¿Qué es Tilt Eléctrico y Mecánico de la Antena (y cómo lo usa)?

Escrito por leopedrini jueves, 13 de octubre de 2011 16:09:00 Categories: Curso
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La eficacia de una red celular depende directamente de una correcta configuración y adaptación de sistemas radiantes: sus antenas de transmisión y recepción.

Y una de las principales optimizaciones del sistema se basa en el ajuste correcto de la bascula de la misma, o pendiente de la antena con relación a un eje. Con el tilt, dirijamos irradiación más abajo (o superior), concentrando la energía en la nueva dirección que desee.

Cuando la antena está inclinada hacia abajo, lo llamamos 'downtilt', que es el uso más común. Si el inclinación es hacia arriba (casos muy raros y extremos), que llamamos 'uptilt'.

 

 

Nota: Por esta razón, cada vez que nos referimos en adelante a tilt este tutorial vamos a estar hablando de 'downtilt'. Cuando se hace referencia específicamente a 'uptilt', vamos a utilizar esta nomenclatura explícitamente.

El tilt se utiliza cuando queremos reducir las interferencias y / o cobertura, de manera que cada célula sólo cumple con su área proyectada.

 

¿Aunque este es un tema complejo, vamos a tratar de comprender en un simple manera cómo funciona todo esto?

Nota: Todas las telecomHall artículos están escritos originalmente en Portugués. A continuación se hacen traducciones en Inglés y Español. Como nuestro tiempo es escaso, sólo se producen varios errores de ortografía (que utilizar el traductor automático, y sólo entonces hacer una revisión final). Pedimos disculpas, y contamos con su comprensión de nuestro esfuerzo. Si usted quiere contribuir traduciendo / corregir una de estas lenguas, o incluso uno nuevo, por favor comuníquese con nosotros: contacto.

 

Antes: diagrama de radiación de antena

Antes de hablar de tilt, es necesario hablar de otro concepto muy importante: los diagrama de radiación de antena.

El diagrama de irradiación de antena es una representación gráfica de cómo se propaga la señal a través de esa antena, en todas las direcciones.

Es más fácil de entender por ver un ejemplo de un diagrama 3D de una antena (en este caso, una antena direccional con apertura horizontal de 65 grados).

 

La representación simplificada muestra la ganancia de la señal en cada una de estas direcciones. Desde el punto central de un eje X, Y y Z, tenemos la ganancia indicada en todas las direcciones.

Si nos fijamos en el diagrama de la antena 'desde arriba' y también 'aparte', veríamos algo parecido a la que se muestra a continuación.

 

Estos son los diagramas horizontales (vistos desde arriba) y Vertical (vista desde el lado) de la antena.

Pero a pesar de este avance es bueno para comprender mejor el tema, en la práctica no trabajar con diagramas 3D y sí con la representación en 2D.

La misma antena arriba, entonces pueden representarse como sigue.

 

Normalmente los diagramas tienen filas y números que nos ayude a verificar el comportamiento exacto de cada una de las direcciones.

  • Las rectas nos dice la dirección (azimut) – como los números 0, 90, 180 y 270 en las cifras anteriores.
  • Y las 'curvas' o 'círculos' nos indica la ganancia en esa dirección (por ejemplo, el círculo mayor te dice donde la antena logra una ganancia de 15 db).

De acuerdo con el tilt aplicado, entonces tendremos un modificado este diagrama, es decir, afectan el área de cobertura. Por ejemplo, si inclinarmos la antena arriba con 10 grados de tilt eléctrico, los diagramas son como se muestra a continuación.

 

El más importante aquí es entender bien este 'concepto' y ser capaz de 'ver' el modelo en 3D, desde diagramas Horizontal y Vertical.

 

Ahora sí, ¿qué es tilt?

Ahora, podemos hablar específicamente acerca de tilt. Vamos a comenzar evocando lo que es tilt de una antena, y cuál es su propósito.

El tilt representa la inclinación, o ángulo da antena en relación con el eje.

 

Como hemos visto, cuando aplicamos tilt, hemos cambiado el diagrama de radiación de la antena.

Una antena estándar, sin tilt, el diagrama se formó como podemos ver en la figura siguiente.

 

Hay dos tipos de tilt (que pueden aplicarse juntos): tilt eléctrico y tilt mecánico.

El tilt mecánico es muy fácil ser entendido: inclinación de la antena, a través de accesorios específicos en la misma, sin cambiar la fase de la señal de entrada, se modificación el diagrama (y, en consecuencia, las direcciones de propagación de la señal).

 

En el caso de tilt eléctrico, modificación del diagrama se obtiene de la modificación de las características de la fase de señal de cada elemento de la antena, como se ve a continuación.

 

Nota: el tilt eléctrico puede ser un valor fijo, o puede ser variable, generalmente ajustado a través de un accesorio como una varilla o perno con marcas. Este ajuste puede ser manual o remoto, en el último caso se conoce como 'RET' (Remote Electrical Tilt) – generalmente un pequeño motor conectado al tallo/regulador de tornillo hace el trabajo de ajuste del tilt.

Sin duda la mejor opción es usar antenas con tilt eléctrico variable, con la posibilidad de ajuste remoto, tal como se da mucha más flexibilidad y facilidad para el optimizador.

Sin embargo, estas soluciones son generalmente más caras, y por lo tanto, son más comunes las antenas con tilt eléctrico 'manual' variable.

Por lo tanto, si no tienes el presupuesto para antenas con RET, elegir al menos antenas con tilt eléctrico variable manual – sólo cuando no tienen opción a elegir por antenas con tilt eléctrico fijo.

 

Cambios en los diagramas de radiación: depende del tipo de tilt

Hemos visto que cuando aplicamos tilt (eléctrico o mecánico) a una antena, tenemos cambio de propagación de la señal, porque cambiar el diagrama había irradiada 3D como se analizó anteriormente.

Pero esta variación es diferente dependiendo del tipo de tilt eléctrico o mecánico. Por lo tanto, es muy importante comprender cómo se ve afectada la señal irradiada en cada caso.

Explicar estos efectos a través de cálculos y definiciones de db, nulo y ganancias en el diagrama es posible. Pero las siguientes figuras muestran mucho más simplificado, como apertura horizontal se comporta cuando aplicamos tilt eléctrico y mecánico.

Ver cómo resulta el diagrama de irradiación Horizontal a una antena con apertura horizontal de 90 grados.

 

Por supuesto, dependiendo de la abertura horizontal, tendremos otras figuras. Pero la idea, o el 'comportamiento' es el mismo. A continuación, tenemos el mismo resultado para una antena con apertura horizontal de 65 grados.

 

Nuestro objetivo con las fotos anteriores es que entiendas cómo cada tipo de tilt afecta el resultado final en cobertura: uno de los objetivos más importantes de este tutorial.

Pero la mejor manera de comprobar este concepto en la práctica es comprobando la cobertura final que cada una produce.

Para ello y, a continuación, vamos a tomar como una referencia y una simple predicción de muestra de células. (Estos resultados también podrían obtenerse por medio de drive test detallados en el área de cobertura de la celda).

 

Entonces nos generará más 2 predicciones: el primero solo con tilt eléctrico 8 grados. Y el segundo sólo tilt mecánico 8 grados.

 

Analizando los diagramas para ambos tipos de tilt, así como los resultados de las predicciones (estos resultados también se ha comprobado en las medidas de drive test) nos dimos cuenta que:

Con tilt mecánico, se reduce el área de cobertura en dirección central, pero el área de cobertura en las direcciones laterales son mayores.

Con tilt eléctrico, el área de cobertura sufre una reducción uniforme en la dirección del azimut de la antena, es decir, la ganancia se reduce uniformemente.

Conclusión: las ventajas de un tipo de tilt respecto a otro, a continuación, están directamente vinculadas a su aplicación, cuando una de las dos funciones anteriores es deseado, requerido.

Pero en General, el concepto básico de aplicación de tilt es que cuando aplicamos tilt a una antena, hemos mejorado la señal en zonas cercanas al sitio y pioramos (cobertura reducida) en lugares más remotos. En otras palabras, cuando nos estamos ajustando el tilt que buscamos un signo tan fuerte como sea posible en las áreas de interés (donde el tráfico debe ser tomado) y del mismo modo, un signo de lo más débil posible más allá de las fronteras de la celda.

Por supuesto todo depende las 'variables' implicadas como ángulo de inclinación, altura y tipo de antena y también de la topografía y los obstáculos existentes.

Aproximadamente, pero que puede ser utilizada en la práctica, los ángulos de inclinación pueden estimarse a través de una forma sencilla de calcular el ángulo vertical entre la antena y el área de interés.

En otras palabras, elegimos un ángulo de inclinación de tal manera que las áreas de cobertura deseada son como diagrama vertical.

Es importante comparar:

  • el ángulo de la antena hacia el área de interés;
  • el diagrama vertical de la antena.

También debemos tener en cuenta los valores nulos de antena. Estos puntos nulos en diagramas de antena no deben estar dirigidos en áreas importantes.

Como fórmula básica, tenemos:

 

Angle = ArcTAN (Height / Distance)

Nota: la altura y distancia deben estar en la misma unidad de medida.

 

Recomendaciones

La principal recomendación a seguir en la aplicación de tilts, es usar con precaución. Aunque el tilt reducir las interferencias, también puede reducir la cobertura, especialmente en lugares indoor.

Es decir, deben hacerse los cálculos para predecir el resultado y si eso significa pérdida de cobertura, debe ser reevaluado el tilt.

Es una buena práctica para definir algunos mismos valores típicos (predeterminado) de tilt para ser aplicado en la red, variando únicamente sobre la base de la región, tamaño estándar, alturas de celda y tipos de antenas.

Se recomienda que estos valores no son demasiado agresivos: es mejor comenzar con pequeño tilt en todas las células y luego ir realice los ajustes necesarios para mejorar la cobertura/interferencias.

En el caso de tilt mecánico, recuerde que la apertura horizontal es más amplia hacia los lados, que puede representar un problema en C / me proporción en relación a la cobertura de los vecinos de las células.

Siempre hacer una verificación, después de cambiar cualquier tilt, por menos de lo que ha sido. Esto significa evaluar la cobertura y calidad en el área de la celda ha cambiado y también en la región afectada. Recuerde siempre que un problema puede haber eliminado... pero otra puede haber surgido

 

Documentación

La documentación es una actividad muy importante en todas las actividades del área de las telecomunicaciones. Pero esta importancia es aún mayor cuando hablamos de documentación del sistema radiante (incluidos los tilts).

Es muy importante saber exactamente 'qué' que tenemos actualmente en cada célula de la red. E igualmente importante, a saber 'por qué' dado valor ha cambiado, o optimizado.

Profesionales que no siguen esta regla a menudo puede realizar modificaciones redundantes por varias razones: simplemente porque los cambios no fueron debidamente documentados.

Por ejemplo, si se aplicó tilt para quitar la señal interferente de un cliente importante, el mismo debería volver al valor original cuando se fija el plan de frecuencias.

Outro caso por exemplo é se o tilt foi aplicado devido a problemas de congestionamento. Após o setor ser ampliado (TRX, Portadoras, etc…), esse tilt deve retornar ao valor anterior, alcançando uma maior área de cobertura geral, e consequentemente, gerando maior receita.

Otro caso aún es cuando tenemos la activación de un nuevo sitio: todos los sitios vecinos deben ser reevaluó – à tilt y también azimutes.

Está claro que cada caso debe evaluarse de acuerdo a sus características y sólo entonces decidir poner fin a los valores de tilt. Por ejemplo, si hay un obstáculo grande como un edificio en frente de una antena, aumento del tilt podría acabar eliminando completamente el señal.

En todos los casos, debe prevalecer el sentido común, evaluando el resultado a través de todas las herramientas posibles y cálculos (como predicciones) como recogida (Drive Test) y KPI's.

 

Valores prácticos

Como dio cuenta, não hay una regla, o el valor predeterminado para los tilts de una red.

Pero teniendo en cuenta los valores más encontradas en la práctica, los valores razonables son:

  • Ganancia de 15 dBi: tilt entre 7 y 8 grados (siendo 8 grados a pequeñas células).
  • Ganancia de 18 dBi: tilt entre 3,5 y 4 grados (de nuevo, siendo 4 grados a pequeñas células).

Estos son valores equivale a aproximadamente 3 a 5 dB de pérdida en el horizonte.

Nota: el valor default de tilt es ligeramente mayor en las células menor porque estos son células están en zonas más densas, y una pérdida de cobertura ligeramente más pequeña no tendrá tanto efecto como en células más grandes. Y en los casos de células muy pequeñas, el tilt es prácticamente obligatorio, de lo contrario corremos el riesgo de crear áreas de muy poca cobertura en los bordes del mismo debido a los valores nulos de la antena.

Es más fácil de controlar una red cuando todas las celdas tienen aproximadamente el mismo valor en casi todas antenas: con un valor pequeño o incluso sin tilt aplicado a todas las celdas, tenemos una pérdida de cobertura casi insignificante y un buen nivel de C/I.

Por lo tanto, podemos preocuparse y concentrarse únicamente las celdas más problemáticas.

Cuando se aplican tilts en antenas, hacer de forma estructurada, de pasos 2 o 3 grados: documento y acorde este con su equipo.

Como ya se mencionó, el tilt es variado a menudo a través de la mecánica ajuste de dispositivos (1) y (2) que sujetan las antenas para soportes.

 

El tilt eléctrico puede ser variado por ejemplo a través de varillas o tornillos, normalmente se encuentra en la parte inferior de la antena, que si bien está siendo desplazada, definen una inclinación correspondiente a la antena.

 

Por ejemplo en la figura anterior, tenemos una antena dual (dos bandas de frecuencia), y por supuesto, 2 Barrales (1) y (2) se mueven y tienen una pantalla pequeña (3) que indica el tilt eléctrico correspondiente: uno para cada banda.

 

 

Y ¿cuáles son las aplicaciones?

En las definiciones hasta ahora, ya ha sido vistas pueden darse cuenta de que las aplicaciones son numerosas, cómo minimizar superposición no deseados de celdas vecinas, por ejemplo, mejorar las condiciones de handover. También aplicará el tilt para eliminar interferencias en y aumento de la capacidad de tráfico y también en casos donde queremos cambiar el tamaño de ciertas células, por ejemplo cuando inserta una nueva célula.

 

En pocas palabras: lo más importante es entender el concepto, o el efecto de cada tipo de tilt, para poder aplicar la mejor manera posible en cada situación.

 

 

Consejos finales

El tema que involucra tilt es mucho más amplio que intentamos demostrar aquí hoy, pero creemos que es suficiente para comprender los conceptos básicos.

Una sugerencia final es para la aplicación de inclinaciones en antenas con más de una banda.

Esto es porque en bandas de frecuencias diferentes, tenemos pérdidas de propagación diferentes. Por esta razón, antenas que permiten más que una banda tiene diagramas de propagación diferentes y por encima de todo, diferentes ganancias e rangos de tilt eléctrico.

Y ¿cuál es el problema?

Bien, supongamos como ejemplo una antena que tiene la banda X, menor y una banda Y, más alta.

Analizar las características de esta antena específica, verá que los rangos de tilt eléctrico son diferentes para cada banda.

Por ejemplo, puede tener para la misma antena dual:

  • Banda X: tilt eléctrico variable, de 0 a 10 grados.
  • Banda Y: tilt eléctrico variable, de 0 a 6 grados.

La ganancia de la banda inferior es siempre inferior, más o menos 'compensación' la pérdida menor que esta banda tiene en relación entre sí. De esta manera, hemos logrado un área de cobertura aproximadamente igual en ambas bandas, naturalmente cuando usamos 'equivalente' de tilts.

Está bien, pero en el ejemplo anterior, el tilt máximo es de 10 y 6. ¿Lo que podría inclinar equivalente?

La punta es esto: siempre prestar atención a la correlación de tilts entre antenas con más de una banda que se transmiten!

La sugerencia es mantener una tabla auxiliar, con la correlación de estos valores predefinidos.

Así, el tilt eléctrico para una celda determinada:

  • Banda X ET=0 (ninguno tilt), a continuación Banda Y ET=0 (ninguno tilt). Ok.
  • Banda X ET=10 (tilt máximo), a continuación Banda Y ET=6 (tilt máximo). Ok
  • Banda X ET=5. ¿Y allí? Por correlación, Banda Y ET=3!

Evidentemente, esta relación no siempre es una regla, porque depende de cada banda, diagramas y cómo cada uno de ellos llegará a las áreas de interés.

Pero sirve como cuidado de no terminar aplicando el máximo tilt en una banda (Y ET = 6) y el 'mismo' (ET X = 6) en la otra banda, porque aunque tienen el mismo valor, son realmente no 'equivalentes'.

Después de establecer esta tabla de correlación para sus antenas, distribuir el mismo para los equipos de antenistas: así, cuando en el campo, donde tienen a cambio una inclinación de una banda ya saben el aproximado automáticamente el inclinación que debe ajustarse en el otro (s).

 

 

¿Y cómo comprobar los cambios?

También hemos dicho anteriormente que los controles o los efectos de los ajustes de inclinación pueden comprobarse de diversas maneras, como a través de la unidad de prueba, predicciones de techo, las mediciones en las áreas de interés, o también a través de contadores de indicadores de performance o KPI.

Específicamente en relación con las verificaciones a través de los contadores de performance, además de indicadores directamente afectados, una forma de verificación interesante y eficiente es a través de contadores de distancia.

El GSM por ejemplo, tenemos indicadores de TA (número de MR por TA, número de error de enlace de Radio por TA).

Nota: hablamos TA aquí en telecomHall y si tiene más interés en el tema, haga clic aquí para leer el tutorial.

Comprobación de ese tipo es muy fácil de hacer, y los resultados pueden evaluarse claramente.

Por ejemplo, podemos tener el efecto de una verificación de tilt aplicado a una celda en particular a través de contadores tratadas en una hoja de cálculo de Excel.

 

A través de información de TA para cada celda, sabemos hasta qué punto se alcanza la cobertura de cada uno. Así, después de que cambiamos una inclinación particular, simplemente exportar los datos nuevos de KPI (TA) y comparar la nueva zona de cobertura (y también las nuevas distribuciones y concentraciones de tráfico).

Otra forma, tal vez incluso más interesante, es tratar estos datos en un programa de GIS, por ejemplo en Google Earth. De los datos de la tabla de contadores y una tabla auxiliar con la información física de sectores (cellname, coordenadas, Azimut) puede han resultado mucho más detallados, permitiendo comprobar así resultado preciso.

 

Varios otro información interesante puede obtenerse desde el anterior informe (mapa).

Al hacer clic en algún lugar, tenemos la misma información de tráfico. La leyenda de colores también en asistencias en esta tarea. Por ejemplo, en las regiones alrededor de los puntos rojos, tenemos un tráfico entre 40 y 45 Erlangs. En la misma lógica, luz amarillos puntos entre 10 y 15 Erlangs resultantes de acuerdo con la leyenda: haga clic y se puede ver que en esa ubicación particular, tenemos 12,5 Erlangs.

 

Otra pieza de información que ofrece valor, también obtenido haciendo clic en cualquier punto, es el porcentaje de tráfico en esa ubicación específica. Por ejemplo, en el punto amarillo nos hemos clic o 12,5 Erlangs o 14% de un total de 88.99 Erlangs / celda (agregando todos los puntos).

 

También tenemos como información interesante, verificación de lugares lejanos, donde tenemos el tráfico del sitio. En el análisis, el diseñador debe tener en cuenta si la cobertura es rural o no. Si una cobertura rural, puede mantenerse (depende de la estrategia de la empresa). Tales casos ya en sitios ubicados en las ciudades, son más probable señal espuria y deben eliminarse, por ejemplo con la introducción de tilt!

 

Obtener mapas y tablas de procesado es objeto de nuestro siguiente tutorial 'Hunter GE TA', pero no complicados obtener manualmente: principalmente los datos en Excel, que ya permiten extraer suficiente información y ayuda.

 

Conclusión

 

Hoy que sabemos que las principales características de tilts aplicados a antenas.

Una buena elección de inclinaciones mantiene los niveles de injerencia de la red bajo control y por consiguiente proporciona mejores resultados.

La aplicación de tilt siempre da como resultado una pérdida de cobertura, pero lo que uno siempre debe tener en cuenta es si la cobertura reducida debe ser o no!

Conociendo bien el concepto de tilt y sobre todo comprender los diferentes efectos de tilt mecánico y eléctrico, usted podrá lograr los mejores resultados en la red.

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