3农村和空旷地区
话务量不高，但是必须解决覆盖问题。使用HTPZ-I型天线、有源天线，可以很好的解决农村网络和空旷地区的覆盖问题，同时还可以解决因上下行链路不平衡引起的通话困难问题。此天线是针对边际网和农村网的覆盖问题而设计的。

4小区覆盖
现在城市小区建筑密度高，外观都很漂亮美观，即要保证覆盖和话务吸取的，提高天线的性能指标，同时要求天线能和环境协调，解决天线外观问题。现在解决小区覆盖问题中，一般都要求尽可能使用和小区环境、格局甚至色调都一致的天线，就是所谓的“隐形天线”。海天企业的HTPZ-I、HTDBS193015、HTBS193015型天线在设计都综合考虑了这些问题，根据需求可在天线外罩加上广告语或者其他宣传文字，这样既解决了小区的覆盖问题，同时又起到宣传作用。

现在在一些省份PHS运营商已经开始更换普通天线和使用不同类型的天线，对改善整体网络效果明显。

总之，我国在前期PHS网络建设过程中，基站天线全部使用的是全向天线，现在PHS网络规模不断扩大，由于基站天线使用不当造成整个网络质量不好，已经是运营商需要迫切关注的问题。根据大家的经验和对我国PHS网络现状的了解，如果运营商能够根据各自网络存在的问题，有针对性的用特殊天线更换普通天线，使用不同类型的天线，必将改善运营商整体网络的通话质量，为运营商减少投资，给运营商带来良好的经济效益和社会效益。