故障天线定位与现场排查分析方法终版Word格式.docx
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60°
的主瓣范围内，且最强relev集中在0°
（主方向角）附近。
✓每个扇区的天线在最大辐射方向偏离±
60º
时到达覆盖边缘，需要切换到相邻扇区工作。
在±
的切换角域，方向图电平应该有一个合理的下降。
✓对于±
～90°
区域，由于切换带的存在，也会吸收一部分话务。
✓偏差主瓣方向±
90°
～180°
，没有话务吸收。
系统通过把天线水平辐射波形按照不同方向角度区间进行划分，分别是±
[0,15],[16,30],[31,60],[61,90],[91,120],[121,150],[151,180]共七个区间，通过不同区间的路测数据Rxqual，RxlevAverage，过覆盖指数，绝对通信距离多维度进行关联分析，定位故障问题以及天线覆盖异常点。
图1、系统原理示意图
2.2系统功能操作
路径：
在网优工作平台综合数据管理模块->
主菜单->
2G业务->
通用专题->
覆盖分析->
天线分析，按照下面步骤进行筛选操作，单击后便可分析。
1.设置时间、数据来源、业务类型等条件。
（注*时间日期跨度建议不超过1个月，待分析网格也不要一次选择太多，因为输入源数据量太大，系统分析速度会明显下降。
）
图2、系统截图
2.选择预存区域的网格，也可任意绘制区域。
图3、系统截图
3.在“2G业务”菜单下，选择“天线分析”功能，进行天线专题分析。
图4、系统截图
4.天线分析结束后，系统自动呈现“天线区间统计结果”总表，在总表内右击不同小区，再选择其他分析功能（下图），可进行天线辐射波形重建等分析。
图5、系统截图
软件分析功能包括：
◆天线覆盖区间化统计分析
◆天线覆盖仿真分析
◆天线辐射波形重建（图）
◆测试路段回放
◆天线覆盖异常统计
1.天线覆盖区间化统计分析
对天线水平波束上±
[0,15],[16,30],[31,60],[61,90],[91,120],
[121,150],[151,180]共七个区间进行统计分析，包括采样点比例、话音质差、C/I、TA、过覆盖指数、平均通信距离、站点密集指数等。
通过区间化分析，可以细化分析天线覆盖哪个方向上出现了过覆盖、质差、或者其他网络问题。
图6、区间化统计分析
2.天线辐射波形重建（图）
支持按Rxlev、通信距离、过覆盖指数、下行质差等六类统计指标分别以柱图、折线图建立关联分析图表，通过采样点Rxlev值在水平波束平面上的统计，实现天线辐射波形重建。
通过赋形重建，可以直观呈现天线辐射情况，是否出现增益下降、旁瓣信号泄露、前后比故障等问题。
图7、波束赋形重建
3.测试路段回放
右键快速定位小区及自动回放小区覆盖采样点。
图8、测试路段回放
4.天线覆盖异常统计
对主瓣弱覆盖、后瓣强度等九项天线问题进行统计。
图9、异常站点统计
2.3软件统计指标说明
2.3.1方向角偏差
覆盖方向偏差指服务小区与采样点位置的直线与该小区的方向角的最小夹角：
覆盖方向偏差角度θ=90－arctan（d_lat/d_lon）-DIR_cell
其中：
DIR_cell是小区天线方向角度，d_lon是样点与基站的经度距离，d_lat是样点与基站的纬度距离。
理论上对于3个小区的基站，一个小区的覆盖角度水平广度为120度，即相对于中心线的±
60度，所以如果覆盖方向偏差高于60度，那么存在背向或旁瓣覆盖的可能。
如果信号来自直放站而非基站直接信号，或者提供的小区方向角错误，可能出现结果不准确的情况，在后期的优化中，可以参照DT结果中的TA信息、以及直放站信息，确定小区的覆盖是否存在问题。
2.3.2区间/小区平均通信距离
采样点通信距离通过该采样点经纬度信息与主服小区经纬度信息进行计算得出。
区间平均通信距离即该区间内各采样点通信距离平均。
小区平均通信距离即该小区内各采样点通信距离平均。
2.3.3过覆盖指数
区间过覆盖指数是指各天线各角度区间内，以每个采样点与服务小区距离L为半径划分一个区域，在此区域内所有非服务小区站点与服务小区站点根据与该采样点的距离进行排序，距离越近，排序越高。
服务小区的排序数值则是该采样点的过覆盖指数，区间过覆盖指数则是该区间内全部采样点的过覆盖指数的平均值，小区过覆盖指数则是该小区内全部采样点的过覆盖指数的平均值。
区间过覆盖指数ā=（
n）/n
小区过覆盖指数α=（
n）/mm>
=n
其中，角度区间内有n个采样点，ān是该角度区间内，全部采样点的过覆盖指数平均。
小区共有m个采样点，α是该小区内，全部采样点的过覆盖指数平均。
详细见2.5.1章节的分析。
2.3.4区域站点密集指数
区域站点密集指数指服务小区为中心，三个最近基站的距离的平均值：
区域站点密集指数γ=（L1+L2+L3）/3*100
其中，L1、L2、L3分别为三个最近基站与服务小区基站的距离。
站点密集指数可以大致判断分析区域的无线环境状况，对于密集型城区区域，站点密集指数大概1.5~2.0之间；
对于普通大城区区域，站点密集指数大概在2~3.5之间；
对于普通中小城区区域，站点密集指数大概在3.5~4.5之间；
二郊区则在10以上（以上经验值基于对广州和中山的数据分析）。
小区过覆盖以及天线各角度区间过覆盖情况需要结合区域站点密集指数和过覆盖指数联合分析。
对于密集站点区域，信号覆盖比较复杂，如果只从过覆盖指数判断，容易造成错判误判，影响算法准确率。
2.4典型的天线故障类型及分析方法
2.4.1天线增益故障
在天线水平波束[-60°
60°
]的主瓣覆盖方向偏差角范围内的采样点进行赋形重建,对该区间采样点测量值Rxlev以及通信距离进行关联分析，示意图及算法如下：
图10、示意图
图11、增益故障分析流程
案例分析：
占用小区：
荔湾区委D3,网格4。
该小区在-60至-30度时，平均Relev<
-90dBm且伴随有质差采样点，平均距离约为780米。
图12、系统截图
图13、系统截图
图14、系统截图
2.4.2天线波瓣变形（旁瓣信号泄露）
[60°
150°
]覆盖方向偏差角范围内的采样点进行赋形重建,对该区间内采样点比例以及Rxqual进行关联分析，示意图及算法如下：
图15、示意图
图16、旁瓣信号泄露分析流程
越秀南D3，网格12。
在测试中旁瓣覆盖德政中路、万福路，在70至130度区间均有不同程度的质差采样点。
图17、系统截图
图18、系统截图
图19、系统截图
2.4.3天线前后比故障
[0°
30°
]和±
[150°
180°
]覆盖方向偏差角范围内的采样点进行赋形重建，对该区间内采样点比例、过覆盖指数、Rxlev以及Rxqual进行关联分析，算法如下：
图20、示意图
图21、前后比故障分析流程
一德路DF，网格12。
在测试中覆盖一德路，在[0,30]与[150,180]区间采样点较密集，且后瓣的覆盖较好，区间中平均话音质量也较差。
图22、系统截图
图23、系统截图
2.5天线覆盖异常分析
2.5.1理论分析
例如，某主服小区与采样点距离D主，以D主为半径的一个圆形区域内，有两个其他站点小区1和小区2，与采样点距离分别为D1和D2，且D1<
D2<
D主（D主排序第三），则该小区（或者该角度区间）内，小区过覆盖指数（区间过覆盖指数）为3。
小区（或者该角度区间）的过覆盖指数越高，说明该采样点距离主服小区距离越远，主服小区过覆盖可能性越大。
注意，排名结果不能保证百分百准确，因为计算的距离为采样点与基站之间的距离，不排除有的采样点使用了基站所属的直放站信号，而非基站直接信号，而直放站和基站的位置一般是不同的，从而发生了错误。
根据计算结果，出现明显过覆盖的小区，在后期的优化中，可以参照DT结果中的TA信息、以及直放站信息，确定小区是否存在过覆盖。
图24、过覆盖指数示意图
分别对GSM900和DCS1800进行不同过覆盖指数的Rxqual和Exlev关联分析：
过覆盖指数
频段
平均DLRXQUAL
平均DL
RXLEV（dBm）
样点数
占比
采样点与服务小区距离（km）
采样点与排名1小区的距离（km）
1
DCS1800
0.269
-69
265372
59.80%
0.266
-
2
0.353
-72
83908
18.91%
0.494
0.320
3
0.340
35966
8.10%
0.621
0.329
4
0.473
-74
18122
4.08%
0.849
0.377
5
0.502
10520
2.37%
0.862
0.341
6
0.624
6199
1.40%
0.967
7
0.363
-75
5377
1.21%
1.132
8
0.651
3730
0.84%
1.309
0.405
9
0.467
-76
2840
0.64%
1.336
0.376
10
0.524
2024
0.46%
1.178
0.317
11
0.689
1579
0.36%
1.401
0.398
12
0.616
2222
0.50%
1.484
0.332
13
0.586
1725
0.39%
1.461
0.316
14
1.299
-79
870
0.20%
1.631
0.307
15
1.976
-82
793
0.18%
1.668
0.348
>
=16
2.318
-83
2550
0.57%
1.953
0.325
Gsm900
0.588
-65
162409
0.36
0.900
48620
17.90%
0.65
1.210
25421
9.36%
0.80
0.46
1.304
-73
12178
4.48%
0.90
0.45
1.326
7938
2.92%
0.99
0.43
1.612
-70
5774
2.13%
0.96
0.40
1.764
2280
1.19
0.32
1.569
1407
0.52%
1.28
0.38
1.749
1648
0.61%
1.29
1.951
910
0.34%
1.43
0.41
2.151
-77
490
1.73
0.44
2.475
448
0.16%
1.63
2.589
384
0.14%
1.91
2.826
230
0.08%
1.23
0.53
2.764
-80
461
0.17%
2.40
0.25
2.747
-78
991
2.46
0.58
表1、不同过覆盖指数的Rxqual和Exlev关联分析
图25、不同过覆盖指数的Rxqual和Exlev关联分析
图26、不同过覆盖指数不理分析
DCS1800和GSM900的下行RxQual随着过覆盖指数的增大，均有上升的趋势。
当过覆盖指数为4的时候，平均下行RxQual为过覆盖指数1的2倍，说明在地理上，非最佳服务小区覆盖对于RxQual的影响是非常大的。
2.5.2主瓣过覆盖
在[-60°
]覆盖方向偏差角范围内的采样点进行赋形重建,对该区间内采样点比例、过覆盖指数以及Rxqual进行关联分析，算法如下：
图27、主瓣过覆盖分析流程
堑口码头D3，网格12。
在解放南路附近过覆盖指数较高，在约-20度覆盖处平均话音质量波动较大，且出现质差毛刺的情况。
图28、系统截图
图29、系统截图
2.5.3旁瓣过覆盖
图30、旁瓣过覆盖分析流程
堑口码头D1，网格12。
在测试中旁瓣覆盖解放南路、长堤大马路，该处为站点密集区域，过覆盖指数较高。
图31、系统截图
图32、系统截图
图33、系统截图
2.5.4后瓣过覆盖
图34、后瓣过覆盖分析流程
酒都大厦AA，网格12。
在测试中覆盖诗书路、纸行路、惠福西路，覆盖范围较广，存在后瓣覆盖情况，且在诗书路过覆盖系数较高。
图35、系统截图
图36、系统截图
图37、系统截图
三、现场排查方法
3.1现场排查方法流程图
系统定位故障天线后，组织现场扫频排查或者路测分析，进行故障天线替换或者覆盖优化。
流程如下：
图38、现场排查方法流程图
3.2现场扫频排查
3.2.1基本思路
图39.标准天线波瓣
标准天线覆盖性能具有以下基本指标：
Ø
前后比：
主瓣（0±
60）强度/后瓣（180±
30）强度=25dB
旁瓣抑制：
60）强度/旁瓣（0±
60～150）强度=12dB
现场扫频排查法的基本思路是采用TEMS或其它的扫频设备进行单站环绕测试，通过滤波算法和雷达图快速还原测试场强轨迹，通过图形观察三个小区在同一个测试点的场强，对比分析天线前后比、旁瓣抑制等性能指标判断其覆盖性能。
图40.赋型测试示例图
由上图所示，我们利用雷达图还原在实际应用场景中测试场强轨迹（以下简称赋型图）。
由于阻挡反射及信号波动等因素，我们得到的波瓣图并不是一条平滑的曲线（只是一条快衰落特性曲线），但从整体（360度）的变化趋势角度，同样可以直观地判断各付天线的波瓣特性。
当赋型图具备以下标准时，我们认为该小区的天线波瓣正常（如上左图）：
①前后比合格（＞25dB）。
以第二小区（红色曲线）为例，其方位角为N120，其主轴方向正好是另外两个小区的后瓣方向（主轴角度±
120）。
信号强度相差明显＞25dB。
②同站小区有效覆盖面（切换点）基本上都达到120度左右，即信号交界点落在两小区方位夹角的平分线上。
小区方位角正好对应该小区信号的最大相对值。
3.2.2相对波瓣图的原理
任意一个测试点上小区信号电平为：
接收信号电平=B载波功率－合成器损耗－馈跳线损耗+天线增益－路损+波瓣角度特性
在理想的模式下，假设同站各个小区B载波功率相同、采用同类型合成器、同样长度的馈线、同类型的天线、相对于同一个测试点而言具有相同的路损，则：
接收信号电平（1区）－接收信号电平（2区）=波瓣角度特性（1区）－波瓣角度特性（2区）
接收信号电平（2区）－接收信号电平（3区）=波瓣角度特性（2区）－波瓣角度特性（3区）
接收信号电平（3区）－接收信号电平（1区）=波瓣角度特性（3区）－波瓣角度特性（1区）
图41.原理图
（1）
如图5所示，2区（N120）在测试点的信号为主瓣信号，1区（N0）在测试点的信号为旁瓣信号，3区（N240）在测试点的信号为后瓣信号。
其信号强度关系理想场景下应该是：
SS2－SS1≥12dB；
SS2－SS3≥25dB。
3.2.3测试线路选择
（1）测试距离
以垂直主瓣覆盖为选取原则：
对于郊外基站，以站高30米，下倾角为0度计，下半功率落地点为263米，上半功率点不落地。
所以测试路径选择距离基站300米以上，可以确保测试路径属于主瓣覆盖范围。
对于城区基站，以站高25米，下倾角7度计，下半功率落地点为104米，上半功率落地点为2864米。
所以测试路径选择距离基站100米以上，可以确保测试路径属于主瓣覆盖范围。
（2）测试路径
原则：
围绕基站一周路径中每一度只有一个测试点
波瓣赋形图是一条信号电平——角度关系曲线，所以测试时也必须保证一个角度只有一个测试点，有时因基站周边没有合适路径，将会出现某段路径为指向基站的线段，路径不闭合。
上述情况将造成某一个角度上有两个以上的测试点，在处理时需要进行分析，保留同一角度范围内最大距离的测试点数据，舍弃其他测试点数据。
图42.测试点的选择
相同的路径，可以重复往返多次进行测试，完整的波瓣图需要360组数据，按手机扫频速度（每5秒一次）计算，一周扫频的时间需要5*360=1800秒，即半小时，有时由于路径太小或开车的原因，完成一周只需几分钟时间，此时可以在同样的路径上重复一至多次的扫频测试。
3.2.4测试流程
图43.测试流程
3.2.5影响波瓣图的因素
（1）测试路径太近或太远，造成零点或垂直副瓣覆盖
图44.S江畔花园波瓣还原图
如图7示为近端测试产生的波瓣图：
只有N220方向属于垂直主瓣，相应的第2小区才有明显强度优势。
其他测试点，如N320、N270方位都处理垂直副瓣与零点位置，没有明显主覆盖小区。
因此造成该现象的根本原因是天线的零点填充不足。
图45.不同波瓣信号分布情况
如图所示，主轴夹角约12度左右、以及30～50度之间仍然存在明显的覆盖盲点。
所以基站附近的手机，即使不移动时，也可能出现同站多个小区间的频繁切换行为或者灯下黑的现象，这些对网络质量都有较大的影响。
因此必须尽量保证测试距离不能太近。
图8为近端测试产生的波瓣图：
（2）建筑反射造成的“泄漏”与“前后比”不足
天线主要由振子、馈电线路、反射板、移相器构成，除了机械性损坏或结构性缺陷之外，成品天线本身不可能存在泄漏与前后比不足的覆盖缺陷。
大量的泄漏与前后比不足，有可能来自于反射。
如下图9所示，第一小区（N30）正前方为一铝制广告牌，造成其后瓣方向（N210～230）区间的信号相对突起，即后瓣泄漏。
图46.S环保局反射案例
（3）载波信号跳变与多径信号叠加
由于载波输出信号本身存在波动，同一测试点由于多径信号叠加效应，也将引起同一个测试位置上多次测试时信号强度不一致，所以必须对扫频信号进行“滤波处理”，我们的处理办法是对10秒内的信号进行第一次“平滑处理”。
在生成波瓣图之前，再进行第二次“平滑处理”。
图47.信号“平滑”滤波
（4）天馈系统的驻波比问题
VSWR非告警范围：
1.2～1.5之间，对应回损RL介于：
20～14dB之间。
辐射效率TP介于99%～96%之间，即有效辐射电平相差≤1dB.不会影响波瓣图。
而对于极端的VSWR，系统已驱动告警。
（5）天馈近端损耗与主载波功率
当不同小区采用不同的CDU以及不同的馈线长度时，天线实际输入功率会受到相关的影响，如爱立信合路器类型中的CDUC、CDUD，损耗相差为1dB；
LCF5-50A型馈线损耗为：
0.043dB/米。
当不同小区采用不同的CDU以及不同的馈线长度时，将有一定的影响。
所以在判断某小区天线是否弱覆盖时，要考虑这个因素。
在现网小区中，网优人员为达成某种目标：
如话务调整、覆盖调整，而将同站不同小区之间的输出功率进行较大幅度的差异化处理，如下图例：
第2小区PWRB=45dBm，平均电平=-74dBm。
而第3小区PWRB=43dBm，平均电平=-70dBm，本站各小区各点都处于垂直主瓣覆盖范围。
说明第2小区辐射效率低（弱覆盖）。
需更换天线。
图48.MMI禾联村基站信号分布
3.2.6案例分析
图49.S进修学校波瓣还原图
三个小区的覆盖方向与标称方位角基本一致，可以说明天线方位角安装基本符合设计要求没有交叉错误或鸳鸯接法错误。
第一小区（N30）主覆盖方向的测试点与天线主轴的垂直夹角为-8.2度，按半功率角13度（即下半功率角为6.5度）分析，此测试点处于第一小区主轴与下副瓣零点之间（接近主瓣信号）其强度相对于第二、三小区的水平旁瓣信号大1
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