1、Lee Kong Haw,华为技术有限公司天线倾角规划蜂窝通信中，覆盖理论、频率复用理论、BSS功能算法理论都是基于一个前提，规则的蜂窝布局。影响蜂窝布局的因素在无线网络规划中主要体现在工程参数的设计上，从无线网络众多基站宏观布局到单个基站位置、天线高度、波瓣宽度、方向、倾角、EIRP等，形成了一个具体的蜂窝状网络。通常，天线本身性能指标根据无线组网的特点如基站密集程度、宏观覆盖目标来总的进行选取；基站位置结合组网要求和外界客观条件确定后，一般也很少改变；而天线高度、方向和倾角就需要根据前面已定参数和单个小区具体覆盖目标来最终确定。下面从确定天线高度、方向、倾角以及覆盖目标（小区半径R）入手，分析相互之间关系，并最终给出一定条件下的天线倾角建议值。因无线信号传播与环境密切相关（如高楼密集区损耗，山体、水面或巨型玻璃墙幕反射等会对电波传播产生影响），不一定能适应所有传播环境；但是，在规划时仔细考虑小区蜂窝结构的规则性以及小区覆盖范围和目标，可以为无线网络质量奠定一个十分本质的基础。1、天线倾角设计在设计天线倾角时必须考虑的因素有：天线的高度、方位角、增益、垂直半功率角，以及期望小区覆盖范
2、围。对于分布在市区的基站，当天线无倾角或倾角很小时，各小区的服务范围取决于天线高度、方位角、增益、发射功率，以及地形地物等，此时覆盖半径可以采用Okumura-Hata或COST231公式计算；当天线倾角较大时，因上述公式中没有考虑倾角，无法计算出的覆盖半径（如有比较准确的传播模型和数字地图，ASSET可以计算）。此时可以根据天线垂直半功率角和倾角大小按三角几何公式直接估算，方法如下：假设所需覆盖半径为D(m)，天线高度为H(m)，倾角为，垂直半功率角为，则天线主瓣波束与地平面的关系如图4-8所示。图4-8 天线主瓣波束与地平面的关系从上图可以看出，当天线倾角为0度时天线波束主瓣即主要能量沿水平方向辐射；当天线下倾度时，主瓣方向的延长线最终必将与地面一点（A点）相交。由于天线在垂直方向有一定的波束宽度，因此在A点往B点方向，仍会有较强的能量辐射到。根据天线技术性能，在半功率角内，天线增益下降缓慢；超过半功率角后，天线增益（特别是上波瓣）迅速下降，因此在考虑天线倾角大小时可以认为半功率角延长线到地平面交点（B点）内为该天线的实际覆盖范围。根据上述分析以及三角几何原理，可以推导出天线高度、
3、下倾角、覆盖距离三者之间的关系为：(H/D)+/2上式可以用来估算倾角调整后的覆盖距离，在优化现场实际使用效果显示该式具有较强的指导意义。但应用该式时有限制条件：倾角必须大于半功率角之一半；距离D必须小于无下倾时按公式计算出的距离。式中垂直波束宽度可以查具体天线技术指标或计算得出大致值。对于垂直波束宽度为17度，基站天线高度40米的场合，覆盖距离与天线倾角的关系如图4-9所示。图4-9 覆盖距离与倾角关系（垂直波束宽度17度，天线高度40米）当垂直波束宽度为6.5度，基站天线高度40米时，覆盖距离与天线倾角的关系如图4-10所示。图4-10 覆盖距离与倾角关系（垂直波束宽度6.5度，天线高度40米）从以上两图可以看出，在天线高度和倾角一定时，覆盖距离与天线的垂直波束宽度间的关系。垂直波束宽度越小，覆盖距离越小。因此为了更好地控制越区覆盖，在规划阶段选择天线时应该选择垂直波束宽度小且具有零点填充功能的天线，既控制越区干扰，也改善近处和室内覆盖。但是垂直波束宽度变小可能引起水平波瓣变宽或增益变大，造成新的越区干扰或相邻小区间交叉覆盖过甚。所以，城区一般选择中等增益的天线，如GSM900选用
4、65度15dBi天线，此时垂直波瓣宽度为1115度。必须注意的是：调整倾角后除了可以控制越区覆盖外，还可以改善基站附近的室内覆盖，但远离基站处的覆盖将变差。2、 实际运用为了便于实际运用和考虑相邻小区间必要的部分区域重叠，密集市区基站到覆盖目标距离D可以简化为小区设计半径（长径R）；天线高度H指基站与覆盖目标的相对高度，并且本文我们只讨论近似平原地区。天线下倾分为机械下倾和电气下倾，对覆盖的影响基本一致，由于电气下倾天线价格较贵并且需要定制，我们通常采取机械下倾方式；一般还认为，天线机械下倾在10度以内是比较科学的做法，大于10度时波瓣容易变形而对其他小区造成意想不到的干扰；还有一种结论是，对于机械下倾，其下倾角度不应超过该天线垂直面内的半功率波束宽度，否则覆盖出现畸形，因此机械下倾角不宜大于10度。如果仅考虑网络质量控制的便利性，在密集市区组网，我们希望采用电调天线，由于能够在现场进行电气下倾角调节的天线较贵，一般可以采用出厂预设67度（或覆盖区域的平均下倾角度）电气下倾天线，在网络扩容和优化时结合机械下倾，实现1520度大下倾角设置。根据上述讨论，结合我们最常用的A天线和常见天线高
5、度（2550米），给出在250、500、800、1000米小区半径下的天线倾角建议值。其他情况可以类推。表44 密集城区天线下倾角参考值天线型号天线垂直半功率角小区半径R（m）天线高度下倾角65度，增益15dBi12200502065度，增益15dBi12250501765度，增益15dBi12250401565度，增益15dBi12250301365度，增益15dBi12250251265度，增益15dBi12500501265度，增益15dBi12500401165度，增益15dBi12500301065度，增益15dBi1250025965度，增益15dBi1280030865度，增益15dBi121000302可见，在小区半径过分小时，天线机械下倾也无法保证能够很好控制覆盖范围，此时只能降低天线高度；如果降低高度存在困难，就需要采取天线电气下倾与机械下倾相结合的方式。实际运用中，对于天线高度4050米的基站，小区半径最小为250米。一般情况下，密集市区宏蜂窝理想天线高度为2530米，而郊区或指向郊区天线高度为4050米。以上下倾角计算方法主要适合于站距1200米（即R=800m
6、）以内的密集基站组网。当基站距离覆盖目标大于800米时，大面积覆盖仍是最重要的关注点，估算天线下倾角时不必考虑垂直半功率角的影响，此时下倾角一般为14度；特殊情况下如基站本身已经建在较高位置，此时下倾角也可能较大。但是，基站周围环境是十分复杂的，下倾角还必须考虑附近山体、水面和高大玻璃墙幕的发射，这种反射容易造成意外的与其他基站同邻频干扰甚至自身时间色散效应；也必须考虑楼房天面、前方密集建筑群、山坡等对电波的阴影效应。但是实际组网中有时也会结合基站周围地理环境利用大楼或山体等的阻挡来控制覆盖范围，此时需要与下倾角综合考虑。 密集市区组网还必须考虑当天线主瓣正对街道而带来的街道效应和意外越区覆盖。一般情况下，密集市区应避免天线主瓣正对较直的街道。我们还必须考虑天线后瓣在天线主瓣下倾后的方向情况，因为现在一般的天线前后比只有20dB左右，信号很强的后瓣容易对高层建筑造成较大干扰；所以在密集市区选用天线时尽量采用电气下倾的方式。同时还需注意上副瓣的影响。通常，全向天线垂直功率角是沿水平面上下对称的，倒装和正装效果一样；但是实际工程中还是需要注意具体全向天线的垂直方向图，是否已经具备电气下倾角
7、，此时倒装就要慎重考虑了。Lee Kong Haw. Huawei Technologies Co., Ltd. 公司内部资料Antenna Tilt PlanningIn cellular communication, coverage theory, frequency multiplexing theory and BSS functional algorithm are all based on regular cellular layout. The design of project parameters is the main factor that affects the cellular layout in radio network planning. In a wireless network system, the macro-BTS layout and the actual location of each base station, antenna height, lobe width, direction, tilt angle, and EIRP to
8、gether form a specific cellular network.Generally, the performance indexes of the antenna itself are selected according to the radio networking characteristics, such as the base station density and macro coverage goal. Once the location of a base station is determined, it seldom changes. For the antenna height, direction and tilt angle, however, they are finally determined according to the parameters specified previously and the actual coverage goal of a cell.Hereunder is the analysis of the rel
9、ationship among antenna height, direction, tilt angle, and coverage goal (suppose that the cell radius is R), and the antenna tilt angel is finally recommended according to this analysis. The propagation of radio signals is closely related to the environment. For example, dense buildings and the reflection caused by mountains, water surface, or huge glass walls will affect radio propagation. Therefore, it is not necessarily that all the environments are favorable to radio propagation. However, the regularity of cellular structure and the coverage area and goal of a cell are the foundation for a good network, so they must be carefully considered during network planning.1、Antenna Tilt designThe foll
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