CN102290640A - 基站天线赋形***及赋形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基站天线赋形***及使用方法，涉及通信基站的天线赋形技术，用于改善无线通信网络的信号覆盖质量。该***包括基站天线以及一根以上的用于改善基站天线信号覆盖质量的定向天线，以及相位控制器、幅度控制器和定向控制器；赋形时首先收集基站及周边环境的基本信息进行仿真，并通过仿真结果重新计算基站天线的基板安装参数，再利用定向天线改善基站天线的信号覆盖，进行特殊的方向图赋形。本发明的特点是赋形过程较简单，目的性强，效果好，而且可适用于各类无线通信***。

Description

基站天线赋形***及赋形方法

 

技术领域

本发明涉及通信基站天线，具体说是一种基站天线赋形***及赋形方法。

 

背景技术

移动通信发展初期由于站点周边环境相对简单，站点建设一般采用成本低，损耗低，设计简单的机械天线。在当时话务量少，周边环境较好的情况下能满足实际的运用。但随着移动通信***的快速发展，尤其是3G***的快速普及和4G***的发展，城市内基站分布越来越密集，通信频段越来越多，直接带来了站址资源紧张、基站之间干扰、天线之间干扰等信号覆盖问题。为此，移动运营商开始采用方向图特性更好，更方便调节下倾角的电调天线来解决上述问题。同时专业的针对基站天线信号覆盖的优化工作也随着展开，专业的网优队伍这几年也迅速发展壮大，解决了很多实际站点的信号覆盖问题，但还是有很大一部分站点问题仍未能解决，原因有以下几点。

1、建网初期的网络规划，已经不能适应现在无线环境的变化，新增高楼层建筑对信号造成***，拆射，反射导致干扰问题，当初规划所使用的天线型号相对于现在的使用场景不再匹配了。

2、在网络优化方案的实施过程中，天线调整是必须的手段，在产生直接的调整效果的同时也会对附近小区产生影响。天线调整是否精确直接决定了优化效果，控制不好会适得其反。因此，采取单独调整现有天线的优化方案已很难满足复杂环境下的网络优化要求。

3、网络优化人员缺乏必要的天线知识和天线赋形原理的指导是造成天线反复调整而未能解决站点信号覆盖问题的重要原因。无线网络优化的工作核心是无线信号的精确控制，在目前的无线网络优化工作中，通常采用了无线参数调整和天线工程参数调整这两个主要的技术手段。从实际的工作效果看虽然可以解决网络层面的一些问题，但是由于对于天线本身认识的不足，造成一味强调通过天线性能指标来提升网络质量或单纯将网络质量问题归咎为天线性能不足，导致在局部站点优化效果不理想，无线网络质量难以提高。

4、在无线环境复杂的密集城区，由于城市建设使得通信环境经常变化（如新的高楼崛起）或者***升级使得基站天线可能需要经常调整。现有电调天线虽有下倾角调节功能，但是在复杂环境下无法做到根据实际环境对密集城区的靶向精确覆盖。

现有基站天线多为线阵列天线，其方向图合成主要受4个因素的影响：辐射单元的方向图、辐射单元的排列方式、辐射单元分配的功率强度和相位。设计阵列天线时需要考虑的影响天线方向图的参数有单元辐射的方向图、单元之间的间距、单元之间的功率分配比和相位差，要设计达到某种特性的合成方向图是通过调节这些参数来实现的，但问题是需要调节参数很多。单阵列天线要实现特殊方向图难度比较大。

 

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术难题，提供一种通信基站的天线赋形***以及赋形方法，其特点是赋形过程简单，能够快速有效的解决基站信号覆盖问题。 

本发明的技术方案是：

基站天线赋形***，包括基站天线，以及一根以上的用于改善基站天线信号覆盖质量的定向天线，定向天线的尺寸满足其水平波束的宽度小于基站天线水平波束的宽度。

基站天线赋形***还包括与定向天线依次串接的相位控制器和幅度控制器，以及在基站天线上串接有幅度控制器，幅度控制器与基站的输出端连接，幅度控制器和相位控制器的控制端均与控制终端信号连接；在基站天线和定向天线上还设有控制其高度和角度的定向控制器，定向控制器与控制终端信号连接。

其中一种方式为：基站天线赋形***包括一根基站天线、一根定向天线、以及两者共用的一个幅度控制器。

上述控制终端包括前端控制计算机和远程控制计算机。

本发明之利用上述基站天线赋形***对基站天线赋形的赋形方法为一种多天线赋形技术，是利用定向天线对基站天线进行局部修改的优化方式，包括下列步骤：

步骤Ａ：获取基站天线的基本数据以及周边环境数据以确定问题点；

步骤Ｂ：结合实际环境与天线安装数据仿真天线在实际环境中的方向图特性；

步骤Ｃ：根据步骤B中获得的方向图重新计算基站天线的安装参数；

步骤D：根据步骤B中获得的方向图，结合步骤C中的参数计算定向天线的安装参数；

步骤E：根据步骤C和步骤D中得到的参数，通过控制终端控制定向控制器调节基站天线和定向天线的安装高度和角度、控制幅度控制器为基站天线和定向天线分配功率、以及控制相位控制器调节定向天线的相位使之与基站天线的相位相适应。

有益效果：本发明利用定向天线对基站天线的赋形图进行局部修改达到优化基站信号覆盖的目的，修改主要是指对基站信号的缺陷部位进行抵消、增强和变形等作用，最终形成一种具有特殊方向图的基站天线网络覆盖；利用本发明公开的基站天线赋形***，配合仿真的方法，只需要调节较少参数就可以实现网络优化，目的性强而且方便灵活，其中：幅度控制器用来分配基站天线和定向天线的功率，相位控制器用来调节定向天线的相位，使其与基站天线的相位进行合成实现抵消、增强、变形等赋形功能；定向控制器用以调节基站天线的水平方位角、高度和下倾角，以及对定向天线的三维空间自由调节。本发明可在现有基站的基础上加装定向天线以及其他必要部件就可以实施，并且适用于各类通信***的基站天线赋形。

 

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的方法流程图；

图3为原基站的天线方向图；

图4为经本发明优化后的天线方向图。

 

具体实施方式

实施例1：

本发明公开的基站天线赋形***是一种多天线赋形技术，其特点是利用定向天线对基站天线的赋形图做局部优化，最终合成具有较强目的性的特殊的方向图。

本***的组成主要包括基站天线以及一根以上的用于改善基站天线信号覆盖质量的定向天线，定向天线的水平波束宽度要小于基站天线的水平波束宽度，两者的频率范围一致，通常均由基站提供。在实际情况下，由于基站天线的周边环境经常会发生变化，所以为方便及时进行调整以及避免后续对基站再次进行改建，本***通常还设有用于为基站天线和定向天线分配功率的幅度控制器、调整定向天线的相位使之与基站天线相匹配的相位控制器以及控制天线安装高度和角度的定向控制器，其中：每一根定向天线都依次串接有相位控制器和幅度控制器，而且在基站天线上也串接有幅度控制器，幅度控制器的另一端与基站连接。上述幅度控制器可以为多个，分别与基站天线和定向天线一一对应连接；或者所有天线共用一个幅度控制器，此时幅度控制器有一个输入端与多个输出端，输入端与基站连接，输出端分别与各根定向天线通过其各自的相位控制器连接以及与基站天线连接；或者同时兼顾两种连接方式。

实施例2

下面通过一个申请人在试验过程中的实际实施例对本发明公开的基站天线赋形***及赋形方法做进一步介绍。

一站点原网络覆盖由下行频率为824mhz-960mhz 65度15dB电调天线实现，后来城市建设，在基站天线的覆盖范围内方增加了多处高层建筑使信号发生反射导致网络覆盖效果变差。申请人用本***将原基站天线更换，如图1所示，包括基站天线1、定向天线2、相位控制器3、幅度控制器4、定向控制器5和控制终端6，基站天线1与幅度控制器4的输出端连接，定向天线2通过相位控制器3与幅度控制器4的输出端连接，幅度控制器4的输入端与基站7的输出端连接，定向控制器5分别与基站天线1和定向天线2连接，幅度控制器4、相位控制器3和定向控制器5均与控制终端6信号连接，控制终端为本地控制计算机。

赋形方法如图2所示：在获取基站天线的基本数据以及周边环境数据之后对其进行分析处理，确定问题点并将信息保存，如图3所示为对本区域信号覆盖优化前的方向图，其缺陷具体表现为天线后瓣增加影响了邻区网络的覆盖，以及两处网络覆盖盲区。本地控制计算机结合实际环境与天线安装数据仿真天线在实际环境中的方向图特性，并依据仿真结果重新计算基站天线的安装高度、下倾角、方位角和功率大小，以及结合实际环境和基站天线的各项参数计算定向天线的安装参数，最后按照计算得出的安装参数由控制终端控制定向控制器调节基站天线和定向天线的安装高度和角度、控制幅度控制器为基站天线和定向天线分配功率、以及控制相位控制器调节定向天线的相位使之与基站天线的相位相适应。通常情况下，定向天线的功率小于基站天线的功率。

最终确定了本站点的最佳安装方案为：基站天线仍然为下行频率824mhz-960mhz 65度15dB天线，定向天线采用下行频率824mhz-960mhz 30度13dB天线，基站天线的主波束方向与定向天线波束方向的夹角约为10度到20度，两者的相位相差约为140度至180度，两者的功率分配比约为6:1。优化后的方向图如图４所示，定向天线在优化过程中对消了由于反射造成的基站天线后瓣增大，消除了对领域的信号干扰，并且增强了部分区域的信号覆盖，消除盲区。

控制终端还可以包括远端控制计算机，比如由网管中心通过有线或无线网络结合周边多个基站统一做整体的网络优化等。本***可以在现有基站的基础上加装定向天线等必要的设备即可，无需重新建站，而且可以针对周边环境变化快速作出调整，大大节约了优化成本；本***的另一优势是可以用于现有的各类移动通信***，只需要根据不同通信***配用不同规格的定向天线即可；随着移动通信事业的发展，通信频段的不断增多，本***将会有更广泛的发展空间。

Claims (9)

1.一种基站天线赋形***，包括基站天线，其特征在于：所述基站天线赋形***还包括一根以上的用于改善基站天线信号覆盖质量的定向天线。

2.根据权利要求1所述的基站天线赋形***，其特征在于：所述基站天线赋形***还包括与定向天线依次串接的相位控制器和幅度控制器，以及在基站天线上串接的幅度控制器，幅度控制器与基站的输出端连接，幅度控制器和相位控制器的控制端均与控制终端信号连接。

3.根据权利要求2所述的基站天线赋形***，其特征在于：所述基站天线赋形***设有一根定向天线。

4.根据权利要求1或2或3所述的基站天线赋形***，其特征在于：所述定向天线的尺寸满足其水平波束的宽度小于基站天线水平波束的宽度。

5.根据权利要求2或3所述的基站天线赋形***，其特征在于：所述幅度控制器设有一个，其输出端分别与所有的定向天线和基站天线连接，其输入端与基站连接。

6.根据权利要求2或3所述的基站天线赋形***，其特征在于：在所述基站天线和定向天线上还设有控制其高度和角度的定向控制器，定向控制器与所述控制终端信号连接。

7.根据权利要求5所述的基站天线赋形***，其特征在于：在所述基站天线和定向天线上还设有控制其高度和角度的定向控制器，定向控制器与所述控制终端信号连接。

8.根据根据权利要求2所述的基站天线赋形***，其特征在于：所述控制终端包括前端控制计算机和/或远程控制计算机。

9.一种权利要求1至8所述的基站天线赋形***的赋形方法，其特征在于：该方法是一种多天线赋形技术，是利用定向天线对基站天线进行局部修改的优化方式，主要包括下列步骤：

步骤Ａ：获取基站天线的基本数据以及周边环境数据，确定问题点；

步骤Ｂ：结合实际环境与天线安装数据仿真天线在实际环境中的方向图特性；

步骤Ｃ：根据步骤B中获得的方向图重新计算基站天线的安装参数；

步骤D：根据步骤B中获得的方向图，结合步骤C中的参数计算定向天线的安装参数；

步骤E：根据步骤C和步骤D中得到的参数，通过控制终端控制方向控制器调节基站天线和定向天线的安装高度和角度、控制幅度控制器为基站天线和定向天线分配功率、以及控制相位控制器调节定向天线的相位使之与基站天线的相位相适应。

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