Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   9 , No .   3 ,  J un e   201 9 , pp.  1887 ~ 18 93   IS S N:  20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v 9 i 3 . pp1887 - 18 93           1887       Journ al h om e page :  http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   A cellula r base st atio n  ant enna con figurati on  for var iable  covera ge       Ab d ul - R ahma n S h ak ee b ,  K.  H.   Sayidm ari e   Depa rtment  o f  C om m unic at ion  E ngine er ing, Ninevah  Univer si t y ,  I raq       Art ic le   In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved  J un  7, 20 18   Re vised Oct  12, 2 018   Accepte d Nov  11, 201 8       The   f ie ld   cov er age   off ere d   b y   the   b ase   st at ion   antenna   in  GS M  s y stems   infl uen ce s  the  re ce pt ion  and  in te r fer ence  per form anc es.   The   coverage   c an  b e   var ie d  b y   sc ann ing  the   m ai nbe am  dire ction  or   var y ing  the   sh ape   of  the  rad iation  pa tter n.   In  c el lu la r  s y stem  ap p li c at i ons,  a  sim ple   t ec hniqu e  is   desira bl e  to  ac h ie ve  th is  goal .   A  sim ple   te chnique  to  var y   the   cove rag e  of   ce l lul ar  b ase   st a ti on  is  inv esti ga te d.   The   techni que  uses  two  c onvent ion al  ant enn as  ti lted  by   a  c ertain   angle   and  fed   b y   th e  sam e  signal   but  at   var i able   amplit udes.   It  is   demons tra te d  tha t  the   field  ac r oss   one  hal f  of  the   cove r ed   sec tor  ca n  be  gr adua l l y   in crease d  while   tha t  at   t he  othe r  hal f  is  red uce d  b y   var y ing  the   exc i t at ions  of  the   two   ant enna   el emen ts.  Thi s  ca n  be  d epl o y ed  in   a  sim ple   el e ct r onic   m ea ns  in  response  to  the  cha nging  sce n ari o  rat h e r   rea djust ing  th e  d ire c ti on  of   th e  b a se  station  ant enn a.   Ke yw or d s :   Am plit ud e - onl y  scan ning    Ba se stat ion  c overa ge   Mob il e syst em s   Re config ur a bl e anten nas   Scan ned ar rays   Sw it che d beam   anten nas   Copyright   ©   201 9  Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .     Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   K halil  H a ssan   Sayi dm arie ,    Dep a rtm ent o f C omm un ic at io n  E ngineeri ng ,   Nine vah Unive rsity ,     Mosu l,  Iraq .   Em a il :  kh .sayi dm arie@uonin evah.ed u. i q       1.   INTROD U CTION     Be a m - ste ering  anten nas  a re  us e d  in  m any  app li cat io ns   to   increase  t he  st rength  of  the  de sired  si gn a l   and   dec rease   the  eff e ct   of   t he  un desire d  inter f erin g  sig nal  le ading  to   enh a ncem ent  in  the     sign al - to - i nterference   rati o  ( S IR)  [1 ] .   T he  ba se  st at ion  ante nn a   is  one  of  the  a ppli cat ion s   w hich   nee ds  a   sm art   te chn iq ue  t o  a chieve  beam - ste erin g  to  im pr ov e  t he  perfor m ance  of   t he  WL AN   a nd  ce ll ular  com m un ic at ion .  Su c h  im pr ove m ents  can  be  a chieve d  by  sca nn i ng  or  m od if yi ng   the   ra diati on   patte r n  of  the  a nten na.  Va rio us   con ce pts  f or   achievin g  bea m   ste ering   ha ve  bee n  in ves ti gated  s uch  a s  phase - only   scan ning,  fr e quenc y   scan ning  [ 2 ] ,   [ 3].  T hese   m e thods  a re  depend e nt  on  sup plyi ng   li nea r  ph a se  acr os s   the  ar ray  el em ents .     Ph ase   sh i fters  hav e   s om e  unwan te d  pro pert ie s   su ch   as  be ing   bulky,   ha ving  li m i te d  s weep  ra nge,  a nd  th e   eff ect   of   t he  operati on  fr e quency  on  the  pe rfor m ance.   T he   dig it al   delay   li nes  can  offe r  bette r  pe rform ance;   howe ver,  they   are  fabrica te d  to  giv e  fe w  di screte  ph ase  values  th us   re su lt ing   in  disc rete  scan ning  ang le s .  Var i ou s   co nfi gurati ons  of  bea m   fo rm ing   networks  hav e   be en  pr ese nted   f or  the  im pr ove m ent  of  base   s ta ti on  cov e ra ge  or  enh a ncin g  the  perform ance  of   the  m ob il e  com m un ic at ion   syst e m s  [4 ] ,  [ 5].  O ptim izati on  al gorithm s  su ch  as  the  par ti c le   swar m   te chn iq ue  we re  us ed  f or   beam - fo rm ing   in  ar ra y  antenn a s  use d  by  m ob il e  base  st at ion s  [ 6].  Su c h  te chn i qu e  is  us ef ul  at   the  design   sta ge ,  but  it  wo uld   be  diff ic ult  to  vary   the  rad ia ti on  patte r n  acc ordin g  t o t he  w orki ng sc enar i o.   The  fr e que ncy  scann in g  m ay  no t   be  su it abl e  in  cel lular  sy stem s  wh ere  stric t  fr eq ue ncies  hav e  to  be   us e d  to  a vo i d  interfe ren ce s.  Anothe r  te ch ni qu e  em plo ye d  the  va riat ion   of   t he  am plit ud e  excit at io ns   of   t he  arr ay  elem ents, and  it  does  not nee d  f re qu e nc y sca nn i ng, but  it  r eq uires  a  f i xed  phase  sh ift er [7 ] - [ 9].   In [7 ]  the  idea  of   am plitu de  sca nn i ng   t echn i qu e  was  inv est igate d  usi ng   a  3 - el em e nt  arr ay ,  w hile  in  [8 ]   a  dev e lop e d  ver si on of t he  t echn i qu e  w a s i nv e sti gated.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   208 8 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   3 ,  June   201 9   :   1887   -   1893   1888   In   [ 9]  we  pr e sented  tw o  sim il ar  antenn as   wh ic h  are  ti lt ed  by  a  certai n  ang le   from   a  co m m on     base - li ne  a nd  f ed  th rou gh   t w o  li nes.   By   co ntr olli ng   the  e xcita ti on s  of   t he  tw o  ante nnas,  the  c om bin ed  m ai n  beam  can  be  steered  fro m  the  norm al  to  on e   anten na  to  that  of the  oth e r  a nt enn a .   Scat te ring   s urf aces  wer e  em plo ye d  to  i m pr ove  the  r a diati on   patte r ns   of  the  base - sta ti on  antenn a  s o  that  the  eff ic ie ncy  an d  co verage  qual it y  is  enh a nce d.   T he   ob ta ine d  re su l ts  wer e  a  re du ct ion   in  the  ba ck  lo be  le vel and a  sli ght i m pr ov em ent in th e  beam  sh ape  [1 0] .   A  du al   beam   arr ay   (D B A)  for  sect or iz in g  the   cel lular   sit e  was  pr e sented  i n  [11].  The   D B A   com pr ise s  a  m ulti - colum n  ar ray  an d  a  be a m   fo rm ing   ci r cuit,  w hich  produces  t wo   ov erlap ping  bea m s  with   adjusta ble  bea m   patte rn s.  T he  a rr a ng em ent  furn is hes  t he   form at ion   of  two  overla pp i ng  beam s  whe re  the   a m plit ud e  an d  ph a se  excit at io ns   are   im ple mented  t hroug h  the  fee d  net work.  The   ra diati on   c ha racteri sti cs  of   the  pro posed  a nten na  we re  in vestigat ed  by  si m ulati on   an d  exp e rim ental l y.  Howe ver ,  no  inf orm ation   about  the  cov e ra ge  of  the  anten na  was  gi ven   [ 11 ] .  A  m et ho d  f or   ca pacit y  and   co ver a ge  opt i m iz ation   us in g  base   sta ti on   a nten na   el ect rical   ti lt   i n  m ob il e  netw orks  has  bee n  r ecentl y  pro po s ed  [ 12] .  Dev el op m ent  of  a  le arn i ng  al gorithm   fo r  autom at ed  antenn a  dow n  ti lt in g  was  util iz ed.   The  relat ionshi p  betwee n  the  base  sta t ion   an te nn a   dow ntil t  and  t he  dow nlin k  netw ork  capac it y  in  te r m s  o f  the  cov e rage   pr oba bili ty   a nd   the  area  s pectral  eff ic ie ncy  have  bee n  in vestigat ed  recently   [13].  T he  ve rtic al   ang le   a nd  ho rizo ntal  ang le   of  base   s ta ti on   anten na  ba sed   on   t wo - dim ensio nal  el ec tric al ly   adj us ta ble  te chnolo gy   was  prese nted   to  rem ote  con tr ol  th e   cov e ra ge  area  of   the  e ntire  ba se  sta ti on   net work.  H oweve r,   the  ante nna  ti lt   and   ro ta ti on   are  i m ple m ent ed  by   m oto rs  dri ve n  t hro ugh  s of t ware r ou ti nes  [1 4].    In[15]  Jai n,  M ay ank ,   an d  R.  P.  A ga rw al   s howe d  t he  ben e f it s  of  u sin g  m ulti ple  beam s  and  d iffe ren tl y  sh a ped   beam s  to  im pr ov e   the  c ov e ra ge  &  capaci ty   in   a  cel l  area  with  the   m ai n te nan ce  of  s ubscri ber  m anag em ent  within   a  cel l  s ect or   f or   wirel ess  com m un ic at ion .   A n  al te r native  m et ho d  to  var y   the   a nten na   patte rn   of  the  ba se stat ion  an te nn a ca n  be by placi ng  a  nu ll  in  the r a diati on   patte rn. Th e  null  h as to b e d ir ect e d  towa rd s the in t erf e rin g  source  o r  a ref le ct in g  reg i on. Th e int rod uced   nu ll  in  the p at te rn  ca n  be  ste ere d  to wards   the  desire d  di recti on   by  var yi ng   the  exc it at ion   of   the   two  side  el em ents  in  the  anten na  arr ay   [1 6] .     Su c h  m et ho d  was  s how n  to  pro vid e  a   wide  nu ll   w it h  low  se ns it ivit y  to  fr eq ue ncy  va riat ion  [17].     This  te ch nique   is  interest in g  as  it   on ly   re quires  va ryi ng  th e  excit at ion s  of  t w o  el em ents   instea d  of   c ha ng i ng   the ex ci ta ti ons  of all  the a rr ay   el e m ents .   In   this  co ntri buti on,  the  co ve rag e  on   the  l and   le vel  ac hieved   by  the  pro posed  a nten nas  in  [ 9]  is   inv est igate d  a nd  ho w  t he  c overa ge  m ap  ca n  be  m od ifie d  util iz ing   t he  pro po se d  am plit u de  beam   scann i ng  m et ho d.   The  pro posed  te c hn i qu e  offe rs  lo w   com plexity   a nd   c os t  f or   be a m   ste ering   si nce  the  var ia ti on   of  m agn it ud e  is  e asi er  than  th e  var ia ti on  of  phase  or  f reque ncy.  Mo reover ,  it   util iz es  the   conve ntion al   arr a y   anten nas  t hat a re alrea dy in   use  in  the  b a se st at ion s.       2.   THE  PR I N CI PLE  OF AM P LIT UD E  SCA NN I NG   The  id ea  of  am plit ud e  scan ning  [ 9]  is  il lustra te d  in  Fig ur e  1  w her e  t wo  ide ntica l  anten nas   are  placed   in  a  sing le   plane  an d  each  is  ti lt ed  by  an  ang le   ψ  from   the  com m on   base  l ine  (X - axis ).   T he   idea  of   am plit ud e  scan ning  is  to   su pply   va riabl e  am pli tud es  t o  the   to  t he  t wo  ante nn a s  s how n  in   Fig ure  1.  O ne  sc he m e  is  to  increase   the  ex ci ta ti on   of  a nte nn a 1  by  a   cert ai n  am ou nt  w hi le   that  gi ven  to  a nten na 2  is  r edu ce d  by  t he  sam e   a m ou nt.  T hu s  the am plit u de  e xcita ti on s  of th e two ante nn a s   can  be  a rr a nge d  as:     a 1 =1+   (1 - a)   a 2 =1 -   (1 - b)     The radiat io n p at te rn  fu nctio n of t he  t wo an te nn a s ca n be  giv en  b y     AF ( ϕ) =  a 1   F  (ϕ  -   ψ) + a 2   F (ϕ  + ψ)   (2)     Wh e re  F( ϕ )  is t he  am plit ud e  pa tt ern  fu nctio n of t he  t wo sim i la r  ante nn as .     The  ab ove  ass um ption   can be  reali zed  by  usi ng   a p owe r  or  am plit ud e  divi der s  f or  tran s m itti ng   arr ay ,   or   va riable  at te nu at or s   f or  rec ei vin g  ar rays.  Wh e n  t he  am plit ud e  ex ci ta ti on   of   ante nn a 1  i s  increa sed ,  a nd  that   of   a nte nn a 2  is  reduce d  by  the   sam e  a m ou nt,  th e  m ai n  bea m   of   the  ra diati on   patte r n  wil l  be  directed  t owar ds  the  norm al   to  anten na1   si nce   it   is  su pp li ed  by  la rg e r  excit at ion .  T hus,  th e  m ai n  bea m   c an  be  sca nned  as  the   factor    is va ri ed.   In  a  pr act ic al   i m ple m entat ion   into   m ob il e  co m m un ic at ion   s yst e m s,  t he  ba s e  sta ti on  ante nna  will   be   a  pair  of  anten na s  (an te nna 1  an d  anten na 2)   th at   are  fed   by  sign al s  pro porti on al   to  a 1   an d  a 2 .  The  arr a ng e m ent  can  be  in   the  ge om et ry  sh own  in   Fig ur e   2.  The  baseli ne  of  the  t wo  ante nnas  is  placed   pa rall el   to  the  gro und  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N:  20 88 - 8708       A cel lular  base  statio n an te nna  c on fi gur atio n  fo r v ar ia ble  cover ag e   ( Ab dul - R ahm an Sh akeeb )   1889   su r fac e,  w he re  beam   scann ing  is  req uested  to   be  in  the  horizon ta l  plane .  Ea ch  of   the  tw o  a nten nas  will   be   the  conve ntion al   li near  ar ray  that   is  place d  in  t he   ve rtic al   direc ti on .  The   ti lt   ang le   ca n  be  fix ed  at   the   instal la ti on   sta ge wh il e a 1   and a 2   are  v a ri ed dur in g  t he o per at io n  t o  ac hi eve sca nn i ng in  the  ho rizo ntal direct io n.             Figure  1.  Ge om et ry o f  the  ar ray f or m ed  of t wo  anten nas ro ta te d by an  angle  ψ   Figure  2 .  The   geo m et ry f or  be a m  scann i ng in  the   XY - pla ne       3.     SIMUL ATIO N  O F THE  C OVERA GE   In   order   t o  stu dy  the  distri buti on   of  the  si gnal   le vel  acr oss  the  co ver a ge   area  due  to  th e  propose d  anten nas,  the  cov e re d  ar ea  on  a  re pr ese ntati ve  la nd  was  r epr ese nted   by   a  gri d  of  3321   points  i n  the   (x - y)  plane  as  sho w n  in  Fig ur e  3.   A  s pacin g  bet ween   a djace nt  po i nts  of  50 m   and   a n  a nten na   heig ht  of  40m   wer e   assum ed.   Co nc ern i ng   Fig ure   3,   the  ra ng e  of  x  was  co ns ide red   t o  be  from   –   20 00   m   to  2000  m ,  wh il e  that  f or   y  was  c onside r ed  to   be  f r om   0  to   2000m .  Thu s ,  t he  a nten na  is  a ssu m ed  to  ha ve   ra diati on  acr os s   hal f  plane   wh ic h  is a  ty pical  case f or b as e stat ion s  scen arios.             Figure  3 .  The   geo m et ry f or a  base s ta ti on  a nt enn a a nd c ove rag e  area       As  sho wn   in  F ig ure   3,   the  distance  betwee n  the  anten na  and   a  ty pical   po i nt  p(x, y)  on  the  co ver e d  gro und  is .     R= √ 2   + 2 + ℎ 2   (3)     The  f ree  spa c e  prop a gatio n  loss  in  the  r adiat ed  sig nal   var ie s  in vers el y  with  the  distance  R.    This  var ia ti on  will   be  accoun te d  for  thr ough   the  rati o  h/R,  wh e re  h  is  the  heig ht  of   the  ba se  sta ti on   antenn a   ov e r  the  gro un d  pla ne.   T he  te st  po i nt  p   (x,   y)  can  a ls o  be  de fine d  by  th e  a ng le s;  θ  is  t he  dow n  lo ok  f rom   the   norm al  to  the a nten na plane , a nd ϕ  is t he  azi m uth  an gle.  The t wo angle s ca n be  giv e n by :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   208 8 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   3 ,  June   201 9   :   1887   -   1893   1890   Θ=tan - 1  √ 2   + 2 ℎ   (4)     ϕ= tan - 1 (y/ x)   (5)     To  in vestigat e  the  ef fect  of  sc ann i ng  the  rad i at ion   patte rn  on  the   co ver a ge,  the  re flect ed  s ign al s  from   the  gro und  an d  nearby  obj ect s  wer e  not  co nsi der e d  in  the  fo ll owin g  sim ulati on s .  H ow e ver,  these  ref le ct ion s   can  be  incl uded  in  the  sim ulati on s  if  the   obj ect s  an d  bu il di ngs  in  the  co ver e d  ar ea  are  sp eci fi ed  f or   a     giv e n  sit e.       4.   RESU LT S  O F COMP UTE R  SI M ULATI ONS   4.1.   The anten na  w ith t w o h alf - w av e  dipoles     The  pro po se d  idea  was   in ves ti gated  by  us i ng  tw o  half - wa ve  dipoles.  T hi s  cho ic e  is   in  accor da nce   with  the  co nventional  ante nnas  us e d  in  m ob il e  base  sta ti on s  w he re  arra ys  of   half  wa velen gth   di po l es  ar e   e m plo ye d.   E ac h  half - wa ve  di po le   is  or ie nte d  par al le l  to  th e  gro und  plane   as  sho wn   i n  2 .  The  first  case  in  the   com pu te r  sim ulati on s  ass um e d  e qu al   excit at ion s   f or  the  t w o  dipoles  a nd  t he  ti lt   an gle  ψ   was  var ie d  fro m   zero   to  60°  t o  e xp l or e  t he  e ff ect   of   t his  a ng le   on  the  res ulti ng  rad ia ti on  patte rn.  T he  ob ta i ned  r es ults  f or  var i ous   values  of   the  t il t  ang le   are  norm al iz ed  to  t he  m axi m u m   fo r  the  case  ψ  =0 o .  Fig ur e  4  s hows  a  sam ple  of   the  ob ta ine d  co ve r age  w hen   the  anten na  el e m e nts  are  eq ually   excit ed  and   th e  ti l t  ang le   ψ  =30 o .  The  co ve rag e  is  sy m m e tric al   with  res pect   to   the  norm al   to  the  a nten na  bas e  li ne,   or  in   ot her  w ords ,  it   is  sym m et rical   acros s   the  cov e re d  sect or .  It  was  f ound  that  as  the  ti l t  ang le   (ψ )  is  increased  f r om   0 o   to  60 o   the  co ver a ge  be com es  wide r  a nd  bo t h  sides   acq uire   a  hi gh  le vel  of  receive d  si gn al .  It   can   be   see n  that  ac ro s s  m os t  of  the   s how n  area  the  sig nal  le ve l  is  between  - 25   to  - 50 dB  (these  are   relat ive  to  t he  m axi m u m   of   0   dB   at   ψ=0 o ) .  T he  area  i n  fron t a nd  near t o  the  b a se stat ion ante nn a  h a s  the  highest si gnal  levels.     It  sh ould  be  no te d  that  f or   equ al   excit at ion s  a nd  zer o  ti lt   ang le   (ψ )  the  two  a nten nas  f or m   a   conve ntion al   2 - el em ent arr ay , who se  HPB W  is sm aller th an  that of a si ng l e anten na. I ntr oducin g  t he  ti lt  angle   (ψ)  res ults  in  a   br oa de r  cov e r age.  The  c ho ic e  of   ti lt   ang le   (ψ )  can  help  in  t he  desig n  sta ge   to  ob ta in  a  su it able   width   of   c ov e r age.  H oweve r,  a  sing le   antenn a  with  la rg e r  HP B W   ca n  be  em plo ye d  wh e n  sca nn i ng  is  no t   require d .           Figure  4 .  Co ve rag e  in  t he XY  p la ne  at ti lt  angle= 30 o  an d  e qual  ex ci ta ti ons  (a 1 =a 2 ).       Figure  5  dem on st rates  how   the  c overa ge   can   be   scan ne d  from   the  norm al   directi on  (sym m et ric   cov e ra ge)   to  c lock wise  and,  countercl ockw ise   directi on s .  Var i ou s  values   of   for  the  ex ci ta ti on s  (a 1   and   a 2 )  wer e  c on si der e d  w hile  the  ti lt  ang le   was  fi xe d  at   (30 o ) .  It  can  be  see n  from   the  resu lt s  that  the  cov e ra ge  can   be  sh ifte d  fro m   the  no rm al   t o  the  ante nn a  ( wh e n  a 1 =a 2 )  to   ei ther  of   the  l eft  or   ri gh t  di r ect ion s.  F or   e xam ple,  wh e n  a 1 >a 2   t he n  the  cove rag e   is shifte d  to  the  r ig ht  half of  th e co ver e d  sect or  as s how n  i n  Figure  5© .    Fo r  a  giv e n  ti lt  angle, the  f ie l d  at  the  left  part  o f  the c overa ge  a rea inc reas es as c om par ed  to  that  of  the r i gh t  par t  a s the am plit ud e  ex ci ta ti on of t he  le ft  dipole i s r e du ce d  a nd t he  am plit ud e e xcita ti on   of the  r ig ht  dipole i s inc rea sed  as  sho wn i n  F ig ure   6.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N:  20 88 - 8708       A cel lular  base  statio n an te nna  c on fi gur atio n  fo r v ar ia ble  cover ag e   ( Ab dul - R ahm an Sh akeeb )   1891       Figure  5 .  Co ve rag e  at the  X Y plane  f or   va rio us   values  of t he  am plit ud e ex ci ta ti on  w it h t il t ang le   (Φ )  = 30˚           Figure  6 .  Co ve rag e  in  t he XY  p la ne  at ti lt  angle= 30 o  an d u ne qu al  e xcita ti ons  (a 1 ≠a 2 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   208 8 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   3 ,  June   201 9   :   1887   -   1893   1892   The  res ults  of   Fig ure   4,   Fi gure  5,   an d  Fig ure  6  sh ow  that  the  ti lt   ang le   ca n  be  ch os e n  at   the  desig n  sta ge  or  the  a nten na  de plo y m ent  to  ob ta i n  a  patte r n  of   desire d  beam width   a nd  co ver a ge.   T he  r el at ive   excit at ion   ca n  ei ther  be   ch os e n  at   that  sta ge   or   m ay   be  va ried  durin g  the  operati on  to   va r y  the  co ver a ge   to  be   m or e su it able t o  the  ch a ngin g sce nar i o.       4.2.   The anten na  w ith t w o mi cr os trip  elem ent s     The  pro pose d  anten na  was  i m ple m ented  in f ur t her  sim ulati on s where  it s  two  el em ents  wer e ass um ed  as  m ic ro strip  a nten nas.   Fig ure  7  s hows  t he  cov e ra ge  area  for  the  dif fer e nt  val ues  of  th e  ti lt   ang le s  ( ψ)   f or   un e qual   am pli t ud e  e xcita ti on   of   the  t wo   m i cro st rip  ante nn as.  The  fig ur e   sh ows  that  th e  patte rn   is  sc anne d  towa rd s   the   le f t  as  the   ti lt   angl e  (ψ)  is   increa sed.  The   sig nal   le vels  on  the   le ft  pa rt  a re  see n  to   inc rea se  wh il e   tho se  at the  rig ht p a rt  decr eas e at t il t ang le  is  incr ease d.          Figure  7 .  Co ve rag e  in  t he XY  p la ne  at ti lt  angle:  a=3 0 o , b= 60 o       5.   CONCL US I O N     The  te c hn i qu e   of   am plit ud e  scann i ng  of  t he  rad ia ti on  patte r n  is  im ple m ent ed  to   va ry  the   cov e ra ge  of  the  base  sta ti on  ante nn a  i n  the  m ob il e  com m un ic at ion   s yst e m .  The  co ver a ge  of  the  pro po se d  a ntenn a  was   inv est igate d,   a nd  the  e ffec t  of  tw o  par am et ers  (til t  a ngle   a nd  relat ive  e xc it at ion s)  wer e   exp l or e d.  It  ha s  bee n  dem on strat ed  that  the  c ov e r age  of   t he  ba se  sta ti on   a nt enn a   can   be   var ie d  in  a  si m ple  el ec tron i c  way.    The  pro po se d  t echn i qu e   offe r s  low  com plex it y  and   c os t  f or  beam   ste ering  since  the   va riat ion   of   m agn it ud e   is   easi er  tha n  t he   va riat ion  of  phase  or  fr e qu e ncy.  It  was  de m on strat ed  tha t  the  sym m e tric al ly   distribu te d  fiel d  acro s s  the  co ve rag e  re gi on   c ou l d  be  easi ly   m od ifie d  to  an   un sym m e tric al   cov era ge.   T he   fiel d  acro s s  one  half  of   t he  c overe d  sect or  can   be   gr a dual ly   inc reased   w hile  that  at   the  othe r  ha lf  is  redu ced  by  va ryi ng  th e   excit at ion s  of   t he  tw o  ante nn a   el e m ents.  The   change  in  the  cov e ra ge  can  be   achieve d  thr ough  beam   scann i ng  wh e re  t he  patte rn   a nd  m ai n  beam   alm os t   kee p  thei r  s ha pe.   Alte r nativel y,  patte r n  sh a ping  ca n  a lso  be   consi der e d  as  a  m et ho d  to  va ry  the  ante nna  cov e ra ge.   A lso,  sig nifica nt  i m pr ovem ent s  in  the  ra nge   an d  capaci ty  are us ually  o btai ned  by u si ng  beam   ste ering te ch ni qu e  in base  stat ion .               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N:  20 88 - 8708       A cel lular  base  statio n an te nna  c on fi gur atio n  fo r v ar ia ble  cover ag e   ( Ab dul - R ahm an Sh akeeb )   1893   REFERE NCE S   [1]   Huang,   Kao - Ch e ng,   and   D.   J.  Ed wards,"   Mill ime t re  wave   an te nn a s  for  giga b it  wir el ess  comm unicati ons:   a  pr actical   guide   to  d esign  a nd  anal y s is i n   a   s y stem c on te xt , "  John  W iley  &   S ons ,   2008 .   [2]     R.   C .   H anse n,   "P hase d  Arra y   A nte nnas , "  2 nd   Ed . ,   John   Wi le y ,   20 09.   [3]     R.   J .   Mai ll oux , " Phased  Arra y   A nte nna   Handboo k , "   2 nd   Ed., Artech House  In c. ,   2 005.   [4]   Dee ksha  Singh ,  M.  Gane sh  Madha n ,  A.  Kam al a veni , "A   compac t  passive  bea m   form ing  net work  for  base   stat ion   ant enn a , "  I EEE  Inte rnational   Co nfe renc e  on   Micr oel ectronic  D evic es,   Circuits  an d  Syste ms   ( ICMDCS) ,   PP . 10 - 12  Aug.  2017.   [5]     Ardava n  Rahi m ia n, "  Mi cro wave   Bea m f orm ing  Networks  for  In te lligent  Tr ansporta ti on   S y st ems , "  Chapte r  in  th e   Book   In te l li g ent   Tr anspo rtati on  S yste ms ,   PP .   123 - 142.   [6]     Z.   D.   Za h ari s," Radi ation  p at t er n  shaping  of   a   m obil e   base   statio n  antenna   arr a y   using a   p article  s warm   opti m iz ation  b ase d  t ec hniq ue , "  E le c tric al   Engi n e ering ,  v o l. 90 ( 4 ) , PP .   301 – 311,   20 08.   [7]   Sa y idmari e  K.  H.,   and  Bae d aa  JM   Jasem ,   "A m pli tude - onl y   b ea m   sca nning  in   li nea r  ant enn a  arr a y s , "   IEEE  7 th  Inte rnatio nal   M ult i - Conf ere nc e on Sy stems Si gn als an d  Dev ices,   SSD - 2010 ,   2010 .   [8]   Sa y idmari e  K.  H.,   and  M.N.  Saghurc h y ,   "A rra y   be am  Scanni ng  b y   Vari a tion  of  El ements  Am pli tude - On l y   Exc itat ions , "  IE EE   4th  In te rnati onal  Symposium  on  Mic rowave ,   Ant enna ,   Propa gati on,   and  E M C  Technol ogi es  f or   Wirel ess,  M APE   2011 ,   PP .   749 - 7 53 ,   nov   2011 .    [9]   Sa y idmari e  K . H. ,   and   Abdul - Rah m an  Shakee b ,   " Arra y   Bea m   Sc a nning  and   Sw it c hing  b y   Var iatio n  of  Am pli tude - Onl y   Excitations ",  Int ernati onal   Journal  of   Elec t rom agnet ic s and   Applications ,  v o l. 7 ( 2 ) ,   PP .   25 - 30 ,   2017 .   [10]     Cheng - Hs iung  W u,   Chang - Fa  Yang,   Te - Shun  W ang,   Kuan - Chi  Li ao ,   Yen - Ming  Chen,   "A   Met hod  to  Im prove   t h e   Radi ation  Patte rns  of  the   Base - Stat ion  Se ct or   Antenna   for  Mobile   Com m u nic a ti ons  b y   A dding  Scat t eri n g  Struct ure s  on  t h e  Front  Panel  of   t he  Ant enna , "  I EE E  Ant ennas  a nd  Propagati on  Soci e ty   Int ernational  Symposium,   Al buquerque ,   N M,   USA ,   PP.   435 7 - 4360 ,   Jul y   200 6.   [11]     Sengle e  Foo,  B il l  Vass il ak is,   "A djusta ble   Mult i - Sect or  Ce ll ul ar   Base  Stat ion  A nte nna , "  Inte rna ti onal  Journal  o n  Adv anc es  in   Networ k s and  Serv i ce s ,  v o l. 2 ( 1 ) ,   P P.  25 - 41,   2009.     [12]   Nikolay   Dand an ov,   Hus sein   Al - Shatri ,   Anja   Kl e in,   Vl adi m ir   Pou lkov,   "D y namic  Self - Optimizatio n  of  the  Antenn a  Ti lt  for  Best   Tr a de - off  Be twee n  Covera ge   and  C apa c ity   in  Mobil e  Networks , "   Wi rele ss   Pe rs onal  Comm unic ati ons ,   v ol.   92 ( 1 ) ,   PP .   2 51 – 278,   Jan   201 7.   [13]   Junnan  Yang,   Ming  Ding,   Gu oqia ng  Mao,   Zihuai  Li n ,   De - ga n  Zha ng,   Tom  Hao  Lua n,   "O pti m al   Base  Stat i on  Antenna   Dow nti lt   in  Dow nli n k  Cel lul a r  Net works , "   Compu ti ng  Re search  Re pository ,   arXiv :1802. 07479 v1 ,     Feb.   2018.   [14]   Xi - W ang  Dai,   Zhe n - Ye  W ang,   Cheng - Bin  Zha n g,   and  Hui  Chen,   "Rem ote   cont r ol  of  base   stat ion  ant enna   s y st e m s   base d  o n  two - dimensional   e le c tri c al l y   ad ju stabl e  technolo g y , "   7 th   Inte rnational   ICST  Confe renc e  on   Comm unic ati ons and  Ne tworki ng   in  Ch ina  ( CHINACOM) ,   PP . 673 - 675 ,  Aug.   2012.   [15]   Jain,   Ma y a nk,   a nd  R.   P.  Agarw al .   "C apa c ity   &   cove rag e  enhance m ent   of  wir el ess  comm unic at io n  using  sm a rt  ant enn a  s y stem , "  In   Adv ance s  in  El ectric al ,   El ectronics,   I nformation,   Comm unic ati on  and  Bi o - Informatics   ( AE EICB ) ,   2016   2nd  Int ernati on al  Conf ere nce o n ,   IE EE ,   pp .   310 - 313,   2016 .   [16]   Jafa r  R.   Moha m m ed,   and  K.   H.  Sa y idmari e ,   "A   null  stee r ing  m et hod  b y  cont rol li ng  two  el emen ts , "  I ET  Mic rowaves, An t ennas  &   P ropag ati on,   v ol. 8 ( 15 ) ,   PP . 1348 - 1355,   Dec .   2014.   [17]   Sa y idmari e  K.H. ,   and  Jafa r  R .   Moham m ed,   "P erf orm anc e  of  a  wi de  angle  and  wid e  band  nulling method  for  phase d   arr a y s , "  Progress   In  Elec tromagnetics  Re sear ch M ,  v ol .   33 ,   pp .   2 39 - 249,   2013 .         BIOGR AP HI ES OF  A UTH ORS        Ab d ul - Rah man   Sh akeeb   rec ei ved  the   B. Sc .   degr ee   Com m unic a ti on  Engi n e eri ng  from   the   Coll ege   of  El e ct roni c  Engi n eering/ Mos ul  Univer sit y ,   Ir aq,   i n  2012,   and  M.Sc.   Degre e  in   Com m unic at ion  Engi ne eri ng  fro m   the   Coll ege   of   El ectroni c  Eng i nee ring /Mosul  Univer sit y ,   Ir aq  i n  2017.   His  ex per i enc e   is  in  m obil e   comm unic at ion   s y stems .          Pr of  Khali l  Say idmar ie   re ce i ved  the   B. Sc.   degr ee   with  fir st  cl ass  honors   in  El ec tron ic   &  Com m unic at ion  Engi ne eri ng  fro m   Mo sul  Univer sit y ,   Ira q,   in  197 6,   and  Ph.D.  Degre e  in  Antenna s   &   Propaga ti on  fr om   Sheffie ld  Un ive rsit y /   U.K.   in 1981.  Th en  h e  jo ine d  th e  Co ll eg e of  Engi n ee rin g   at   Mos ul  Univer sit y   in  1983,   an d  was  prom ote d  to  full  profe ss or  on  1992.   He  w orke d  as  he ad  of   el e ct ri ca l  engi n e eri ng  dep art m en t  for  9  y ea rs.  H e  was  a  cof oun der   of  the   Col lege  of  El e ct ron i c  Engi ne eri ng  a t  Mos ul  Univer sity .   He  has  be en  Profess or  of  comm unic at ion  en gine er ing  at   that  col l ege .   Sa y idmarie  serve d  as  Prof.  of  comm unic at ion  engi n ee rin g  at   the   Co ll eg e   of  Engi n ee r ing/  Univer sit y   of   Am m an  Al - Ahli y y a /  Jordan   fro m   Oct  2006  to   Sept.  2009.   He  is  prof essor  of  comm unic at ion  engi ne eri ng  at   th e  Coll ege   of  El e ct roni c  Engi n ee r ing/   Ninev ah  Univer sit y .   He  ha s   supervise d  38   MS c  and  PhD   the s es  and  pub li shed   m ore   th an  120   p ape rs.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.