一種信號發射方法及信號發射裝置與流程

2023-10-10 08:29:54

本申請涉及通信領域，尤其涉及一種信號發射方法及信號發射裝置。

背景技術：

隨著通信技術的發展，用戶對網絡資源的需求也越來越大。為了滿足不斷增長的用戶需求，如何擴大網絡容量成為通信領域的重要課題。常見的擴大網絡容量的方式主要集中在新增頻譜、新增站點、新增多扇區組網或者採用劈裂天線。

經過劈裂天線的劈裂網絡電路處理後，輸入的小區信號可以映射到不同的物理天線。每個劈裂天線可以實現兩個方向不同的波束，在基站的服務小區形成兩個固定方位的扇區，相當於增加了小區內的扇區數量，因此能夠提高網絡容量。

與常規天線相比，劈裂天線增加了劈裂網絡電路，結構更為複雜，製作成本更高，而且天線質量更大，對於天面承重有更高要求。另外，由劈裂天線產生扇區的方位固定，僅能適用於通用移動通信系統(universalmobiletelecommunicationssystem，umts)，不能滿足長期演進(longtermevolution，lte)通信系統對的多輸入多輸出(multipleinputmultipleoutput，mimo)天線的要求，應用場景受到限制。

技術實現要素：

本申請提供了一種信號發射方法以及信號發射裝置，能夠通過常規的雙極化天線擴大網絡容量，能夠適用於各種通信系統。

第一方面提供一種信號發射方法，包括：生成兩個第一小區信號和兩個第二小區信號；使用第一相位係數將一個第一小區信號移相得到第一移相信號，使用第二相位係數將另一個第一小區信號移相得到第二移相信號，使用第三相位係數將一個第二小區信號移相得到第三移相信號，使用第四相位係數將另一個第二小區信號移相得到第四移相信號；分別將第一移相信號調製為第一射頻信號，將第二移相信號調製為第二射頻信號，將第三移相信號調製為第三射頻信號，將第四移相信號調製為第四射頻信號；分別通過第一天線振子發射第一射頻信號，通過第三天線振子發射第二射頻信號，通過第二天線振子發射第三射頻信號，通過第四天線振子發射第四射頻信號。其中，第一小區信號和第二小區信號為同頻信號，第一天線振子和第二天線振子屬於第一雙極化天線，第三天線振子和第四天線振子屬於第二雙極化天線，第一天線振子和第二天線振子具有不同的極化方向，第一天線振子和第三天線振子具有相同的極化方向，第二天線振子和第四天線振子具有相同的極化方向。

依此實施，通過兩個雙極化天線中兩對具有相同極化方向的天線振子發射小區信號，能夠形成至少兩個不重合的同頻扇區，擴大umts基站的網絡容量。另外，對小區信號不進行移相時，其可以實現mimo天線功能，能夠滿足lte通信系統的要求。

在第一方面的一種可能的實現方式中，生成兩個第一小區信號和兩個第二小區信號具體為：生成第一小區信號和第二小區信號，將第一小區信號分路成兩個第一小區信號，將第二小區信號分路成兩個第二小區信號。本實施例提供了生成多個小區信號的一個可行方案，方案實施更具靈活性。

在第一方面的另一種可能的實現方式中，第一相位係數和第二相位係數的相位差值屬於-120°～-80°，第三相位係數和第四相位係數的相位差值屬於80°～120°。依此實施，根據第一小區信號形成的第一扇區和根據第二小區信號形成的第二扇區能夠分別覆蓋不同方位的地理區域，扇區重合部分較少，扇區間的幹擾較弱。

進一步的，在第一方面的另一種可能的實現方式中，第一相位係數和第二相位係數的相位差值為-100°，第三相位係數和第四相位係數的相位差值為100°。

在第一方面的另一種可能的實現方式中，第一天線振子和第三天線振子的極化方向均為+45°，第二天線振子和第四天線振子的極化方向均為-45°。依此實施，第一小區信號和第二小區信號對其他扇區的噪聲幹擾較小，能夠提高基站的網絡通信質量。

在第一方面的另一種可能的實現方式中，第一天線振子的極化方向為水平方向，第二天線振子的極化方向為垂直方向。本實施例提供了通過另一種雙極化天線發射小區信號，形成至少兩個扇區的方法，方案實施更具靈活性。

第二方面提供一種信號發射裝置，具有實現上述信號發射方法的功能。該功能可以通過硬體實現，也可以通過硬體執行相應的軟體實現。硬體或軟體包括一個或多個與上述功能相對應的模塊。

第三方面提供一種基站，具有實現以上方面的信號發射方法的功能。該功能可以通過硬體實現，也可以通過硬體執行相應的軟體實現。硬體或軟體包括一個或多個與上述功能相對應的模塊。

本申請的又一方面提供了一種計算機可讀存儲介質，計算機可讀存儲介質中存儲有指令，當其在計算機上運行時，使得計算機執行上述各方面的方法。

本申請的又一方面提供了一種包含指令的電腦程式產品，當其在計算機上運行時，使得計算機執行上述各方面的方法。

在本申請的實施例中，生成兩個第一小區信號，第一小區信號經過移相和調製後，第一小區信號映射到兩個天線振子上，形成第一射頻信號和第二射頻信號。相比未經移相的第一小區信號對應的波束，移相後的第一小區信號對應的波束方向會發生偏轉。同理，移相後的第二小區信號對應的波束方向也會發生偏轉。由於相位係數各不相同，因此第一小區信號對應的波束方向和第二小區信號對應的波束方向不會重合，從而形成不重合的兩個同頻扇區。隨著扇區數量的增加，基站的網絡容量也隨之增加。由於本申請採用的是常規的雙極化天線，對小區信號不進行移相時，其可以實現mimo天線功能，滿足lte通信系統的要求。

附圖說明

圖1為現有劈裂天線的扇區示意圖；

圖2為本申請中基站的一個結構示意圖；

圖3為本申請中基站的另一個結構示意圖；

圖4為本申請中雙極化天線的一個示意圖；

圖5為本申請實施例中信號發射方法的一個流程示意圖；

圖6為現有技術中4天線對應扇區的一個示意圖；

圖7為本申請實施例中第一小區信號在水平方向上的一個天線方向圖；

圖8為本申請實施例中45°極化天線的一個天線方向圖；

圖9為本申請實施例中第一小區信號從45°極化天線發射的一個天線方向圖；

圖10為本申請實施例中第二小區信號在水平方向上的一個天線方向圖；

圖11為本申請實施例中第二小區信號從45°極化天線發射的一個天線方向圖；

圖12為本申請實施例中信號發射裝置的一個示意圖。

具體實施方式

本申請的信號發射方法可應用於通信設備，下面的通信設備以基站為例，圖2為基站的一個結構示意圖，基站200包括基帶單元(basebandunite，bbu)201、射頻拉遠單元(radioremoteunit，rru)202和天線203，bbu和rru202通過光纖連接，rru202和天線通過同軸電纜連接。rru202和天線203的數量均可以是一個或多個。

其中，bbu201可以包括處理器2011、存儲器2012和網絡接口2013，如圖3所示。處理器2011、存儲器2012和網絡接口2013的數量可以是一個或多個。可以理解的是，bbu201還可以包括編解碼器等。網絡接口2013用於接收來自核心網設備的信令，或發送bbu產生的信令。

rru202可以包括數字中頻模塊、射頻模擬模塊、功率放大器和濾波器等。數字中頻模塊用於光傳輸的調製解調、數字變頻、模擬數位訊號轉換等；射頻模擬模塊完成中頻信號到射頻信號的變換；功率放大器用於放大射頻信號。

天線可以是垂直水平極化天線或±45°極化天線。每個雙極化天線包括兩個天線振子，兩個天線振子的噪聲幹擾不大於-30db，一般兩個天線振子的極化方向相互正交。圖4為兩個±45°極化天線的一個示意圖，一個雙極化天線包括天線振子1和天線振子2，另一個雙極化天線包括天線振子3和天線振子4。天線振子1和天線振子3的極化方向均為-45°，天線振子2和天線振子4的極化方向均為+45°。具有相同極化方向的天線振子的相關性高，天線振子2和3的相關性較低，天線振子1和4的相關性最低。

通過調用存儲器2012存儲的操作指令和電腦程式，處理器2011可以生成兩個第一小區信號和兩個第二小區信號，第一小區信號和第二小區信號為同頻信號；使用第一相位係數將一個第一小區信號移相得到第一移相信號，使用第二相位係數將另一個第一小區信號移相得到第二移相信號，使用第三相位係數將一個第二小區信號移相得到第三移相信號，使用第四相位係數將另一個第二小區信號移相得到第四移相信號；

rru202可以將第一移相信號調製為第一射頻信號，將第二移相信號調製為第二射頻信號，將第三移相信號調製為第三射頻信號，將第四移相信號調製為第四射頻信號；

第一天線振子2031，用於發送第一射頻信號；第三天線振子2033，用於發送第二射頻信號；第二天線振子2032，用於發射第三射頻信號；第四天線振子2034，用於發射第四射頻信號。

在一個可選實施例中，bbu還可以包括分路器；處理器還用於生成第一小區信號和第二小區信號；分路器用於將第一小區信號分路成兩個第一小區信號，將第二小區信號分路成兩個第二小區信號。

基於以上基站，本申請可以提供應用於雙極化天線的一種信號發射方法，能夠形成多個扇區，擴大基站的網絡容量。

請參閱圖5，本申請提供的信號發射方法的一個實施例包括：

步驟501、生成兩個第一小區信號和兩個第二小區信號，第一小區信號和第二小區信號為同頻信號。

本實施例中，第一小區信號和第二小區信號可以是小區參考信號，如小區專用參考信號(cell-specificreferencesignal，c-rs)，用戶專用參考信號(ue-specificreferencesignal，ue-rs)，多播單頻網絡(multicastbroadcastsinglefrequencynetwork，mbsfn)參考信號，位置參考信號(positioning-referencesignals，p-rs)及信道狀態信息參考信號(channelstateinformation-referencesignals，csi-rs)。ue-rs也稱為解調參考信號(demodulation-referencesignals，dm-rs)。

步驟502、使用第一相位係數將一個第一小區信號移相得到第一移相信號，使用第二相位係數將另一個第一小區信號移相得到第二移相信號，使用第三相位係數將一個第二小區信號移相得到第三移相信號，使用第四相位係數將另一個第二小區信號移相得到第四移相信號。

其中，第一相位係數、第二相位係數、第三相位係數和第四相位係數均不相同。記第一相位係數為θ1、第二相位係數為θ2、第三相位係數為θ3和第四相位係數為θ4。則計算第一移相信號和第二移相信號的路徑相位差δθ的公式如下：δθ＝d*(sinθ)*360/λ。λ為波長，d為同極化天線振子之間的距離，θ為信號路徑和天線法線之間的夾角，信號路徑為接收端(如終端)到天線振子的直線路徑。

步驟503、分別將第一移相信號調製為第一射頻信號，將第二移相信號調製為第二射頻信號，將第三移相信號調製為第三射頻信號，將第四移相信號調製為第四射頻信號。

步驟504、分別通過第一天線振子發射第一射頻信號，通過第三天線振子發射第二射頻信號，通過第二天線振子發射第三射頻信號，通過第四天線振子發射第四射頻信號。

其中，第一天線振子和第二天線振子屬於第一雙極化天線，第三天線振子和第四天線振子屬於第二雙極化天線，第一天線振子和第二天線振子具有不同的極化方向，第一天線振子和第三天線振子具有相同的極化方向，第二天線振子和第四天線振子具有相同的極化方向。

對於第一射頻信號和第二射頻信號，終端可以識別出以上兩個射頻信號由同一個基帶信號(即第一小區信號)生成，終端收到信號的幅度為

其中，j為極坐標。

本實施例中，生成兩個第一小區信號，第一小區信號經過移相和調製後，第一小區信號映射到兩個天線振子上，形成第一射頻信號和第二射頻信號。相比未經移相的第一小區信號對應的波束，移相後的第一小區信號對應的波束方向會發生偏轉。同理，移相後的第二小區信號對應的波束方向也會發生偏轉。由於相位係數各不相同，因此第一小區信號對應的波束方向和第二小區信號對應的波束方向不會重合，從而形成不重合的兩個扇區。隨著扇區數量的增加，小區的網絡資源(如碼、功率)增加一倍，基站的網絡容量也隨之增加。

其次，由於本申請採用的是常規的雙極化天線，對小區信號不進行移相時，其可以實現mimo天線功能，滿足lte通信系統的要求。

基於圖5所示實施例，在一個可選實施例中，步驟501具體可以為：生成第一小區信號和第二小區信號，將第一小區信號分路成兩個第一小區信號，將第二小區信號分路成兩個第二小區信號。在本實施例中，bbu還包括分路器，分路器可以將一個小區信號分路，得到兩個上述小區信號。

基於圖5所示實施例或可選實施例，在另一個可選實施例中，第一相位係數和第二相位係數的相位差值屬於-120°～-80°，第三相位係數和第四相位係數的相位差值屬於80°～120°。

可以理解的是，第一相位係數和第二相位係數的相位差可以是[-120°，-80°]中的任意一個值，例如-90°、-95°、-100°、-110°或-115°等。第三相位係數和第四相位係數的相位差可以是[80°，120°]中的任意一個值，例如90°、95°、100°、110°或115°等。

基於圖5所示實施例或可選實施例，在另一個可選實施例中，第一天線振子的極化方向為+45°，第二天線振子的極化方向為-45°，第三天線振子的極化方向為+45°，第四天線振子的極化方向為-45°。或者，第一天線振子的極化方向為-45°，第二天線振子的極化方向為+45°，第三天線振子的極化方向為-45°，第四天線振子的極化方向為+45°。

基於圖5所示實施例或可選實施例，在另一個可選實施例中，第一天線振子的極化方向和第三天線振子的極化方向均為水平方向，第二天線振子的極化方向和第四天線振子的極化方向為垂直方向。或者，第一天線振子的極化方向和第三天線振子的極化方向均為垂直方向，第二天線振子的極化方向和第四天線振子的極化方向為水平方向。

為便於理解，下面以一個具體應用場景對本申請實施例的信號發射方法進行詳細說明：

記第一相位係數為θ1、第二相位係數為θ2、第三相位係數為θ3和第四相位係數為θ4。將第一小區信號對應的主瓣記為第一扇區，將第二小區信號對應的主瓣記為第二扇區。

按照現有技術不調整小區信號的相位，那麼在小區信號在水平方向的天線方向圖中，如果θ1＝θ2＝θ3＝θ4，那麼原始扇區方向圖如圖6所示，角度區間包括340°～360°和0°～20°。可以理解的是，在天線方向圖中360°和0°對應同一位置。

如果不考慮45°極化方向，那麼當θ1-θ2＝-100°時，第一扇區相對於原始扇區向左偏轉20°，第一扇區的角度大約為320°～360°，如圖7所示。

當基站配置的天線為±45°極化天線時，45°極化天線的天線方向圖如圖8所示。由於第一小區信號經移相、調製後經45°極化天線發射，終端收到第一小區信號的天線方向圖如圖9所示，第一扇區的角度大約為320°～360°。從圖9可以看出，第一小區信號從45°極化天線發射，能夠降低對除了第一扇區之外的其他區域的信號強度，從而降低對其他扇區的噪聲幹擾。

如果不考慮45°極化方向，那麼當θ3-θ4＝100°時，第二扇區相對於原始扇區向右偏轉20°，第二扇區的角度大約為0°～40°，如圖10所示。由於第二小區信號經移相、調製後經45°極化天線發射，終端收到第二小區信號的天線方向圖如圖11所示。第一扇區的角度大約為320°～360°，第二扇區的角度大約為0°～40°，第一扇區和第二扇區對應的方向不同，形成兩個獨立的扇區，由於扇區數量的增加一倍，小區的網絡資源(如碼、功率等)也增加一倍，基站的網絡容量也隨之增加。

請參閱圖12，本申請提供一種信號發射裝置1200，具有實現圖5所示實施例或可選實施例中的信號發射方法的功能。信號發射裝置1200的一個實施例包括：

信號生成單元1201、第一調相器1202、第二調相器1203、第三調相器1204、第四調相器1205、第一信號調製器1206、第二信號調製器1207、第三信號調製器1208、第四信號調製器1209、第一雙極化天線和第二雙極化天線，第一雙極化天線包括第一天線振子1210和第二天線振子1212，第二雙極化天線包括第三天線振子1211和第四天線振子1213；

信號生成單元1201，用於生成兩個第一小區信號和兩個第二小區信號，第一小區信號和第二小區信號為同頻信號；

第一調相器1202，用於使用第一相位係數將信道生成單元1201生成的一個第一小區信號移相得到第一移相信號；

第二調相器1203，用於使用第二相位係數將信道生成單元1201生成的另一個第一小區信號移相得到第二移相信號；

第三調相器1204，用於使用第三相位係數將信道生成單元1201生成的一個第二小區信號移相得到第三移相信號；

第四調相器1205，用於使用第四相位係數將信道生成單元1201生成的另一個第二小區信號移相得到第四移相信號；

第一信號調製器1206，用於將第一調相器1202產生的第一移相信號調製為第一射頻信號；

第二信號調製器1207，用於將第二調相器1203產生的第二移相信號調製為第二射頻信號；

第三信號調製器1208，用於將第三調相器1204產生的第三移相信號調製為第三射頻信號；

第四信號調製器1209，用於將第四調相器1205產生的第四移相信號調製為第四射頻信號；

第一天線振子1210，用於發射第一信號調製器1206產生的第一射頻信號；

第三天線振子1211，用於發射第二信號調製器1207產生的第二射頻信號；

第二天線振子1212，用於發射第三信號調製器1208產生的第三射頻信號；

第四天線振子1213，用於發射第四信號調製器1209產生的第四射頻信號；

其中，第一天線振子1210和第二天線振子1212具有不同的極化方向，第一天線振子1210和第三天線振子1211具有相同的極化方向，第二天線振子1212和第四天線振子1213具有相同的極化方向。

在一個可選實施例中，信號生成單元1201具體用於生成第一小區信號和第二小區信號，將第一小區信號分路成兩個第一小區信號，將第二小區信號分路成兩個第二小區信號。

在另一個可選實施例中，第一相位係數和第二相位係數的相位差值屬於-120°～-80°，第三相位係數和第四相位係數的相位差值屬於80°～120°。

進一步的，第一相位係數和第二相位係數的相位差值為-100°，第三相位係數和第四相位係數的相位差值為100°。

在另一個可選實施例中，第一天線振子的極化方向為+45°，第二天線振子的極化方向為-45°。

在另一個可選實施例中，第一天線振子的極化方向為水平方向，第二天線振子的極化方向為垂直方向。

在上述實施例中，可以全部或部分地通過軟體、硬體、固件或者其任意組合來實現。當使用軟體實現時，可以全部或部分地以電腦程式產品的形式實現。

所述電腦程式產品包括一個或多個計算機指令。在計算機上加載和執行所述電腦程式指令時，全部或部分地產生按照本發明實施例所述的流程或功能。所述計算機可以是通用計算機、專用計算機、計算機網絡、或者其他可編程裝置。所述計算機指令可以存儲在計算機可讀存儲介質中，或者從一個計算機可讀存儲介質向另一計算機可讀存儲介質傳輸，例如，所述計算機指令可以從一個網站站點、計算機、伺服器或數據中心通過有線(例如同軸電纜、光纖、數字用戶線(dsl))或無線(例如紅外、無線、微波等)方式向另一個網站站點、計算機、伺服器或數據中心進行傳輸。所述計算機可讀存儲介質可以是計算機能夠存儲的任何可用介質或者是包含一個或多個可用介質集成的伺服器、數據中心等數據存儲設備。所述可用介質可以是磁性介質，(例如，軟盤、硬碟、磁帶)、光介質(例如dvd)、或者半導體介質(例如固態硬碟(solidstatedisk，ssd))等。

以上實施例僅用以說明本申請的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本申請進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本申請各實施例的範圍。