华为技术有限公司 丁建木 项利进
摘 要：本文从理论上分析了WCDMA系统中下倾角与小区容量的关系，并利用仿真结果揭示了下倾角与小区容量的内在联系。其中的分析方法是对WCDMA系统规划设计一个新的探索。
关键词：WCDMA 容量 天线下倾角
1 引言
WCDMA系统是一种可以提供大容量、高品质和多业务服务的第三代无线移动通信系统，与第二代系统TDMA比较，具有更高的频谱利用率。WCDMA系统一个显著的特点是相邻扇区间可以复用相同频率，提高了频谱利用率，并使软切换技术得以实现。同时，WCDMA作为典型的自干扰系统，小区的容量对于邻区干扰十分敏感。因此，在WCDMA系统中如何保证服务质量的前提下，设计合适的覆盖交叠区，获得最大的小区容量，将是一项重要而复杂的工作。
天线是无线通信系统的重要器件，天线的增益、方向图、高度、方位角、下倾角等参数直接影响无线信号的场强分布。在实际的工程中，天线下倾角做为控制小区覆盖范围的重要手段，在初期设计和后期优化都占有重要地位。研究天线下倾角对WCDMA系统容量的影响，将能保证系统在建网初期就获得良好的质量和容量，同时在后期优化中有的放矢，提高工作的效率。
本文首先设计一个仿真模型来分析小区容量与天线下倾角关系，然后通过系统仿真结果揭示下倾角如何影响小区容量，最后提出规划设计中根据网络需求设置天线下倾角的原则和方法。
2 WCDMA容量与下倾角关系分析
（一）天线的增益与下倾角
对于无线系统覆盖区域的任何一点，其接收功率都有：
（1）
其中， 为接收功率， 为基站发射功率， 为路径损耗， 为天线增益。
由于天线具有一定的方向性， 中的 为传播路径偏离天线主瓣（最大增益值）的角度，该角度与天线的下倾角直接有对应关系。在图一中， 为下倾角为0时传播路径偏离天线主瓣的角度， 为下倾角为 时传播路径偏离天线主瓣的角度。
（二）下倾角对下行容量影响分析
从WCDMA下行容量公式（具体见参考文献一），分析可知（，天线下倾角影响接收功率 ，从而影响邻区干扰因子 ，最终影响到小区的下行容量。
（三）下倾角对上行容量的影响
从WCDMA上行容量公式（具体见参考文献一），下倾角对上行容量的影响主要是通过邻区干扰因子 实现的，和下倾角对下行容量的影响基本原理相同。
3 仿真分析
从上面的分析可知，由于用户在小区随机分布，利用参考文献一中的公式来定量分析下倾角对小区上下行容量十分困难。因此，根据前文的分析构建仿真模型，通过仿真结果来获得下倾角与上下行容量的关系将是一条有效途径。
本次仿真系统由19个基站组成，每个基站配置为3×1；天线型号为Kathrein741794；传播模型为COST231-HATA；具体参数见下文表格。
假设理想功控条件下，利用Monte-Carlo的方法，在每个小区随机放置N个用户，进行n次快照，统计平均接入成功率；增加小区用户数N，当平均接入成功率降低到95%时，即为该条件下小区最大的容量。
在仿真中，在设置了密集城区环境条件下，统计了天线下倾角在不同站距下对小区的上下行链路用户数。
1）下倾角和小区容量存在一种类似抛物线的关系，基站距离给定的条件下，存在一个最佳的下倾角。（在图中每条曲线的最高点对应最佳下倾角）
2）下倾角对上下链路用户数量的影响基本一致，但是又有些区别，因此在规划的时候需要着重考虑受限的一方。
3）当站间距较小时，下倾角设置必须大，可以降低邻区干扰，降低软切换比例，从而增大小区的容量。
4）当站间距较大时，下倾角不能设置过大，否则小区边缘用户不容易接入，即引起上行覆盖受限。
4 结论
本文从理论上分析了下倾角与小区容量的关系，并利用仿真结果揭示了下倾角与小区容量的内在联系。在WCDMA系统中，由于采用同频复用，虽然通过软切换提高了切换的可靠性，但是对邻区干扰控制提出了更严格的要求。因此，在工程中如何设计合适的初始下倾角来提高工程效率、保证网络质量是十分重要的。利用华为公司的WCDMA仿真平台，能够容易地得到各种环境和条件下最佳的下倾角，极大地提高了移动通信网络工程设计能力，缩短了网络建设工期，是在WCDMA规划设计领域一个新的探索。
摘自 通信市场
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