一種基於有源天線的通信系統組網方法及裝置的製作方法
2023-04-29 09:54:41
專利名稱：一種基於有源天線的通信系統組網方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，具體而言，涉及一種基於有源天線的通信系統組網方法及
>J-U裝直。
背景技術：
隨著移動終端和數據業務的高速增長，未來的無線通信網絡對於數據傳輸速率、系統容量以及地區的連續覆蓋等方面的要求越來越高。和傳統基站系統相比，有源天線將傳統基站的射頻部分和天線組合成一個整體，採用多通道的射頻和天線陣子配合，實現空間波束成型，完成射頻信號的收發。從無線通信系統應用來看，有源天線具有非常靈活的空間波束控制能力，能夠針對不同的應用場景靈活調整空間波束形狀和能力，這一特點對於 無線通信系統組網具有顯著的優勢。在有源天線的實際應用中，通常採用水平扇區化或垂直扇區化特性來提高系統容量，即通過有源天線產生N(N> 2)個水平或垂直方向上的波束，將原先的一個扇區拆分成N個扇區，系統頻譜資源相當於原來的N倍，在不增加站點或天線等設備的前提下，對於一些特定場景能夠有效提升系統容量。然而，水平扇區化、垂直扇區化應用場景下，通過有源天線產生的多波束將空間切分為相應的多個小區的方法也帶來了一系列的問題。首先空間波束在水平或垂直方向上的可調空間有限，特別是垂直方向，一般不到20度，波束間的隔離度無法做到很好，在波束交疊區存在著較強的同頻幹擾；尤其的，對於城區複雜場景，由於存在著豐富的多徑效果，波束間的隔離度更加難以區分，會產生更多更複雜的波束交疊區。如果波束交疊區的幹擾過強，由扇區數增加帶來的系統容量上的提升就會大大減弱；另一方面，對於相鄰小區控制信道間的幹擾問題比較敏感的系統，水平扇區化、垂直扇區化應用場景下不僅無法增強控制信道的抗幹擾能力，而且由於扇區數和交疊區的增加，會帶來更多更複雜的幹擾問題，制約了數據信道的數據傳輸率，進一步壓縮了系統容量的增益；最後，扇區數和交疊區增加的同時也帶來了更複雜的切換策略，增加了系統複雜度，同樣也影響了系統性能的提升。針對相關技術中有源天線應用中出現的幹擾和切換問題，目前尚未提出有效的解決方案。
發明內容
針對相關技術中有源天線應用中出現的幹擾和切換問題，本發明提供了一種基於有源天線的通信系統組網方法及裝置，以至少解決上述問題。根據本發明的一個方面，提供了一種基於有源天線的通信系統組網方法，包括設置有源天線產生多個波束；將所述多個波束覆蓋同一小區。優選地，將所述多個波束覆蓋同一小區包括選擇所述多個波束中的至少一個波束與所述小區中的用戶進行信號傳輸。優選地，選擇所述多個波束中的至少一個波束與所述小區中的用戶進行信號傳輸包括選擇所述多個波束中的至少一個波束向所述用戶發射下行鏈路信號。
優選地，選擇所述多個波束中的至少一個波束向所述用戶發射下行鏈路信號包括根據所述用戶上報的下行信號測量信息和/或基站檢測的上行信號測量信息，選擇所述多個波束中的至少一個波束向所述用戶發射下行鏈路信號。優選地，根據所述用戶上報的下行信號測量信息和/或基站檢測的上行信號測量信息選擇所述多個波束中的至少一個波束向所述用戶發射下行鏈路信號包括通過所述用戶上報的下行信號測量信息和/或基站檢測的上行信號測量信息獲取到所述多個波束的信號質量；選擇所述多個波束中所述信號質量優於或等於第一閾值的波束向所述用戶發射下行鏈路信號。優選地，選擇所述多個波束中的至少一個波束向所述用戶發射下行鏈路信號包括選擇所述多個波束中接收所述用戶的上行鏈路信號的波束向所述用戶發射所述下行鏈
路信號。 優選地，選擇所述多個波束中的至少一個波束與所述小區中的用戶進行信號傳輸包括選擇所述多個波束中的至少一個波束接收所述用戶的上行鏈路信號，並將所述至少一個波束接收到的所述用戶的上行鏈路信號進行合併處理。優選地，選擇所述多個波束中的至少一個波束接收所述用戶的上行鏈路信號包括根據基站檢測的上行信號測量信息選擇所述多個波束中的至少一個波束接收所述用戶的上行鏈路信號。優選地，根據基站檢測的上行信號測量信息選擇所述多個波束中的至少一個波束接收所述用戶的上行鏈路信號包括通過所述基站檢測的上行信號測量信息獲取到所述多個波束的信號質量；選擇所述多個波束中所述信號質量優於或等於第二閾值的波束接收所述用戶的上行鏈路信號。優選地，將所述多個波束覆蓋同一小區之後，還包括檢測所述小區的第一用戶和第二用戶之間的空間隔離性；在所述空間隔離性優於第三閾值的情況下，所述第一用戶和所述第二用戶復用相同的時頻資源。優選地，在所述空間隔離性優於第三閾值的情況下，所述第一用戶和所述第二用戶復用相同的時頻資源包括在所述第一用戶和所述第二用戶之間的幹擾小於第四閾值的情況下，所述第一用戶和所述第二用戶復用相同的時頻資源；或者，在接收所述第一用戶的上行鏈路信號的波束與接收所述第二用戶的上行鏈路信號的波束不存在交集的情況下，所述第一用戶和所述第二用戶復用相同的時頻資源；或者，在接收所述第一用戶的上行鏈路信號的波束與接收所述第二用戶的上行鏈路信號的波束存在部分交集的情況下，選擇所述接收所述第一用戶的上行鏈路信號的波束與接收所述第二用戶的上行鏈路信號的波束中的無交集部分復用相同的時頻資源。根據本發明的另一方面，提供了一種基於有源天線的通信系統組網裝置，包括設置模塊，用於設置有源天線產生多個波束；組網模塊，用於將所述多個波束覆蓋同一小區。優選地，所述組網模塊包括選擇模塊，用於選擇所述多個波束中的至少一個波束與所述小區中的用戶進行信號傳輸。優選地，所述裝置還包括檢測模塊，用於檢測所述小區的第一用戶和第二用戶之間的空間隔離性；復用模塊，用於在所述檢測模塊檢測到所述空間隔離性優於第三閾值的情況下，所述第一用戶和所述第二用戶復用相同的時頻資源。
通過本發明，採用設置有源天線產生多個波束；將該多個波束覆蓋同一小區的方式，解決了有源天線應用中的幹擾和切換問題，避免了額外的切換和開銷，同時可實現精細
覆蓋，提高系統容量。
此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖I是根據本發明實施例的基於有源天線的通信系統組網方法的流程圖；圖2是根據本發明實施例的基於有源天線的通信系統組網裝置的結構框圖；圖3是根據本發明實施例的組網模塊的優選結構框圖； 圖4是根據本發明實施例的基於有源天線的通信系統組網裝置的優選結構框圖；圖5是根據本發明實施例一的基於有源天線多波束特性的組網方法的流程圖；圖6是根據本發明實施例一的基於有源天線多波束特性的無線通信系統裝置的示意圖；圖7是根據本發明實施例一的有源天線的多波束特性示意圖；圖8是根據本發明實施例一的有源天線應用下的多波束覆蓋示意圖；圖9是根據本發明實施例二的有源天線應用示意圖；圖10是根據本發明實施例三的有源天線應用示意圖。
具體實施例方式下文中將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。本實施例提供了一種網絡覆蓋方法，圖I是根據本發明實施例的基於有源天線的通信系統組網方法的流程圖，如圖I所示，該方法包括如下步驟步驟S102，設置有源天線產生多個波束；步驟S104，將該多個波束覆蓋同一小區。本實施例通過上述步驟，將有源天線產生的多個波束覆蓋同一小區，由於這些波束屬於同一小區，從而能夠使得在波束交疊區不但不會產生同頻幹擾，反而能夠提高傳輸增益，解決了有源天線應用中的幹擾和切換問題，避免了額外的切換和開銷，同時可實現精細覆蓋，提高系統容量，還可以減小了系統複雜度，有利於系統性能的進一步提升。優選地，在使用多個波束進行網絡覆蓋的時候，可以選擇上述多個波束之中的至少一個波束與小區中的用戶進行信號傳輸。通過這種方式，能夠節約能源。例如，對於下行鏈路，可以選擇上述多個波束中的至少一個波束向用戶發射下行鏈路信號。優選地，可以根據用戶上報的下行信號測量信息和/或基站檢測的上行信號測量信息進行選擇，比如，通過用戶上報的下行信號測量信息和/或上行信號測量信息獲取到多個波束的信號質量；選擇上述多個波束中信號質量優於或等於第一閾值的波束向用戶發射下行鏈路信號，或者也可以按照該多個波束中的信號質量由高到低的順序選擇一個或者多個波束向用戶發射下行鏈路信號，或者還可以直接選擇上述多個波束中用於接收用戶的上行鏈路信號的波束，向用戶發射下行鏈路信號。通過這種方式，提升了本方案的使用靈活性。又例如，對於上行鏈路，可以選擇多個波束中的至少一個波束接收用戶的上行鏈路信號，並將上述至少一個波束接收到的該用戶的上行鏈路信號進行合併處理。優選地，可以根據基站檢測的上行信號測量信息進行選擇，比如，通過基站檢測的上行信號測量信息獲取到多個波束的信號質量；選擇多個波束中信號質量優於或等於第二閾值的波束接收用戶的上行鏈路信號，或者也可以按照該多個波束中的信號質量由高到低的順序選擇一個或者多個波束接收用戶的上行鏈路信號，或者還可以直接選擇上述多個波束中向用戶發射下行鏈路信號的波束，接收用戶的上行鏈路信號。其中，上述的第一閾值可以與第二閾值相等，也可以不相等。通過這種方式，提升了本方案的使用靈活性。此外，為了進一步提升無線資源的利用率，還可以對小區中的某些用戶之間的空間隔離性進行檢測，這裡以該小區中的任意兩個用戶(第一用戶和第二用戶)為例進行說明，在檢測到第一用戶和第二用戶之間的空間隔離性優於第三閾值的情況下，第一用戶和第二用戶可以復用相同的時頻資源。需要說明的是，本實施例及以下優選實施例中的「第一」 「第二」等等僅為敘述方便，並無特定順序等，並不構成對本發明實施例的限定。例如，在第一用戶和第二用戶之間的幹擾小於第四閾值的情況下，可以認為第一用戶和第二用戶之間的空間隔離性優於第三閾值，則第一用戶和第二用戶可以復用相同的時頻資源。其中，對於第一用戶和第二用戶之間的幹擾的判斷，可以有多種方式，比如，當第一用戶位於有源天線波束i的邊緣且第二用戶位於有源天線波束j的邊緣，可以檢測第一用戶接收到的i波束上有用信號的信號強度與接收到的j波束上幹擾信號的信號強度之差或者之比大於某一指定值，則可以認為第一用戶和第二用戶之間的幹擾小於第四閾值。又例如，在接收第一用戶的上行鏈路信號的波束與接收第二用戶的上行鏈路信號的波束不存在交集的情況下，可以認為第一用戶和第二用戶之間的空間隔離性優於第三閾值，則第一用戶和第二用戶可以復用相同的時頻資源。再例如，在接收第一用戶的上行鏈路信號的波束與接收第二用戶的上行鏈路信號的波束存在部分交集的情況下，可以選擇接收第一用戶的上行鏈路信號的波束與接收第二用戶的上行鏈路信號的波束中的無交集部分復用相同的時頻資源。
對應於上述方法，本實施例還提供了一種基於有源天線的通信系統組網裝置，該裝置用於實現上述實施例及優選實施方式，已經進行過說明的不再贅述。如以下所使用的，術語「模塊」可以實現預定功能的軟體和/或硬體的組合。儘管以下實施例所描述的裝置較佳地以軟體來實現，但是硬體，或者軟體和硬體的組合的實現也是可能並被構想的。圖2是根據本發明實施例的基於有源天線的通信系統組網裝置的結構框圖，如圖2所示，該裝置包括設置模塊22和組網模塊24，下面對各個模塊進行詳細說明。設置模塊22，用於設置有源天線產生多個波束；組網模塊24，與設置模塊22相連，用於用於將所述多個波束覆蓋同一小區。本實施例通過上述裝置，將採用設置模塊22設置的有源天線產生的多個波束通過組網模塊24覆蓋同一小區，由於這些波束屬於同一小區，從而能夠使得在波束交疊區不但不會產生同頻幹擾，反而能夠提高傳輸增益，解決了有源天線應用中的幹擾和切換問題，避免了額外的切換和開銷，同時可實現精細覆蓋，提高系統容量，還可以減小了系統複雜度，有利於系統性能的進一步提升。
圖3是根據本發明實施例的組網模塊24的優選結構框圖，如圖3所示，組網模塊24可以包括選擇模塊242，用於選擇該多個波束中的至少一個波束與小區中的用戶進行
信號傳輸。圖4是根據本發明實施例的基於有源天線的通信系統組網裝置的優選結構框圖，如圖4所示，該裝置還可以包括檢測模塊42，與組網模塊24相連，用於檢測小區的第一用戶和第二用戶之間的空間隔離性；復用模塊44，與檢測模塊42相連，用於在檢測模塊42檢測到空間隔離性優於第三閾值的情況下，第一用戶和第二用戶復用相同的時頻資源。下面結合優選實施例進行說明，以下優選實施例結合了上述實施例及其優選實施方式。實施例一 在本優選實施例中提供了一種基於有源天線的無線通信系統中增強覆蓋性能、提升系統容量的組網技術方案和裝置。該方案能夠有效解決幹擾問題，靈活調整小區覆蓋和提升系統容量，為無線通信系統高速率高容量需求以及同頻幹擾帶來的覆蓋問題提供了一種靈活易行的組網解決方案。圖5是根據本發明實施例一的基於有源天線多波束特性的組網方法的流程圖，如圖5所示，本優選實施例提出的基於有源天線的組網應用方案包括如下步驟步驟S502，設置有源天線各陣子幅度和相位上的權值係數，產生N個波束，將N個波束中的部分或者所有波束覆蓋的區域屬於同一個小區，採用相同的小區編號；這裡N為正整數，對於每個蜂窩小區，N值的大小可以不相同。其中，這裡有源天線的N個波束可以是垂直方向的，或水平方向的，或垂直方向與水平方向的結合等。優選的，各個波束覆蓋區域可根據無線環境以及業務量分布等特徵來劃分，根據各波束覆蓋需求確定各波束的天線方向圖信息，得到相應的天線權值係數。優選地，各波束天線方向圖和覆蓋區域可通過配置基站進行調整，滿足實際網絡覆蓋需求。可選的，基站也可以自適應的調整有源天線各波束天線方向圖(比如通過改變天線陣子權值係數等方式)，來適應網絡內的變化(比如無線環境、用戶分布、業務量分布等的變化)，滿足實際網絡覆蓋需求。步驟S504，根據測量信息，選擇對用戶發送和接收信號的波束，例如在實施過程中，對於下行鏈路，基站可根據用戶上報的下行信號測量信息，如下行參考信號接收功率、信道質量信息等，選擇上述有源天線N個波束中的L個波束髮射信號；這裡I < L < N，且對於不同用戶，L值可能不同。可選的，基站也可根據接收到的用戶發送的上行信號測量信息，選擇上述有源天線N個波束中的L個波束髮射信號。對於上行鏈路，基站可根據上行信號測量信息選擇有源天線N個波束中的M個波束來接收信號，接收機對有源天線的M個波束上接收到的信號進行合併處理；這裡I彡M彡N，且對於不同用戶，M值可能不同。優選地，下行可直接採用上行的波束選擇結果，比如在上下行無線信道具有互易性的系統應用中。優選地，有源天線不同波束上的發射功率可以不相同。根據波束覆蓋區域特點，調整有源天線不同波束上的發射功率，可以有效提高系統性能。步驟S506，優選地，可以對各用戶間的空間隔離性進行判決，如果空間隔離性比較好，則進入步驟S508，否則結束流程。步驟S508，對於空間隔離性好，相互之間幹擾比較小的用戶，復用相同的時頻資源，可以提升系統容量。本優選實施例還提供了一種基於有源天線多波束特性的無線通信系統裝置，該裝置可以有效解決幹擾問題，實現精細靈活的網絡覆蓋，提升通信系統的容量。圖6是根據本發明實施例一的基於有源天線多波束特性的無線通信系統裝置的示意圖，如圖6所示，該裝置包括有源天線，基帶處理單元以及控制單元；其中，基帶處理單元包括調度和資源分配模塊(實現了上述處理模塊24和復用模塊44的功能)和基帶模塊(實現了上述設置模塊22、選擇模塊242以及檢測模塊42的功能)，而基帶模塊又包括天線 權值設置子模塊(實現了設置模塊22的功能)、用戶波束選擇子模塊(實現了選擇模塊242的功能)和用戶隔離度判決子模塊(實現了檢測模塊42的功能)。上述有源天線可以包括多個極化天線陣子，每個極化陣子單獨饋電且對應一路收發通道。可以通過設置各天線陣子幅度和相位權值係數，產生N個波束，覆蓋一個蜂窩小區。上述控制單元可以設置各天線陣子幅度和相位權值係數，滿足網絡覆蓋需求。可選的，通過檢測網絡內的變化(比如無線環境、用戶分布、業務量分布等的變化)，自適應調整有源天線各波束天線方向圖，滿足實際網絡覆蓋需求。圖7是根據本發明實施例一的有源天線的多波束特性示意圖，如圖7所示，可以設置各天線陣子幅度和相位上的權值係數，產生多個波束覆蓋蜂窩小區。圖8是根據本發明實施例一的有源天線應用下的多波束覆蓋示意圖，如圖8所示，在實際應用中，有源天線的多個波束可以是垂直方向的，如圖8中小區I所示；或者水平方向上的，如圖8中小區2所示；或者是垂直方向和水平方向的結合，如圖8中小區3所示。上述天線權值設置子模塊可以根據控制單元確定的天線權值係數，結合用戶波束選擇模塊的結果，設置對各用戶發射和接收信號時對應的天線權值係數。優選地，對於下行鏈路，上述用戶波束選擇子模塊可以用於根據用戶上報的下行信號測量信息，如下行參考信號接收功率、信道質量信息等，選擇上述有源天線N個波束中的L個波束髮射信號；可選的，也可根據接收到的用戶發送的上行信號，選擇上述有源天線N個波束中的L個波束髮射信號。優選地，該用戶波束選擇子模塊還可以用於不同波束上發射功率的調整。優選地，對於上行鏈路，上述用戶波束選擇子模塊還可以用於天線射頻單元將接收到的上行信號傳遞給基帶處理單元，在波束選擇子模塊中選擇接收信號質量最好的M個波束來進行信號接收合併。優選地，該用戶波束選擇子模塊還可以用於下行直接採用上行的波束選擇結果來發送信號。上述用戶隔離度判決子模塊可以根據用戶反饋的下行信號測量信息，或者接收到的上行信號測量信息，結合用戶波束選擇子模塊的結果，判別各用戶之間的空間隔離度。上述調度和資源分配模塊可以在對用戶調度和資源分配過程中，對於隔離性好的用戶，復用相同的時頻資源。
可以看出，本優選實施例中的方案和裝置採用有源天線產生的多個波束來覆蓋同一個蜂窩小區，相比於水平扇區化、垂直扇區化等其它應用特性，具有一系列優勢I.本方案簡單易行，有源天線的波束數目可根據實際情況來實現和調整，實現最優的精細覆蓋；2.避免了如水平、垂直扇區化特性下不同波束之間信號帶來的幹擾問題；3.多個波束同時發送和接收信號帶來的增益可以提升邊緣用戶性能，進一步解決覆蓋問題；4.避免了如水平、垂直扇區化特性下由於扇區數和交疊區的增加帶來的複雜的切換策略問題和開銷；5.優選地，對於空間隔離性較好的波束，各個波束之間沒有嚴重的幹擾，可在不同波束間做空分，復用時頻資源，提升系統容量。 實施例二 圖9是根據本發明實施例二的有源天線應用示意圖，如圖9所示，根據無線環境以及業務量分布等特徵來劃分有源天線各個波束覆蓋區域，控制單元根據各波束覆蓋需求確定具體天線方向圖信息，得到相應的天線權值係數。對於無線通信網絡的某一蜂窩小區，如圖9中斜線所示區域的用戶群，分別由有源天線N個波束中的波束i和波束j來進行覆蓋，記波束i和波束j對應的天線權值分別為Wi和Wj,波束i和波束j合成的天線方向圖對應的權值為Wijt5基站按照一定的時序，依次對發送給用戶的下行參考信號乘以各波束對應的權值係數後進行發送；用戶(User Equipment,簡稱為UE)接收基站發送的下行參考信號，並按照相應的時序將測量得到的信息反饋給基站，如下行參考信號接收功率，下行信道質量信息等。用戶波束選擇子模塊根據用戶反饋回來的下行信號測量信息，計算有源天線N個波束上的接收信號質量信息P1, P2,...,Pn ;此過程中，只需要考慮到參考信號和數據信號的發射功率差別，根據此功率差進行折算。用戶波束選擇子模塊將估計得到的接收信號質量信息和某一預先設置的閾值T比較，選擇P1, P2, , PN中大於該閾值T的L個波束來發射信號。具體實施過程中預設的閾值T可以通過仿真評估或者外場實測統計得到。如圖9所示，用戶UEl處于波束i和波束j覆蓋的交疊區，基帶處理單元按照上述方法估計得到，UEl接收到的來自有源天線波束i和波束j上的接收信號質量Pli和均大約預設的閾值T，選擇波束i和波束j同時對該用戶發送下行信號，即將發送給該用戶的信號乘以權值後傳給天線射頻單元進行發射。對於上行信號，選擇來自波束i和波束j上的信號進行合併處理，即分別對天線射頻單元接收到的信號乘以權值係數Wi和 ' 之後進行接收合併處理。本優選實施例不僅解決了幹擾的問題，而且波束i和波束j同時對用戶UEl發射信號，提升了信號質量，增強了覆蓋性能。實施例三圖10是根據本發明實施例三的有源天線應用示意圖，如圖10所示，控制單元檢測到網絡內業務量分布發生變化，根據業務分布，獲取有源天線波束覆蓋區域信息，得到相應的天線權值係數，調整有源天線權值係數，滿足網絡覆蓋需求。比如，當某一蜂窩小區內業務量分布由圖9變化為圖10中斜線所示區域，基站檢測到業務量變化，獲取波束覆蓋區域信息，調整有源天線波束i和波束j對應的天線權值係數為Wi'和。具體實施過程中，可以設置波束i上的發射功率比波束j上的低。基站按照一定的時序，依次對發送給用戶的參考信號乘以各波束權值係數後，傳給有源天線的射頻單元發送出去；用戶接收基站發送的參考信號，並按照相應的時序將測量得到的信息反饋給基站，如下行參考信號接收功率，下行信道質量信息等。用戶波束選擇子模塊根據用戶反饋回來的下行信號測量信息，估計來自有源天線N個波束上的接收信號質量信息P1, P2，...,Pn ;此過程中，只需要考慮到參考信號和數據信號的發射功率差別，根據此功率差進行折算。用戶波束選擇子模塊將估計得到的接收信號質量信息和某一預先設置的閾值T 比較，選擇P1, P2, , Pn中大於該閾值T的L個波束來發射信號。實施過程中預設的閾值T可以通過仿真評估或者外場實測統計得到。如圖10所示，用戶UE2和用戶UE3分別位於有源天線波束i和波束j覆蓋的邊緣區域，對於UE2來說，接收到的來自有源天線波束i的信號質量P2i遠大於來自有源天線波束j的信號質量P2p選擇採用有源天線波束i來發送信號，即基帶處理單元將發送給該用戶的信號乘以權值Wi'後傳給天線射頻單元進行發射。對於上行信號，選擇波束i上的信號作為接收到的信號，即基帶處理單元將天線射頻單元接收到的信號乘以權值係數Wi'後接收處理；類似的，對於UE3來說，基帶處理單元選擇採用有源天線波束j來發送和接收信號。此外，還可以判斷各用戶間空間隔離性，對於隔離性好的用戶來說，復用時頻資源，例如可以具體包括計算發送給本用戶相應波束上的有用信號質量信息Ps ;計算來自待覆用用戶相應波束上的幹擾信號質量信息P1;比較Ps和P1的大小，如果Ps和P1差值大於某一預先設置的閾值T'，說明用戶之間的幹擾較小，進行時頻資源的復用。實施過程中預 設的閾值T'可以通過仿真評估或者外場實測統計得到。如圖10所示，對於UE2和UE3來說，由於UE2上本波束上有用信號強度P2i遠大於來自波束j (待覆用用戶對應波束)上的幹擾信號強度P2」，說明UE2和UE3之間沒有較強幹擾，則UE3和UE2可復用相同的時頻資源，從而能夠進一步提升系統容量。實施例四本優選實施例和實施例一具有相同的場景，其不同在於將上述方案和裝置用於時分系統中，如圖9所示，對於時分系統，基帶處理單元可利用上下行信道互易的特性來選擇對用戶發射和接收信號的波束。具體實施過程中，基帶處理單元可以根據上行參考信號的接收功率，來選擇對該用戶發射上下行信號的有源天線的波束。
例如，有源天線射頻單元將接收到的來自用戶的上行參考信號傳給基帶處理單元，基帶處理單元依次各波束對應權值係數賦形，得到的信號功率為Prs1, Prs2,PrsN ；估計用戶接收到的來自有源天線各波束上的接收信號功率P1, P2，...,Pn ;此過程中，可以考慮參考信號和數據信號的發射功率差別，根據此功率差進行折算。用戶波束選擇子模塊將估計得到的接收信號質量信息和某一預先設置的閾值T比較，選擇P1, P2, , Pn中大於該閾值T的L個波束來發射信號。具體實施過程中預設的閾值T可以通過仿真評估或者外場實測統計得到。如圖9所示，用戶UEl處于波束i和波束j覆蓋的交疊區，基帶處理單元按照上述方法估計得到，UEl接收到的來自有源天線波束i和波束j上的接收信號質量Pli和PL均大約預設的閾值T，選擇波束i和波束j同時對該用戶發送下行信號，即基帶處理單元將發送給該用戶的信號乘以權值後傳給天線射頻單元進行發射。對於上行信號，選擇來自波束i和波束j上的信號進行合併處理，即基帶處理單元分別對天線射頻單元接收到的信號乘以權值係數WjPwj之後進行接收合併處理。本優選實施例不僅解決了幹擾的問題，而且波束i和波束j同時對用戶UEl發射信號，提升了信號質量，增強了覆蓋性能。實施例五本優選實施例和實施例二具有相同的場景，其不同之處在於將上述方案和裝置用於時分系統中，如圖10所示，對於時分系統，基帶處理單元可利用上下行信道互易的特性來選擇對用戶發射和接收信號的波束。具體實施過程中，可以設置波束i上的發射功率比波束j上的低。基帶處理單元 根據上行參考信號的接收功率，來選擇對該用戶發射上下行信號的有源天線的波束。例如，有源天線射頻單元將接收到的來自用戶的上行參考信號傳給基帶處理單元，基帶處理單元依次各波束對應權值係數賦形，得到的信號功率為Prs1, Prs2,PrsN ；估計用戶接收到的來自有源天線各波束上的接收信號功率P1, P2，...,Pn ;此過程中，只需要考慮到參考信號和數據信號的發射功率差別，根據此功率差進行折算。基帶處理單元將估計得到P1, P2, . . . , Pn和某一預先設置的閾值比較，選擇接收功率大於該閾值的波束來進行信號發射和接收。實施過程中預設的閾值可以通過仿真評估或者外場實測統計得到。如圖10所示，用戶UE2和用戶UE3分別位於有源天線波束i和波束j覆蓋的邊緣區域，對於UE2來說，接收到的來自有源天線波束i的信號質量P2i遠大於來自有源天線波束j的信號質量P2p選擇採用有源天線波束i來發送信號，即基帶處理單元將發送給該用戶的信號乘以權值Wi後傳給天線射頻單元進行發射。對於上行信號，採用來自波束i上的信號作為接收到的信號，即基帶處理單元將天線射頻單元接收到的信號乘以權值係數Wi後接收處理；類似的，對於UE3來說，基帶處理單元選擇採用有源天線波束j來發送和接收信號。判斷各用戶間空間隔離性，對於隔離性好的用戶來說，復用時頻資源。具體包括計算發送給本用戶相應波束上的有用信號質量信息Ps;計算來自待覆用用戶相應波束上的幹擾信號質量信息P1 ;比較&和匕的大小，如果&和匕差值大於某一預先設置的閾值T'，說明用戶之間的幹擾較小，進行時頻資源的復用。實施過程中預設的閾值T'可以通過仿真評估或者外場實測統計得到。如圖10所示，對於UE2和UE3來說，由於UE2上本波束上有用信號強度P2i遠大於來自波束j (待覆用用戶對應波束)上的幹擾信號強度P2p說明UE2和UE3之間沒有較強幹擾，則UE3和UE2可復用相同的時頻資源，進一步提升系統容量。需要說明的是，對於本發明上述實施例以及優選實施例中的天線權值設定、用戶波束選擇、用戶空間隔離度判決方法，在不偏離本發明的精神和範圍的條件下，本領域的技術人員能夠考慮到的許多修正、更換、變化、替代和等效的內容，均應包含在本發明的保護範圍之內。例如，上述優選實施例中的用戶波束選擇方式並不局限於實施例中提出的方式，在另一實施例中，可不考慮不同信道發射功率的差別，直接通過用戶反饋的下行信號測量信息或基站接收到的上行信號測量信息來選擇對用戶發射和接收信號的波束。又如，對於各用戶間空間隔離性的判別，也可根據上述波束選擇結果，基站判別對各用戶接收信號的波束簇間是否存在交集，如果波束簇之間沒有交集，說明用戶間的隔離性較好，互相之間的幹擾較小，可以復用相同的時頻資源。如果波束簇之間有部分交集，可以根據情況選擇復用波束簇中無交集部分波束的相同時頻資源。綜上所述，本發明實施例所提供的基於有源天線的通信系統組網應用方案和通信系統裝置中，利用有源天線通過調整 各天線陣子幅度相位權值來靈活控制天線波束方向圖的優點，採用多個波束來覆蓋同一蜂窩小區；不同於水平、垂直扇區化的應用中，每個波束覆蓋一個獨立的小區，在該方案中，所有波束覆蓋區域屬於同一個小區，在波束交疊區，多個波束一起發送和接收信號，避免多波束間幹擾的同時，提高了有用信號質量，增強了覆蓋性能；如用戶所處位置各波束空間隔離性比較好，各個波束之間沒有嚴重的幹擾，則在不同波束間做空分，復用時頻資源，提升了系統容量。並且，該技術方案簡單易行，避免了額外的切換和冗餘開銷，不會增加額外的複雜度，而且能夠實現精細覆蓋，控制幹擾，提高系統容量。綜上所述可以看出，本發明實施例利用有源天線通過調整各天線陣子幅度相位權值係數產生多個波束來覆蓋同一蜂窩小區；根據用戶所處位置選擇相應的波束來發送和接收信號。在波束交疊區，多個波束一起發送和接收信號；如用戶所處位置對應的各個波束之間沒有嚴重的幹擾，則可復用相同的時頻資源，解決了有源天線應用中的幹擾和切換問題，避免了額外的切換和開銷，同時可實現精細覆蓋，提高系統容量。在另外一個實施例中，還提供了一種軟體，該軟體用於執行上述實施例及優選實施例中描述的技術方案。在另外一個實施例中，還提供了一種存儲介質，該存儲介質中存儲有上述軟體，該存儲介質包括但不限於光碟、軟盤、硬碟、可擦寫存儲器等。顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執行，並且在某些情況下，可以以不同於此處的順序執行所示出或描述的步驟，或者將它們分別製作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟製作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明不限制於任何特定的硬體和軟體結合。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種基於有源天線的通信系統組網方法，其特徵在於，包括 設置有源天線產生多個波束； 將所述多個波束覆蓋同一小區。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，將所述多個波束覆蓋同一小區包括 選擇所述多個波束中的至少一個波束與所述小區中的用戶進行信號傳輸。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，選擇所述多個波束中的至少一個波束與所述小區中的用戶進行信號傳輸包括 選擇所述多個波束中的至少一個波束向所述用戶發射下行鏈路信號。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，選擇所述多個波束中的至少一個波束向所述用戶發射下行鏈路信號包括 根據所述用戶上報的下行信號測量信息和/或基站檢測的上行信號測量信息，選擇所述多個波束中的至少一個波束向所述用戶發射下行鏈路信號。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，根據所述用戶上報的下行信號測量信息和/或基站檢測的上行信號測量信息選擇所述多個波束中的至少一個波束向所述用戶發射下行鏈路信號包括 通過所述用戶上報的下行信號測量信息和/或基站檢測的上行信號測量信息獲取到所述多個波束的信號質量； 選擇所述多個波束中所述信號質量優於或等於第一閾值的波束向所述用戶發射下行鏈路信號。
6.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，選擇所述多個波束中的至少一個波束向所述用戶發射下行鏈路信號包括 選擇所述多個波束中接收所述用戶的上行鏈路信號的波束向所述用戶發射所述下行鏈路信號。
7.根據權利要求2至6中任一項所述的方法，其特徵在於，選擇所述多個波束中的至少一個波束與所述小區中的用戶進行信號傳輸包括 選擇所述多個波束中的至少一個波束接收所述用戶的上行鏈路信號，並將所述至少一個波束接收到的所述用戶的上行鏈路信號進行合併處理。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，選擇所述多個波束中的至少一個波束接收所述用戶的上行鏈路信號包括 根據基站檢測的上行信號測量信息選擇所述多個波束中的至少一個波束接收所述用戶的上行鏈路信號。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，根據基站檢測的上行信號測量信息選擇所述多個波束中的至少一個波束接收所述用戶的上行鏈路信號包括 通過所述基站檢測的上行信號測量信息獲取到所述多個波束的信號質量； 選擇所述多個波束中所述信號質量優於或等於第二閾值的波束接收所述用戶的上行鏈路信號。
10.根據權利要求I至9中任一項所述的方法，其特徵在於，將所述多個波束覆蓋同一小區之後，還包括 檢測所述小區的第一用戶和第二用戶之間的空間隔離性；在所述空間隔離性優於第三閾值的情況下，所述第一用戶和所述第二用戶復用相同的時頻資源。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，在所述空間隔離性優於第三閾值的情況下，所述第一用戶和所述第二用戶復用相同的時頻資源包括 在所述第一用戶和所述第二用戶之間的幹擾小於第四閾值的情況下，所述第一用戶和所述第二用戶復用相同的時頻資源；或者， 在接收所述第一用戶的上行鏈路信號的波束與接收所述第二用戶的上行鏈路信號的波束不存在交集的情況下，所述第一用戶和 所述第二用戶復用相同的時頻資源；或者，在接收所述第一用戶的上行鏈路信號的波束與 接收所述第二用戶的上行鏈路信號的波束存在部分交集的情況下，選擇所述接收所述第一用戶的上行鏈路信號的波束與接收所述第二用戶的上行鏈路信號的波束中的無交集部分復用相同的時頻資源。
12.一種基於有源天線的通信系統組網裝置，其特徵在於，包括 設置模塊，用於設置有源天線產生多個波束； 組網模塊，用於將所述多個波束覆蓋同一小區。
13.根據權利要求12所述的裝置，其特徵在於，所述組網模塊包括 選擇模塊，用於選擇所述多個波束中的至少一個波束與所述小區中的用戶進行信號傳輸。
14.根據權利要求12或13所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括 檢測模塊，用於檢測所述小區的第一用戶和第二用戶之間的空間隔離性； 復用模塊，用於在所述檢測模塊檢測到所述空間隔離性優於第三閾值的情況下，所述第一用戶和所述第二用戶復用相同的時頻資源。
全文摘要
本發明公開了一種基於有源天線的通信系統組網方法及裝置，其中，該方法包括設置有源天線產生多個波束；將該多個波束覆蓋同一小區。通過本發明，解決了有源天線應用中的幹擾和切換問題，避免了額外的切換和開銷，同時可實現精細覆蓋，提高系統容量。
文檔編號H04W16/28GK102724682SQ20121016668
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月25日 優先權日2012年5月25日
發明者向際鷹, 張芳, 耿鵬, 黃沛瑜 申請人:中興通訊股份有限公司