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关于移动通信基站天线的优化
来源：985论文网 添加时间：2020-05-12 13:43
关于移动通信基站天线的优化
摘要：在目前的网络馈线路维护操作中，如果是移动设备的区域，则可以经常看到馈线。通信网络中数千条馈线的维护是为了保证网络的良好运行。从满足通信网络运行条件，提高网络整体通信系统网络质量的国内市场来看，项目建设和维护一直没有统一的模式规定。天线是辐射和接收空间电磁波的主要设备。移动通信区域设施的重要组成部分。其主要功能是通过馈线传输高频电流，将发射天线转换为电磁波，通过馈线接收电磁波，进行发散传输。天线系统实际上是移动通信基站的能量交换系统，可以起到匹配、相移、能量耦合等作用。天线系统安装是否正确，直接影响系统性能，维护质量和网络通信质量。因此，提高天线系统的建设质量和维护质量是移动通信基站项目建设中不可忽视的重要环节。笔者认为，有必要在项目开发中投入一些人力、财力和物力，以提高通信网络的网络质量，以满足用户的需求。本文主要针对天线调整问题进行分析，分析了机械天线调整、天线优化问题求解等。
关键词：移动基站；天线；自动优化
前言
随着时代的进步和社会的发展，中国经济正在快速发展。人们对物质生活和精神生活的要求在不断提高。在移动通信行业，用户的需求也在增加。在建立移动通信设施的过程中，需要找到固定的安装位置。只有这样，我们可以确保所有的通信用户都能获得最大的利益。用于移动通信的不起诉馈线与网络中的数千条馈线是一种常见的馈线。维护网络中的配电馈线的目的是为了保证网络的良好运行，满足通信通信网络的运行条件，提高通信系统的整体质量。从国内市场来看，项目建设和维护一直没有统一的模式。因此，本项目的开发需要投入一定的人力，财力和物力，以提高网络的网络质量，满足用户的需求。天线是移动设备区域设备主要部件接收信号的主要任务。可以通过电磁波传输完成高频电流的传输，可以对天线的电磁波进行高频处理。一般情况下，在基本的能量交换系统中，主要有能量组合和匹配的意义，应用范围广泛。天线的设置质量对系统的性能有很大的影响，保护质量对网络通信质量有影响。因此，分析移动通信基站项目的建设和维护质量具有重要的现实意义。
1 关于天线调整问题的分析
1.1天线下倾的作用
天线倾角调整方法不需要特殊投资，具有网络参数变化快，变化小的优点。这是优化网络的常见方法。为了克服高山、高层建筑和信号损耗的影响，天线通常放置在很高的位置，这很容易使用户处于天线波的非主瓣区域。通过调整主瓣区域，这些用户可以返回到服务区，而不干扰区域外的用户。为了将信号限制在自己的小区覆盖范围内，减少对同一频率的其他小区的干扰，将定向天线的波束方向图向下倾斜一定角度是有效的。天线浸入技术是利用天线的垂直指向性有效控制干扰和覆盖的重要手段。一般来说，它对远端有很大的影响。在消除干扰方面，有时天线倾斜比降低天线高度更有效。
天线的向下倾斜将减少单元覆盖。当天线不向下倾斜时，其主波束方向指向同一频率干扰的远程单元，而指向覆盖单元的信号较小。天线的主梁方向可通过向下调整，有效覆盖单元，避免干扰同频单元。
当天线向下倾斜时，天线的增益在干扰方向上减小，相当于天线在垂直平面上的增加。当天线以一定角度向下倾斜时，水平方向的主瓣方向会出现凹坑，这可以减少共频干扰。
天线的向下倾斜，增强了覆盖区域的信号强度，提高了覆盖区域的场强，增强了抵抗同频干扰的能力。
1.2天线调整不当的影响
天线角度的调整对网络性能有很大的影响。在项目实施中，如果选择不正确，就会出现一系列的服务问题。实际的网络规划工程经验表明：
（1）天线倾斜角度选择不当会导致呼叫设置异常
在某一时刻，手机显示接收到的信号很强（2-3个单位），但它不能说话：作为呼叫者，它在拨号后没有反应；作为呼叫者，它可以响，但不能响。用测试手机观察故障区域内接收到的信号，发现最强信号(约-85d B)来自距故障区域20公里的基站。由于GSM系统的MS小区使用信号强度最高的频率点，且该频率点所属基站距离MS太远，上行信号到达基站时的信号电平低于基站的接收灵敏度，导致上述现象。根据现场调查，发现基站高度比断层区高约200m，基站之间无障碍物。此外，基站的天线倾角为00，因此基站到故障区域的信号基本上是视距传播，导致非常严重的跨区域覆盖。通过增加天线倾角和控制干扰单元的覆盖，可以消除故障。
（2）天线挂高过高，引起切换成功率低、掉话率高
某地区GSM网络切换成功率低于80%，呼叫下降率大于2%，呼叫质量较差。通过对流量测量任务数据的分析，发现切换的原因和失败主要是上行和下行水平的差异造成的，下行质量差的数量远远大于上行质量差的数量。
实际道路测试结果显示，城区室外信号强度可达80DBM以上，覆盖区域无问题。但存在严重的跨区域覆盖问题。例如，在基站a所在的建筑物中，手机所在的服务小区是与基站a的小区1具有相同BCCH（广播控制通道）频率点的小区B，小区B位于其中。距离基站a6公里的郊区。这样，就存在两个问题：在基站a的小区1覆盖范围内，小区B的信号形成相同的频率干扰，导致下行质量。当选择小区B作为服务小区时，由于其邻居只使小区在地理上与其相邻，而基站A附近的小区不使其邻居，当其信号不可用时，其邻居信号不好，导致孤岛效应，容易导致切换失败甚至断开。根据现场调查，小区B的天线高度为50m，造成严重的跨区域干扰。因此，可以降低小区B的天线高度，也可以用电动向下倾斜天线代替天线，增加向下倾斜角，从而减少小区B的覆盖面积，避免兔子对基站小区1的干扰。
2 机械天线调整
目前，在高服务密度地区，GSM网络具有较高的呼叫损耗和较大的干扰。其中一个重要原因是机械天线倾角过大，天线倾角过大，天线方向图严重变形。为了解决高交通区域容量不足的问题，必须缩短站距，增加天线倾角。但当倾角大于5时，天线方向图开始变形。当倾角大于100时，天线方向图严重变形。因此，很难解决高密度区域的高呼叫损耗和大干扰问题。理论和实际工程分析表明，天线调整技术本身对网络优化工程的性能有着非常明显的影响，对优化网络配置和提高网络性能具有重要意义。此外，应注意的是，上述讨论不包括天线配置的具体实现以及相应实现过程的复杂性和其他成本。然而，事实上，天线配置模式仍然与以往一般网络优化中存在的问题相同。人工优化需要大量的人力和物力，这是非常低效的。天线调整带来的优化性能改进潜力不能得到充分利用。因此，必须考虑解决方案的自动化。
2.1网络自动优化调整
随着GSM网络的发展，人工优化方法已不能满足网络发展的需要。依靠工程师经验的网络优化技术不再可靠，浪费时间。网络自动优化方法采用一系列优化算法，综合考虑网络结构，周边环境和道路测试数据，自动优化网络，达到最佳性能。传统的天线角度调整是根据道路测试结果，长期统计网络性能和系统误差报告。调整方法还包括手动和直观地测试调整结果，然后进行道路测试，以验证调整结果，直到达到所需的标准。这种方法效率低，价格昂贵，只能解决单边问题，这可能会降低网络的整体性能。在自动网络优化方法中，采用一定的控制算法对天线进行远距离自动优化配置，不仅可以降低成本，缩短优化时间，而且可以综合各种因素，平衡各小区的服务负荷，使整个网络性能达到最佳状态。
图1 自动网络优化流程图
图1显示网络自动优化的过程。首先，根据网络结构、地形和道路交通图的数据建立初始网络性能模型。然后根据输入的网络测试数据对初始网络性能模型进行修正。最后，优化算法搜索整个网络配置空间并调整参数，以最大限度地提高网络性能。
2.2天线优化模型
通过对以往问题的分析，我们可以得出以下结论：
理论上，天线角度调整的网络优化方法简单有效，符合运营商的基本方向，将系统成本降到最低。
实际应用中，天线调整的具体操作方式存在明显不足：部分调整不足；实用性一般，效率低，可靠性不足。只有设计一种全局自动天线调整方案，才能满足运营商的业务和技术要求，即在保证覆盖范围、容量和干扰等系统性能的前提下，解决上述两个方面之间的矛盾，同时尽量降低系统成本。
2.3天线自动调整方案
事实上，任何模型都可以抽象为“输入处理系统=输出”，因此优化问题也可以抽象为。作为优化处理系统，输入参数包括一些外围参数和要优化的变量（必须是可调参数）。在该系统中，主要参数是所有天线在优化区域下角和方向角的角度参数；此外，还包括用于计算角度配置性能的区域环境参数-基站天线位置、传输功率、天线增益特性等。利用这些参数构造优化模型的外围特性，使其尽可能接近实际网络环境。根据天线配置性能的测量标准，首先以区域的SINR分布为标准，然后将GSM网络优化的一般模式改为区域接收功率。总体优化目标是使优化区域内的接收功率分布更好-改善低接收功率的原始位置，使更多区域获得更高的接收功率。接下来给出天线自动调节的基本解，得到总体解模型。然后，通过对模型的分析，进一步阐明了实现自动天线调整方案的技术要求。
2.4天线调整原理
最佳天线侧角的确定与系统的目标功能密切相关。每个通信系统都包含各种不同的服务。对于GSM系统，主要考虑语音服务。如果考虑其他服务，它们可以与语音服务捆绑在一起，作为共同的目标功能。目标函数可分为两种，一种是系统的容量函数，另一种是系统的覆盖函数。它们是相互排斥的。因此，适当的倾角必须是容量函数和覆盖函数之间的折衷。方程是天线倾角，系统容量和覆盖函数的简化数学模型。职能在部门，系统职能是各部门职能的总和。
在网络规划的早期阶段，影响网络性能的参数包括可排列的蜂窝站点总数Nmax、各基站地理位置的信号传播增益Gpath、各基站的最大功率PI1、配置天线的高度气体H(I1、I2)、天线的倾角范围0以及不同地理位置的交通服务需求信息。此时，由于网络部署还没有完成，我们无法获得实际的参数，所以我们经常使用经验模型来求解参数。例如，根据地理位置的不同，网络通信环境采用不同的通信模型，如Hata模型。在网络优化的后期，我们将获得大量的道路测试信息和实际业务数据，根据这些数据我们可以调整参数来优化网络性能。应该注意的是，在实际通信系统中，基站的扇区通常是根据覆盖区域的服务需求来确定的，不一定是三扇区结构，而是多扇区、双向扇区或全向天线覆盖区域。上述优化模型的目标函数非常复杂。当已知其他参数的范围时，如何调整天线倾角参数来优化目标函数是一个典型的优化算法问题。在该模型中，天线倾角在一定范围内。当我们知道天线的高度，传输功率的范围和信号传播的衰减时，为了保证系统的覆盖，我们需要调整倾角，使信号覆盖集中在规定的覆盖范围内，减少对其他相邻单元的干扰和同频干扰。该问题的合理解决对于运营商的网络优化具有非常重要的应用价值。
3 天线优化问题求解
通过前面的分析，上述求解模型将整个网络的天线配置优化问题转化为在给定环境参数条件下优化目标函数的最优解问题。离散组合优化问题。因此，优化算法的选择和实现是天线自动调整方案的核心技术要求。接下来，为了解决这个问题，我们将讨论优化算法的选择，并介绍一些优秀算法的实现原理。组合优化技术在无线网络资源管理中得到了广泛的应用。以利用这些优秀的算法解决倾角调整问题。我们对天线的倾角值进行离散化，并进行详尽的搜索，得到最优解v.然而，对于上述自动化模型，有许多系统模块和大量的模型和参数需要修改。穷举搜索方法昂贵，费时费力，不符合GSM通信系统的要求。虽然串行搜索算法具有更好的性能，但这些算法可能仅限于局部最优解。此时，无论算法搜索到哪个方向，当前解的性能都不尽如人意。启发式算法在获得全局最优解方面具有优异的性能。下面简单介绍典型的启发式算法，即模拟退火算法和封闭搜索算法。
3.1模拟退火算法
在离散化条件下，得到倾角的最优解是一个具有多个约束条件的NP完全问题。模拟退火算法实际上是液晶过程或金属冷却退火过程的类比。在高温下，液体分子可以自由运动。随着液体逐渐冷却，热运动受到限制，原子排列成规则结构形成晶体。此时，系统处于最低能量状态，可以与全局最佳解进行比较。然而，如果液体迅速冷却，整个系统不会达到最低能量状态，而是处于较高的能量状态，这可以与局部最优解进行比较。该算法的基本模块如下：
系统的配置和设置有信号衰落参数设置、功率参数设置、接收信号阈值设置、基站天线高度参数设置和下行角度V.L设置。
解决方案集的随机化、倾斜角矢量V的变化和下一个解决方案的设置是由于覆盖质量差的扇区倾斜角的变化引起的。
系统的成本函数e是（整个系统的覆盖范围或容量）。
控制参数t（类似于冷却温度）和冷却控制过程。温度如何由高温变为低温，冷却时如何控制溶液的变化。
3.2禁闭搜索算法
限制搜索是解决方案空间中的串行移动搜索。从一个解决方案过渡到下一个解决方案可以提高系统性能。以避免局部最优解和循环搜索。有特定的循环和搜索解集需要排除，称为闭解集。这些封闭的解决方案集是基于先前对长期和短期移动历史的搜索。例如，如果在正向和反向两个方向搜索某一运动，则成为禁忌运动。基于天线自动调整优化模型，会带来哪些性能提升？？让我们看看下面的图片。图2给出了一种通过天线倾斜调整提高覆盖范围的方法。图中红色区域表示覆盖较差的区域。(a)该图显示按每公里平均用户数计算的交通密度分布情况；(b)优化以前的网络覆盖范围；(c)图表和(d)两种不同优化方案下的网络覆盖范围。与原始覆盖图和两个优化的覆盖图相比，我们可以看到}。通过启发式算法调整天线角度，覆盖情况得到显著改善，特别是在交通密度高的城市地区。图3显示了优化过程中各种天线配置的性能。优化算法给出了一系列的配置方案（圆圈），每个方案在覆盖范围和容量之间有不同的权衡。与原来的配置方案相比，我们可以看到覆盖率和容量都有所提高。网络覆盖率分别从90%提高到96%和98.5%，网络容量分别从1730个增加到2810个和1980个。在这个优化示例中，对每个天线的参数进行了调整，说明了优化问题的复杂性。单靠人工方法无法对所有天线同时进行如此复杂的调整，难以获得最佳的网络性能。
(a)
(b)
(c)
(d)
图2自动网络优化对覆盖范围的改进
图3 优化前后覆盖与容量的折中情况
4 总结
网络优化是一个复杂的项目。这是由于频率规划、基站安装和系统参数设置的不确定性造成的。传统网络优化利用移动网络无线网络数据，路测采集的网络资源参数以及GSM网络运营中心(OM C)平台采集的一系列数据（如流量统计记录报告）对平台上的测试数据进行地理分析。地理信息处理能力，并在经验丰富的网络系统工程师的指导下，发现和纠正网络中存在的问题，通过调整系统提高网络质量。这种手动调整方法效率低，难以考虑全局优化。因此，本文重点研究蜂窝移动通信网络规划和优化中天线倾角和方位角的自动调整，主要包括优化问题的基本数学描述和求解算法，最后给出可行的天线配置参数和优化方案。在工程方面。天线配置参数的调整本质上是一个优化问题。近年来，越来越多的启发式算法被用来解决优化问题。通过在启发式算法中引入一些机制，该算法可以摆脱局部优化，最终解与初始值无关。采用启发式算法对自动天线进行优化，这是网络优化的发展趋势。
参考文献
[1]贾瑞君.关于移动通信基站天线互调指标的研究[J].移动通信,2014(19):43-47.
[2]安志怀,王杏林,李胜利.时域法消除移动通信基站天线测试场地反射研究[J].电子科技,2013,26(5):64.
[3]林涛,李黎.移动通信基站天线及接地防雷技术研究[J].信息通信,2012(2):209-210.
[4]王杏林,安宁.基于矢量网络远场测量的移动通信基站天线测试[J].电子科技,2013,26(8):71.
[5]孙永钢.基于移动通信基站天线技术分析[J].信息通信,2014(6):181-181.
[6]曾旭.移动通信基站天线及接地防雷技术措施%Discussion on the antenna and grounding lightning protection technology of mobile communication base station[J].无线互联科技,2017,000(011):3-4.
[7]罗伟.新一代无线移动通信中宽带基站天线技术研究[D].电子科技大学,2012.
[8]王玖.新一代移动通信双极化基站天线单元设计[D].2015.
[9]张晓燕,杨高,王学仁,et al.一种运用在2G/3G移动通信频段的高性能基站天线[C]//2015年全国微波毫米波会议.0.
[10]戴源虎.移动通信基站天馈线安装工程施工与维护[J].建材与装饰,2018(15):298-299.
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