一種有源天線垂直小區分裂的天線方向圖優化方法
2023-05-29 10:29:06 2
一種有源天線垂直小區分裂的天線方向圖優化方法
【專利摘要】本發明公開了一種有源天線垂直小區分裂系統的方向圖優化方法，包括：確定天線方向圖的染色體編碼方案，設定染色體基因信息；配置染色體進化參數；按染色體進化參數，對方向圖優化方案編碼，形成染色體初始化種群；歸一化每個染色體的基因；通過適應度函數計算每個個體的適應度；判斷是否滿足終止條件，如果不滿足，則經過選擇、交叉、變異得到新一代個體，並返回歸一化新一代個體每個染色體的基因，如此循環直至滿足終止條件；如果滿足則輸出最優方案。本發明提供的優化了垂直小區分裂內外環天線方向圖的幅度激勵，降低了垂直分裂小區內外環的幹擾以及鄰小區之間的幹擾，從而提升系統的性能。
【專利說明】-種有源天線垂直小區分裂的天線方向圖優化方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種天線方向圖優化方法，特別涉及一種有源天線垂直小區分裂的天 線方向圖優化方法，屬於通信【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 隨著移動通信用戶的爆炸式增長，網絡擴容已經刻不容緩。傳統的網絡擴容方法 是蜂窩小區分裂，即減小現有小區的覆蓋區域，並在新產生的盲區引入新的基站來覆蓋。因 此，運營商就必須為這種擴容方式付出高昂的代價，包括增加新的基站設備和租賃新的站 址。然而，在人口密集的都市，已經很難再尋找到合適的站址了。
[0003] 隨著天線理論和技術的發展，人們發現可以利用天線發送電波的方向性來實現空 分多址，進一步提升網絡容量，而近年來發展的有源天線（AAS,activeantennasystem) 則更是極大地利用了空間這一資源。有源天線較傳統基站和遠端射頻單元（RRU，Radio RemoteUnit)有較大的革新，有源天線的射頻單元和天線是合一設計，它把多路小功率射 頻和天線陣子集成，大大增加了射頻收發接收機（TRX)路數，增加了射頻控制的靈活性，同 時降低了傳輸損耗。這種架構的優勢是可以把數位訊號傳輸到天線內部的每個無源陣子， 信號控制的顆粒度更細，系統的自由度更高，天線設備的智能化成為可能。
[0004] 如圖1所示有源天線最重要的一種應用場景就是垂直小區分裂，通過對不同的信 號賦予不同的激勵係數（幅度和相移），讓天線在垂直面產生兩個波束來覆蓋原小區。兩 個波束復用時頻資源，使得小區的可用資源增加一倍，理論上大大提高了小區容量。但實際 上，由於小區分裂產生了更多的同頻幹擾，使得小區的吞吐量雖然提升，但並沒有得到期望 中的高增益。
【發明內容】
[0005] 本發明要解決的技術問題是：通過優化垂直小區分裂內外環天線方向圖的幅度激 勵，來降低垂直分裂小區內外環的幹擾以及鄰小區之間的幹擾，從而提升系統的性能。
[0006] 為實現上述的發明目的，本發明提供了一種有源天線垂直小區分裂系統的方向圖 優化方法，包括如下步驟：
[0007] 確定天線方向圖的染色體編碼方案，設定染色體基因信息；
[0008] 配置染色體進化參數；
[0009] 按染色體進化參數，對方向圖優化方案編碼，形成染色體初始化種群；
[0010] 歸一化每個染色體的基因；
[0011] 通過適應度函數計算每個個體的適應度；
[0012] 判斷是否滿足終止條件，如果不滿足，則經過選擇、交叉、變異得到新一代個體，並 返回歸一化新一代個體每個染色體的基因，如此循環直至滿足終止條件；如果滿足則輸出 最優方案。
[0013] 其中較優地，所述確定天線方向圖的染色體編碼方案的步驟包括：
[0014] 將天線陣子內環幅度激勵和天線陣子外環幅度激勵設置為基因；
[0015] 將多個天線陣子內環幅度激勵和天線陣子外環幅度激勵設置為染色體。
[0016] 其中較優地，所述對方向圖優化方案編碼的步驟包括：
[0017] 將內環天線方向圖振子的幅度激勵和外環天線方向圖振子的幅度激勵作為天線 方向圖的染色體編碼基因，將內環天線方向圖振子的幅度激勵和外環天線方向圖振子的幅 度激勵複數編碼。
[0018] 其中較優地，所述複數編碼是按下式計算的：
【權利要求】
1. 一種有源天線垂直小區分裂系統的方向圖優化方法，其特徵在於包括如下步驟： 確定天線方向圖的染色體編碼方案，設定染色體基因信息； 配置染色體進化參數； 按染色體進化參數，對方向圖優化方案編碼，形成染色體初始化種群； 歸一化每個染色體的基因； 通過適應度函數計算每個個體的適應度； 判斷是否滿足終止條件，如果不滿足，則經過選擇、交叉、變異得到新一代個體，並返回 歸一化新一代個體每個染色體的基因，如此循環直至滿足終止條件；如果滿足則輸出最優 方案。
2. 如權利要求1所述的方向圖優化方法，其特徵在於，所述確定天線方向圖的染色體 編碼方案的步驟包括： 將天線陣子內環幅度激勵和天線陣子外環幅度激勵設置為基因； 將多個天線陣子內環幅度激勵和天線陣子外環幅度激勵設置為染色體。
3. 如權利要求1所述的方向圖優化方法，其特徵在於，所述對方向圖優化方案編碼的 步驟包括： 將內環天線方向圖振子的幅度激勵和外環天線方向圖振子的幅度激勵作為天線方向 圖的染色體編碼基因，將內環天線方向圖振子的幅度激勵和外環天線方向圖振子的幅度激 勵複數編碼。
4. 如權利要求3所述的方向圖優化方法，其特徵在於，所述複數編碼是按下式計算的： C - [cj, c2, **?, cN] Cn = an+J * bn an, bn G [0, 1] 其中，c是天線方向圖的染色體，cn是基因。cn包括實部an和虛部b n，實部an表示內環 天線方向圖第n個振子的幅度激勵，虛部bn表示外環天線方向圖第n個振子的幅度激勵，N 表示振子的個數。
5. 如權利要求1所述的方向圖優化方法，其特徵在於，所述歸一化每個染色體的基因 的步驟是歸一化信號的發射功率，如下式所示：
其中，元表示歸一化後的內環天線方向圖振子的幅度激勵、反表示歸一化後的外環天 線方向圖振子的幅度激勵、4是歸一化後的基因，實部3"表示內環天線方向圖第n個振子 的幅度激勵，虛部bn表示外環天線方向圖第n個振子的幅度激勵，N表示振子的個數。
6.如權利要求1所述的方向圖優化方法，其特徵在於，所述適應度函數是按下式計算 的：
Pi+P2+P3+P4+P5 = 1 其中，El、E2、E3、E4、E5表示每個染色體形成的幅度方向圖與理想形式幅度方向圖的 差，Pi, P2，P3，P4，P5疋權重係數。 7?如權利要求6所述的方向圖優化方法，其特徵在於，所述EpEyEyEpEs是按下式計 算的：
其中，El、E2、E3、E4、E5表示每個染色體形成的幅度方向圖與理想形式幅度方向圖的 誤差，Q表示9,的長度，P表示％的長度；0,表示外環小區邊緣的角度範圍的所有取值， e j表示內環小區邊緣的角度範圍的所有取值；e innCT，e 是內環天線和外環天線的電下 傾角，ei表示在0 i角度位置上的誤差，e」表示在0 j角度位置上的誤差；R1和R3表示內 外環幅度方向圖dB差值的理想值，R2表示外環幅度方向圖在0 edge處的值；AFinne,( 0 )表 示天線內環幅度方向圖、0 )表示天線外環幅度方向圖。
8. 如權利要求7所述的方向圖優化方法，其特徵在於，所述&、R2、R3是按下式計算的： fd( 0 ) = R1； 0 G [ 9 edge, 9 up] AF0Uter ( 9 edge) = R2 fd( 9 ) I = R3, 9 G [ 9 low，9 centre! 其中，fd(e)是f(e)的理想形式。[0edge，eup]是外環小區邊緣的角度區域。0 edge是UE到BS最小的夾角；[0 lOT，0 eent,J是內環小區邊緣的角度區域。0 eent,e是UE到BS最 大的夾角。
9. 如權利要求7所述的方向圖優化方法，其特徵在於，所述f(0)是按下式計算的： f(0) = 1〇 . l〇gl〇(|AFouter(0) |/|AFinner(0) |) 其中，f(e)是天線內外環幅度方向圖在9處的dB差值，AFinne,(0)表示天線內環幅 度方向圖、( 0 )表示天線外環幅度方向圖。
【文檔編號】H04W16/28GK104347955SQ201410521131
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】崔琪楣, 陶小峰, 王健, 劉賀 申請人:北京郵電大學