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【摘要】移动通信网络天馈系统是整个系统中最重要的部分，但是却没有得到足够的重视。文章对网优工作中天馈系统容易存在的一系列问题进行分析，给移动运营商和网优工作者以启示。
【关键词】天馈系统下倾角驻波比扇区接反
1概述
移动通信网络天馈系统是整个系统中最重要的部分，它直接影响用户的接入、语音质量。在运行过程中天馈系统的性能恶化主要有三个方面的原因：一个是网络新建和扩容时，由于设计缺陷或施工的不规范，造成质量隐患；同时由于每期工程在规划设计时往往只考虑本期新增基站的覆盖和干扰分布情况，以致每次扩容后会留下许多天馈系统参数不合理的基站，需要优化部门加以完善。二是由于城市建设速度的加快，使得无线环境出现很大变化，如新建的高楼大厦、新用户聚集区等对电磁波的影响直接体现在无线信号覆盖的差异上。三是天馈系统长期工作在风吹、日晒、雨淋的外部环境中，极易发生锈蚀、移位、进水等问题，影响天馈性能，成为网络质量的重大隐患。
2天馈系统的组成
基站天馈系统如图1所示组成。
3天馈系统中比较有代表性的问题
天线的选型不合理
天线参数（方位角、下倾角、挂高）配置不合理
天馈系统驻波比高
天线选型不适合当前网络需求
单极化天线覆盖范围差异问题
天线扇区接反
天线信号辐射方向受到阻挡
3.1天线选型不适合当前网络需求
天线的选型要综合考虑基站周围的地理环境、话务模型。以下为通常的选择原则。
对于在城区的基站，天线一般选择增益在15～18dBi，水平半功率角65°，垂直半功率角7°～10°的型号。
对于农村和郊区的定向基站，天线一般选择增益在15～18dBi，水平半功率角90°，垂直半功率角5°～7°的型号；全向基站，天线一般选择增益在9～12dBi，垂直半功率角5°～7°的型号。
对于在沙漠、戈壁滩、大的湖泊、海的定向基站，如果要覆盖的区域较开阔，天线一般选择增益在15～18dBi，水平半功率角90°或105°，垂直半功率角5°～7°的型号。如果要覆盖的区域窄，但是距离较远，天线一般选择增益在15～18dBi，水平半功率角65°，垂直半功率角5°～7°的型号；全向基站，天线一般选择增益在9～12dBi，垂直半功率角5°～7°的型号。
对于覆盖公路、铁路等比较狭长区域的基站，如果路线比较直，天线一般选择增益在15～18dBi，水平半功率角20°～30°，垂直半功率角5°～7°的型号；如果路线弯曲比较大，天线一般选择增益在15～18dBi，水平半功率角60°或90°，垂直半功率角5°～7°的型号。
对于覆盖落差较大，地形复杂的区域的基站，如果天线挂高高于覆盖区，天线一般选择垂直半功率角10°～18°的型号。如果天线挂高低于覆盖区，天线一般选择大垂直半功率角18°～30°的型号。
图1天馈系统构成图
案例一
在实际工程使用中，往往有各种原因造成天线选型错误，造成种种通常网优手段难以解决的无线网络问题。以某A基站为例：话务统计中发现A基站话务量非常低，与附近基站切换也少。路测中发现A基站覆盖范围非常小，基本上是一个“孤岛基站”。
（1）基站覆盖环境
A基站地处市郊高速旁，与环城高速垂直距离不到1百米。与最近的B基站直线距离约2.5公里，附近覆盖高速的基站距离A基站4公里以上。按设计要求A基站作为主用信号需要覆盖直径至少2公里左右的平原区域以及3公里左右的高速公路。
（2）勘查天馈参数
通过勘查基站发现天线挂高为35米，1小区和3小区天线内置电下倾角12°，增益15.5dBi，水平半功率角65°；2小区天线内置电下倾角为6°，增益为15dBi，水平半功率角为65°。
（3）分析
1小区和3小区天线内置电下倾角为12°，即使机械下倾角为0°，根据覆盖公式计算的理论覆盖距离也不足1公里，第2小区天线理论覆盖距离不足4公里。此基站属于广覆盖场景，不适合用低增益、高内置电下倾天线，应更换为中高增益、水平半功率角宽的天线来改善覆盖。研究分析后天线更换为：无内置电下倾角天线，增益17dBi，水平半功率角90°的天线，机械下倾角设置为2°。
更换后小区话务发生了明显增加，路测发现A基站的覆盖范围正常，与周围基站切换也恢复正常。
3.2天线参数（方位角、下倾角、挂高）配置不合理
天线的方位角、下倾角、挂高应根据周围的环境来设计。随着网络和周围环境的变化，天线的方位角、下倾角、挂高也应随之变化。否则会造成许多无线网络问题，这一点应引起大家的重视。
案例二
在网络建设初期，因为基站数量少，希望覆盖范围尽可能大，所以市内基站普遍为高层建筑加无电下倾角的高增益天线。但随着用户的发展，基站数量的增多，频率复用次数的增加，致使信号的越区覆盖和同频干扰成为网络中的严重问题。由于楼顶天线的挂高很难改变，所以只能不断地靠加大机械倾角来减小无线信号的覆盖范围，而过大的机械倾角会导致天线方向图的畸变1。同频信号覆盖重叠的干扰使得手机上行功率增大，抬高了上行干扰水平。以F基站为例，F基站位于Q县城西南山上，为铁塔站，天线挂高48米，原覆盖范围内已新建多个基站，为控制越区覆盖，下倾角已逐步增大到14°/11°/11°，使得水平波瓣较宽的该机械天线波瓣严重变形，干扰水平较高。为此，我们更换该站天线为内置10°电下倾角的低增益（15dBi）窄水平半功率角天线（65°），施工调整后1小区干扰有比较明显的降低。
3.3天馈系统驻波比高
（1）驻波比的含义
駐波比就是一个数值，用来表示天线和电波发射台是否匹配。如果SWR的值等于1，则表示发射传输给天线的电波没有任何反射，全部发射出去，这是最理想的情况。如果SWR值大于1，则表示有一部分电波被反射回来，最终变成热量，使得馈线升温。被反射的电波在发射台输出口也可产生相当高的电压，有可能损坏发射台2。
（2）驻波比高的原因
由于施工的不规范、风吹雨淋器件损坏或其它原因造成天馈系统阻抗不匹配，驻波比高。
（3）驻波比合格标准
在移动通信领域以1.5为标准，驻波比低于1.5认为是驻波比合格，驻波比高于1.5认为驻波比不合格。实际工作中，可以按情况制定要求更高的标准。
（4）驻波比对网络的影响
移动网络天馈系统驻波比高严重影响无线网络的通信质量，造成基站的覆盖范围减小，用户接入无线网络困难，频繁的掉话等问题。
以某E基站为例：话务统计中发现E基站2小区掉话率高，切换失败率也高。路测发现该基站覆盖范围较小，频繁掉话。
（1）基站覆盖环境
E基站地处平原地区，周围没有太高大的建筑物阻挡。
（2）勘察天馈参数
通过勘查基站发现天线挂高为30米，2小区机械下倾角5°，增益15.5dBi，水平半功率角65°，无电下倾。
（3）分析
通过后台参看该基站信息无告警。测试2小区的天馈系统驻波比，发现编号为2/1天馈驻波比为2.8，编号为2/2天馈驻波比为2.1。进一步检查发现是避雷器损坏，更换后驻波比分别是1.31和1.35。
路测发现2小区覆盖恢复正常，通话正常，与周围基站切换也恢复正常。话务统计指标恢复正常。
3.4单极化天线覆盖范围差异问题
单极化天线通常是两根单独的天线分别安装在两根相距一定距离的抱杆上。在基站安装或调整过程中，当两根天线的方位角或下倾角出现较大偏差时就会造成两根天线的覆盖范围不一致的问题，严重的时候造成频繁的掉话。如图2所示，如果在1小区中的终端用户占用ANT1上的控制信道接入网络，但是终端用户却被系统指派到ANT2上的语音信道，由于ANT2的信号辐射方向没有指向该用户，所以造成掉话，如图2所示。
3.5天线扇区接反
如图3所示天线扇区接反的一种情形：1小区的1/2和2小区的2/1天线扇区接反。
扇区接反的会带来的问题有：
邻区关系错乱，切换异常，容易造成掉话。
图2单极化天线覆盖范围差异图
图3天线扇区接反图
频点错乱，干扰增大。
资源配置错误，话务不平衡。
扇区接反常是由于施工过程或维护工作中出现的失误。通常基站架顶至天线的馈线及接头连接较多，容易出现交叉连接的现象。一般在机顶1/2跳线处、防雷器连接处、出机房过线窗以及塔顶走线架与室外1/2细馈线连接处这些接头最容易出现交叉，这些部位都要着重检查。
3.6天线信号辐射方向受到阻挡
由于城市建设的飞速发展，现网天线被抱杆、广告牌或其他建筑阻挡的情况也占比较高，这严重影响到了基站的正常覆盖范围，导致弱覆盖或覆盖空洞。造成用户接入困难，切换失败率增加等问题，影响用户的感知。避免这些问题，一方面在建站初期应了解基站周边的规划、建设情况。避免建站后短时间内天线就被阻挡的情况发生。另一方面要因地制宜地科学设计、规范施工，以免出现天线被障碍物挡住的情形。
总结
天馈系统看似简单，但是却决定着整个基站能否正常运行。统计数据表明，无线网络优化90%以上的问题都可以通过调整天馈系统来解决。但是在实际的网优工作中，天馈系统的健康情况却甚少关注，其结果必定是事倍功半。本文对天馈系统的优化问题进行了简单的分析，希望能给网优工作以启示。
【关键词】天馈系统下倾角驻波比扇区接反
1概述
移动通信网络天馈系统是整个系统中最重要的部分，它直接影响用户的接入、语音质量。在运行过程中天馈系统的性能恶化主要有三个方面的原因：一个是网络新建和扩容时，由于设计缺陷或施工的不规范，造成质量隐患；同时由于每期工程在规划设计时往往只考虑本期新增基站的覆盖和干扰分布情况，以致每次扩容后会留下许多天馈系统参数不合理的基站，需要优化部门加以完善。二是由于城市建设速度的加快，使得无线环境出现很大变化，如新建的高楼大厦、新用户聚集区等对电磁波的影响直接体现在无线信号覆盖的差异上。三是天馈系统长期工作在风吹、日晒、雨淋的外部环境中，极易发生锈蚀、移位、进水等问题，影响天馈性能，成为网络质量的重大隐患。
2天馈系统的组成
基站天馈系统如图1所示组成。
3天馈系统中比较有代表性的问题
天线的选型不合理
天线参数（方位角、下倾角、挂高）配置不合理
天馈系统驻波比高
天线选型不适合当前网络需求
单极化天线覆盖范围差异问题
天线扇区接反
天线信号辐射方向受到阻挡
3.1天线选型不适合当前网络需求
天线的选型要综合考虑基站周围的地理环境、话务模型。以下为通常的选择原则。
对于在城区的基站，天线一般选择增益在15～18dBi，水平半功率角65°，垂直半功率角7°～10°的型号。
对于农村和郊区的定向基站，天线一般选择增益在15～18dBi，水平半功率角90°，垂直半功率角5°～7°的型号；全向基站，天线一般选择增益在9～12dBi，垂直半功率角5°～7°的型号。
对于在沙漠、戈壁滩、大的湖泊、海的定向基站，如果要覆盖的区域较开阔，天线一般选择增益在15～18dBi，水平半功率角90°或105°，垂直半功率角5°～7°的型号。如果要覆盖的区域窄，但是距离较远，天线一般选择增益在15～18dBi，水平半功率角65°，垂直半功率角5°～7°的型号；全向基站，天线一般选择增益在9～12dBi，垂直半功率角5°～7°的型号。
对于覆盖公路、铁路等比较狭长区域的基站，如果路线比较直，天线一般选择增益在15～18dBi，水平半功率角20°～30°，垂直半功率角5°～7°的型号；如果路线弯曲比较大，天线一般选择增益在15～18dBi，水平半功率角60°或90°，垂直半功率角5°～7°的型号。
对于覆盖落差较大，地形复杂的区域的基站，如果天线挂高高于覆盖区，天线一般选择垂直半功率角10°～18°的型号。如果天线挂高低于覆盖区，天线一般选择大垂直半功率角18°～30°的型号。
图1天馈系统构成图
案例一
在实际工程使用中，往往有各种原因造成天线选型错误，造成种种通常网优手段难以解决的无线网络问题。以某A基站为例：话务统计中发现A基站话务量非常低，与附近基站切换也少。路测中发现A基站覆盖范围非常小，基本上是一个“孤岛基站”。
（1）基站覆盖环境
A基站地处市郊高速旁，与环城高速垂直距离不到1百米。与最近的B基站直线距离约2.5公里，附近覆盖高速的基站距离A基站4公里以上。按设计要求A基站作为主用信号需要覆盖直径至少2公里左右的平原区域以及3公里左右的高速公路。
（2）勘查天馈参数
通过勘查基站发现天线挂高为35米，1小区和3小区天线内置电下倾角12°，增益15.5dBi，水平半功率角65°；2小区天线内置电下倾角为6°，增益为15dBi，水平半功率角为65°。
（3）分析
1小区和3小区天线内置电下倾角为12°，即使机械下倾角为0°，根据覆盖公式计算的理论覆盖距离也不足1公里，第2小区天线理论覆盖距离不足4公里。此基站属于广覆盖场景，不适合用低增益、高内置电下倾天线，应更换为中高增益、水平半功率角宽的天线来改善覆盖。研究分析后天线更换为：无内置电下倾角天线，增益17dBi，水平半功率角90°的天线，机械下倾角设置为2°。
更换后小区话务发生了明显增加，路测发现A基站的覆盖范围正常，与周围基站切换也恢复正常。
3.2天线参数（方位角、下倾角、挂高）配置不合理
天线的方位角、下倾角、挂高应根据周围的环境来设计。随着网络和周围环境的变化，天线的方位角、下倾角、挂高也应随之变化。否则会造成许多无线网络问题，这一点应引起大家的重视。
案例二
在网络建设初期，因为基站数量少，希望覆盖范围尽可能大，所以市内基站普遍为高层建筑加无电下倾角的高增益天线。但随着用户的发展，基站数量的增多，频率复用次数的增加，致使信号的越区覆盖和同频干扰成为网络中的严重问题。由于楼顶天线的挂高很难改变，所以只能不断地靠加大机械倾角来减小无线信号的覆盖范围，而过大的机械倾角会导致天线方向图的畸变1。同频信号覆盖重叠的干扰使得手机上行功率增大，抬高了上行干扰水平。以F基站为例，F基站位于Q县城西南山上，为铁塔站，天线挂高48米，原覆盖范围内已新建多个基站，为控制越区覆盖，下倾角已逐步增大到14°/11°/11°，使得水平波瓣较宽的该机械天线波瓣严重变形，干扰水平较高。为此，我们更换该站天线为内置10°电下倾角的低增益（15dBi）窄水平半功率角天线（65°），施工调整后1小区干扰有比较明显的降低。
3.3天馈系统驻波比高
（1）驻波比的含义
駐波比就是一个数值，用来表示天线和电波发射台是否匹配。如果SWR的值等于1，则表示发射传输给天线的电波没有任何反射，全部发射出去，这是最理想的情况。如果SWR值大于1，则表示有一部分电波被反射回来，最终变成热量，使得馈线升温。被反射的电波在发射台输出口也可产生相当高的电压，有可能损坏发射台2。
（2）驻波比高的原因
由于施工的不规范、风吹雨淋器件损坏或其它原因造成天馈系统阻抗不匹配，驻波比高。
（3）驻波比合格标准
在移动通信领域以1.5为标准，驻波比低于1.5认为是驻波比合格，驻波比高于1.5认为驻波比不合格。实际工作中，可以按情况制定要求更高的标准。
（4）驻波比对网络的影响
移动网络天馈系统驻波比高严重影响无线网络的通信质量，造成基站的覆盖范围减小，用户接入无线网络困难，频繁的掉话等问题。
以某E基站为例：话务统计中发现E基站2小区掉话率高，切换失败率也高。路测发现该基站覆盖范围较小，频繁掉话。
（1）基站覆盖环境
E基站地处平原地区，周围没有太高大的建筑物阻挡。
（2）勘察天馈参数
通过勘查基站发现天线挂高为30米，2小区机械下倾角5°，增益15.5dBi，水平半功率角65°，无电下倾。
（3）分析
通过后台参看该基站信息无告警。测试2小区的天馈系统驻波比，发现编号为2/1天馈驻波比为2.8，编号为2/2天馈驻波比为2.1。进一步检查发现是避雷器损坏，更换后驻波比分别是1.31和1.35。
路测发现2小区覆盖恢复正常，通话正常，与周围基站切换也恢复正常。话务统计指标恢复正常。
3.4单极化天线覆盖范围差异问题
单极化天线通常是两根单独的天线分别安装在两根相距一定距离的抱杆上。在基站安装或调整过程中，当两根天线的方位角或下倾角出现较大偏差时就会造成两根天线的覆盖范围不一致的问题，严重的时候造成频繁的掉话。如图2所示，如果在1小区中的终端用户占用ANT1上的控制信道接入网络，但是终端用户却被系统指派到ANT2上的语音信道，由于ANT2的信号辐射方向没有指向该用户，所以造成掉话，如图2所示。
3.5天线扇区接反
如图3所示天线扇区接反的一种情形：1小区的1/2和2小区的2/1天线扇区接反。
扇区接反的会带来的问题有：
邻区关系错乱，切换异常，容易造成掉话。
图2单极化天线覆盖范围差异图
图3天线扇区接反图
频点错乱，干扰增大。
资源配置错误，话务不平衡。
扇区接反常是由于施工过程或维护工作中出现的失误。通常基站架顶至天线的馈线及接头连接较多，容易出现交叉连接的现象。一般在机顶1/2跳线处、防雷器连接处、出机房过线窗以及塔顶走线架与室外1/2细馈线连接处这些接头最容易出现交叉，这些部位都要着重检查。
3.6天线信号辐射方向受到阻挡
由于城市建设的飞速发展，现网天线被抱杆、广告牌或其他建筑阻挡的情况也占比较高，这严重影响到了基站的正常覆盖范围，导致弱覆盖或覆盖空洞。造成用户接入困难，切换失败率增加等问题，影响用户的感知。避免这些问题，一方面在建站初期应了解基站周边的规划、建设情况。避免建站后短时间内天线就被阻挡的情况发生。另一方面要因地制宜地科学设计、规范施工，以免出现天线被障碍物挡住的情形。
总结
天馈系统看似简单，但是却决定着整个基站能否正常运行。统计数据表明，无线网络优化90%以上的问题都可以通过调整天馈系统来解决。但是在实际的网优工作中，天馈系统的健康情况却甚少关注，其结果必定是事倍功半。本文对天馈系统的优化问题进行了简单的分析，希望能给网优工作以启示。