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摘 要：本文從理論上分析了WCDMA系統(tǒng)中下傾角與小區(qū)容量的關(guān)系，并利用仿真結(jié)果揭示了下傾角與小區(qū)容量的內(nèi)在聯(lián)系。其中的分析方法是對WCDMA系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計一個新的探索。
關(guān)鍵詞：WCDMA 容量 天線下傾角
1 引言
WCDMA系統(tǒng)是一種可以提供大容量、高品質(zhì)和多業(yè)務(wù)服務(wù)的第三代無線移動通信系統(tǒng)，與第二代系統(tǒng)TDMA比較，具有更高的頻譜利用率。WCDMA系統(tǒng)一個顯著的特點是相鄰扇區(qū)間可以復(fù)用相同頻率，提高了頻譜利用率，并使軟切換技術(shù)得以實現(xiàn)。同時，WCDMA作為典型的自干擾系統(tǒng)，小區(qū)的容量對于鄰區(qū)干擾十分敏感。因此，在WCDMA系統(tǒng)中如何保證服務(wù)質(zhì)量的前提下，設(shè)計合適的覆蓋交疊區(qū)，獲得最大的小區(qū)容量，將是一項重要而復(fù)雜的工作。
天線是無線通信系統(tǒng)的重要器件，天線的增益、方向圖、高度、方位角、下傾角等參數(shù)直接影響無線信號的場強(qiáng)分布。在實際的工程中，天線下傾角做為控制小區(qū)覆蓋范圍的重要手段，在初期設(shè)計和后期優(yōu)化都占有重要地位。研究天線下傾角對WCDMA系統(tǒng)容量的影響，將能保證系統(tǒng)在建網(wǎng)初期就獲得良好的質(zhì)量和容量，同時在后期優(yōu)化中有的放矢，提高工作的效率。
本文首先設(shè)計一個仿真模型來分析小區(qū)容量與天線下傾角關(guān)系，然后通過系統(tǒng)仿真結(jié)果揭示下傾角如何影響小區(qū)容量，最后提出規(guī)劃設(shè)計中根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求設(shè)置天線下傾角的原則和方法。
2 WCDMA容量與下傾角關(guān)系分析
�。ㄒ唬┨炀�的增益與下傾角
對于無線系統(tǒng)覆蓋區(qū)域的任何一點，其接收功率都有：
（1）
其中， 為接收功率， 為基站發(fā)射功率， 為路徑損耗， 為天線增益。
由于天線具有一定的方向性， 中的 為傳播路徑偏離天線主瓣（最大增益值）的角度，該角度與天線的下傾角直接有對應(yīng)關(guān)系。在圖一中， 為下傾角為0時傳播路徑偏離天線主瓣的角度， 為下傾角為 時傳播路徑偏離天線主瓣的角度。
�。ǘ┫聝A角對下行容量影響分析
從WCDMA下行容量公式（具體見參考文獻(xiàn)一），分析可知（，天線下傾角影響接收功率 ，從而影響鄰區(qū)干擾因子 ，最終影響到小區(qū)的下行容量。
（三）下傾角對上行容量的影響
從WCDMA上行容量公式（具體見參考文獻(xiàn)一），下傾角對上行容量的影響主要是通過鄰區(qū)干擾因子 實現(xiàn)的，和下傾角對下行容量的影響基本原理相同。
3 仿真分析
從上面的分析可知，由于用戶在小區(qū)隨機(jī)分布，利用參考文獻(xiàn)一中的公式來定量分析下傾角對小區(qū)上下行容量十分困難。因此，根據(jù)前文的分析構(gòu)建仿真模型，通過仿真結(jié)果來獲得下傾角與上下行容量的關(guān)系將是一條有效途徑。
本次仿真系統(tǒng)由19個基站組成，每個基站配置為3×1；天線型號為Kathrein741794；傳播模型為COST231-HATA；具體參數(shù)見下文表格。
假設(shè)理想功控條件下，利用Monte-Carlo的方法，在每個小區(qū)隨機(jī)放置N個用戶，進(jìn)行n次快照，統(tǒng)計平均接入成功率；增加小區(qū)用戶數(shù)N，當(dāng)平均接入成功率降低到95%時，即為該條件下小區(qū)最大的容量。
在仿真中，在設(shè)置了密集城區(qū)環(huán)境條件下，統(tǒng)計了天線下傾角在不同站距下對小區(qū)的上下行鏈路用戶數(shù)。
1）下傾角和小區(qū)容量存在一種類似拋物線的關(guān)系，基站距離給定的條件下，存在一個最佳的下傾角。（在圖中每條曲線的最高點對應(yīng)最佳下傾角）
2）下傾角對上下鏈路用戶數(shù)量的影響基本一致，但是又有些區(qū)別，因此在規(guī)劃的時候需要著重考慮受限的一方。
3）當(dāng)站間距較小時，下傾角設(shè)置必須大，可以降低鄰區(qū)干擾，降低軟切換比例，從而增大小區(qū)的容量。
4）當(dāng)站間距較大時，下傾角不能設(shè)置過大，否則小區(qū)邊緣用戶不容易接入，即引起上行覆蓋受限。
4 結(jié)論
本文從理論上分析了下傾角與小區(qū)容量的關(guān)系，并利用仿真結(jié)果揭示了下傾角與小區(qū)容量的內(nèi)在聯(lián)系。在WCDMA系統(tǒng)中，由于采用同頻復(fù)用，雖然通過軟切換提高了切換的可靠性，但是對鄰區(qū)干擾控制提出了更嚴(yán)格的要求。因此，在工程中如何設(shè)計合適的初始下傾角來提高工程效率、保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量是十分重要的。利用華為公司的WCDMA仿真平臺，能夠容易地得到各種環(huán)境和條件下最佳的下傾角，極大地提高了移動通信網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計能力，縮短了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工期，是在WCDMA規(guī)劃設(shè)計領(lǐng)域一個新的探索。
摘自 通信市場
