Warum sind die meisten Antennen in Mobilfunknetzen +/- 45° polarisiert?

Ein Motiv ist: „Von der Vorder- oder Rückseite eines Hörerbenutzers aus gesehen, wird die Polarisation von der vertikalen Komponente dominiert (die meisten Hörer haben eine lineare Polarisation, weil sie Patch- oder Monopolantennen verwenden), aber in der seitlichen Richtung ist ein Hörer typischerweise in einem großen Winkel zur Vertikalen gehalten, zwischen Mund und Ohr des stehenden oder sitzenden Benutzers, typischerweise mindestens 45°."

Antennen für Basisstationen in der drahtlosen Kommunikation, Zhi Ning Chen und Kwai-Man Luk. S. 40

Ich werde die ganzen Fragen einzeln klären, da sie als Kette erklärt werden müssen. Zunächst einmal sind die Mobilantennen der Handapparate wegen der Einfachheit und Kompaktheit linear polarisiert und haben keinen Verstärkungsabfall von 3 (dB) aufgrund der zirkularen Polarisation. Angesichts dessen und der Tatsache, dass die Basisstationen eine Abdeckung für alle mobilen Geräte eines Mobilfunknetzes haben sollen, könnten sie eine zirkulare Polarisation oder eine lineare Polarisation haben; Zirkularpolarisation ist jedoch immer eine kostspielige Lösung. Daher setzen die Anbieter meist auf lineare Polarisation. Da außerdem zwei +45/–45-Polarisationen immer noch orthogonal zueinander sind, könnte jede doppelt polarisierte Antenne leicht durch eine physische Drehung der Struktur selbst um 45 Grad verwendet werden. Der Grund für diese Rotation liegt auch in der Natur des Mehrwege-Ausbreitungsmodells für innerstädtische Funkversorgung. Eine reine horizontale Polarisation wird durch das Gebäude blockiert und ist überhaupt nicht sinnvoll. Eine reine Vertikale hat die beste Verfügbarkeit für das Netzwerk über große Entfernungen, da die Lücke zwischen dem Gebäude und dem Turm vertikale Lücken sind; Das Problem liegt jedoch in der Nahbereichsabdeckung und auch in der wahrscheinlich horizontalen Position der Handhelds, die kein Signal erhalten. Daher ist die schräge Polarisation der beste Weg, um einen akzeptablen Signalpegel für alle Geräte des Netzwerks beizubehalten und gleichzeitig eine Nah- und Fernbereichsabdeckung zu haben. Eine reine Vertikale hat die beste Verfügbarkeit für das Netzwerk über große Entfernungen, da die Lücke zwischen dem Gebäude und dem Turm vertikale Lücken sind; Das Problem liegt jedoch in der Nahbereichsabdeckung und auch in der wahrscheinlich horizontalen Position der Handhelds, die kein Signal erhalten. Daher ist die schräge Polarisation der beste Weg, um einen akzeptablen Signalpegel für alle Geräte des Netzwerks beizubehalten und gleichzeitig eine Nah- und Fernbereichsabdeckung zu haben. Eine reine Vertikale hat die beste Verfügbarkeit für das Netzwerk über große Entfernungen, da die Lücke zwischen dem Gebäude und dem Turm vertikale Lücken sind; Das Problem liegt jedoch in der Nahbereichsabdeckung und auch in der wahrscheinlich horizontalen Position der Handhelds, die kein Signal erhalten. Daher ist die schräge Polarisation der beste Weg, um einen akzeptablen Signalpegel für alle Geräte des Netzwerks beizubehalten und gleichzeitig eine Nah- und Fernbereichsabdeckung zu haben.

Ein Aspekt bei den +-45 Grad, der hier vermisst wird, ist, dass er die durchschnittliche Leistung ausgleicht, die erforderlich ist, um an jede Antenne geliefert zu werden. Mit dem V/H-Paar würde die Vertikale wahrscheinlich mehr ausgelastet (im Durchschnitt mehr Leistung) als die Horizontale (aufgrund der Ausrichtung der Benutzerantennen, wie in den anderen Posts erwähnt).

Eine einfache Antwort lautet: Abgesehen von vereinzelten Frank-Gehry-Gebäuden bestehen städtische Gebiete aus vertikalen und horizontalen Flächen, sodass eine diagonale lineare Polarisierung die besten Chancen hat, sich durchzusetzen.