在LTE系统中，要求在20 M带宽下频谱效率达到下行100 Mb/s,上行50 Mb/s,这就要求最大使用4×4的多天线配置，单天线发送方案、分集方案、空间复用方案、波束赋形方案以及其他的关键技术共同来满足上述的要求[1-3]。然而天线的方位角和下倾角（下倾角又分为机械下倾角和电子下倾角）又受到工程人员素质及环境变化的影响，比如大风、雷雨、温度、湿度等环境因素的影响，容易造成电磁传播方向不沿预期的方向传播。因此对LTE的多天线系统进行实时测量监控就显得尤为重要。

    基于正交频分复用（OFDM）和多天线技术的LTE系统中,电调天线是LTE网络覆盖规划与优化所必须的，如果能在远程通过控制电调天线而选择电磁信号的覆盖范围,对提高网络质量非常有益。在陆地接入网（UMTS）系统通过特殊接口实现了在网络管理层（RNC）对电调天线下倾角的远程控制，这样就可以减少因测量天线下倾角和简化大网络天线部署的人工开销。中兴通讯的“电调天线下倾角远程控制系统”，专利号为CN 101232123A，实现了电调天线的电子下倾角的远程控制 [4]。另外，专利号为CN 101413999A的“在倾斜状态下天线角度的测量方法”[5]，其给出了一种测量置于基座上的天线与水平面的方位角和俯仰角[5]。并且在电调天线上加入一个二维倾角传感器，这样就可以通过UE控制eNodeB中的电调天线测量模块，同时测量天线的方位角、机械下倾角和控制电子下倾角。
    在LTE中实现了网络的扁平化，将RNC的大部分功能集成到了eNodeB中，eNodeB的功能包括无线资源管理、接入控制、资源分配、用户平面和控制平面数据的加密[4]等，所以本文将UTRAN中RNC的远程控制电调天线电子下倾角测量的功能置于远程终端（UE）中，而将具体的测量设备处理一起置于eNodeB中。
1 R6版电调天线电子下倾角远程控制系统
    3GPP组织在R6版的协议提出基于ATM传输协议和IP传输协议的UMTS网络电调天线远程控制接口及协议[6]。在这两种情况下RNC和NodeB之间均通过接口Iub相连，并且两种情况下NodeB中的控制模块与天线测量模块间的通信协议完全相同。协议栈由两种层选择和同轴电缆组成，数据传输基于高速数据链路控制子集和电调天线应用协议(RETAP)。
    在以前的一些研究中，专家学者往往只考虑了对电调天线电子下倾角的测量与控制，而对机械下倾角和方位角没有引起足够的重视。在LTE的覆盖研究中，诺基亚西门子专门仿真和测量了电调天线机械下倾角和电子下倾角对覆盖和通信质量的影响[7]。电调天线的工作原理是通过移相器对电调天线各阵子单元的相位进行改变来达到调整下倾角的目的。电调天线电子下倾角的远程测量控制设计原理是：通过丝杆上拉丝调整天线阵元的相位，然后通过光电传感器和遮光滑块的共同作用测量电调天线的下倾角[8]。
2  改进后的LTE电调天线远程测量系统
2.1 改进后的电调天线远程测量协议
    在R8之后的版本中，LTE将RNC的功能大部分都集中到了eNodeB中，所以网络结构向扁平化的趋势发展，降低了传输时延。如果要将R6版本中的电调天线远程测量控制系统应用到R8以后的版本中，就需要将R6版本中的RNC发送测量请求，调整电子下倾角的功能转移到核心网或者终端设备中。
    本文主要研究了将RNC的该功能转移到终端设备（UE）中，由UE进行实现。UE与eNodeB之间用空中接口（Uu接口）相互连接而进行通信。在基站端eNodeB中的电调天线的信号处理器和天线之间还是用Iuant接口和同轴电缆进行连接。另外本研究中在电调天线上还加有一个二维倾角传感器，用于测量天线的方位角和机械下倾角。
    如图1所示，若要对电调天线角度进行测量，只需要在终端UE处向被测天线所在基站发出请求，然后通过基站内的电调天线信号处理器进行测量的控制，最后再将处理后的测量反馈给UE。

2.2 电调天线角度测量结构图
    如图2所示,在电调天线上安装一个二维倾角传感器，由它对天线的方向角和机械下倾角进行测量，然后将测量得到的电信号用同轴电缆传送到位于eNodeB中的信号处理模块中，由它对数据进行处理计算得出天线的方位角和机械下倾角的大小值；电子下倾角由集成于电调天线内部的光电传感器和遮光滑块共同作用进行测量，然后也将测量得到的电信号用同轴电缆传送到位于eNodeB中的信号处理模块中，由它对数据进行处理计算得出天线的电子下倾角的值。

上式中：a为电调天线与水平面的俯仰角;b为电调天线与水平面的方位角，即电调天线的方位角；c为电调天线与垂直方向的夹角，即电调天线的机械下倾角；e为二维倾角传感器所测量到的Y轴的俯仰角；f为二维倾角传感器所测量到的X轴的俯仰角。
2.3 电调天线远程测量及控制流程
   在基站端eNodeB中的电调天线的信号处理器包括通信模块、处理模块、控制模块和计算模块。二维倾角传感器和光电传感器通过同轴电缆与信号处理器相连接。
    电调天线资源信息远程控制测量系统的流程如图3所示： (1)控制测量的远程终端发起电调天线资源信息的测量或者调整电子下倾角的请求； (2)位于基站端的信号处理器的通信模块接收到测量请求，并将该信息交给处理模块； (3)信号处理模块将接收到的信号通过鉴权、分析，解析出需要测量或调整的是哪一根电调天线；(4)测量模块将需要测量电调天线上的二维倾角传感器和光电传感器打开，使其处于工作状态，然后通过同轴电缆将测量得到的数据传给计算模块； (5)计算模块将从测量模块得到的信息进行计算然后传给处理模块；(6)处理模块将得到的信息编译成短消息传递给通信模块； (7)通信模块将得到的信息发送给控制测量的远程终端。

    通过协议的更改和结构的调整，本电调天线远程测量系统将可用于LTE的商用网络中。并能同时对电调天线的电子下倾角、机械下倾角以及方位角进行测量，可在任意时刻测量报告天线的现状，对网络覆盖质量的提高带来巨大的好处。
    通过LTE电调天线远程测量系统在远程对基站天线的方向角、机械下倾角以及远程测量和调整电子下倾角进行测量，可以得到基站天线当前的数据，减少由历史数据和电磁环境变化对网络优化带来的不利影响.将会给网络规划、网络优化和工程验收等带来极大的方便。运营商可以根据实际情况对天线的相关参数进行调整，从而使网络质量达到更佳良好的状态。
参考文献
[1] 3GPP Technical Specification 36.212,E-UTRA Multiplexing  and channel coding (Release 8)[EB/OL].www.3gpp.org, 2009.
[2] 3GPP Technical Specification 36.101,E-UTRA User Equipment (UE) radio transmission and reception (Release 8) [EB/OL].  www.3gpp.org,2009.
[3] 3GPP Technical Specification 25.996,E-UTRA Spacial channel model for Multiple Input Multiple Output (MIMO) simulations (R elease8)[EB/OL].www.3gpp.org, 2009.
[4] 殷登国，崔文会，刘清玲.电调天线远程控制系统：中国，101232123A[P].2008-7-30.
[5] 张鹿平，黄颖.在倾斜状态下天线角度的测量方法:中国，101413999A[P].2009-4-20.
[6] 3GPP Technical Specification25.802，Remote control of electrical tilting antennas (Release 6)[S].www.3gpp.org,2008.
[7] YILMAZ O,HAMALAINEN S, HAMALAINEN J. Comparison of Remote Electrical and Mechanical Antenna Downtilt Performance for 3GPP LTE[C]. Vehicular Technology Conference Fall, 2009, IEEE 70th, 2009.
[8] 段渊博. 电调天线控制器关键技术研究[D].西安：西安电子科技大学，2009.