專利名稱：一種天線陣列實現(xiàn)廣播信道覆蓋的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)，尤其涉及一種天線陣列實現(xiàn)廣播信道覆蓋的 方法及裝置。
背景技術(shù)：
天線陣列主要應(yīng)用于智能天線系統(tǒng)，智能天線是指利用信號傳輸?shù)目臻g 特性和數(shù)字信號處理技術(shù)，可以對接收的專用信道的業(yè)務(wù)信號實現(xiàn)空域濾波 和波束賦形，從而達到降低噪聲干擾、增加容量、擴大覆蓋、改善通信質(zhì)量、 降低發(fā)射功率和提高無線數(shù)據(jù)傳輸速率的目的。針對下行鏈路，智能天線的波束增益包括多天線的功率增益和波束賦形 增益。功率增益是指所有天線的發(fā)射功率之和相對于單天線發(fā)射功率的增益， 若各天線的發(fā)射功率相等，則功率增益理論值為10.1g(M);波束賦形增益是 指多天線發(fā)射信號在用戶設(shè)備接收端同相合并的信號功率相對于單天線情況 的增益，若各天線的發(fā)射信號完全相關(guān)且功率相等，則在高斯白噪聲以及單 徑環(huán)境下，波束賦形增益理論值為10.1g(M)?？紤]到不同角度下波束增益的 波動性，實際應(yīng)用中，波束增益采用半功率波束寬度內(nèi)的波束增益均值。對 于上行鏈路，僅包含波束形成增益，也稱空域濾波增益，即多天線接收信號 同相合并的增益，主要用于抑制噪聲。專用信道(DCH)是一種承載用戶或控制信息的上、下行傳輸信道，針 對不同的用戶終端，采用定向波束賦形技術(shù)，除功率增益外，還能夠進一步 獲得賦形增益，提高用戶設(shè)備的接收信干噪比。廣播信道(BCH)是下行公共傳輸信道的主要類型之一，通常要求采用 廣播波束形成實現(xiàn)全小區(qū)/扇區(qū)覆蓋，即保證覆蓋范圍內(nèi)的用戶終端均能夠接 收并準確解調(diào)相關(guān)的系統(tǒng)廣播或特定信息。與專用信道相比，廣播信道采用 未區(qū)分用戶終端的全向覆蓋，造成賦形增益顯著降低，從而可能加劇系統(tǒng)廣 播信道與專用信道覆蓋范圍的不平衡性，導(dǎo)致系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能下降。專利申請"陣列天線實現(xiàn)全向覆蓋的方法與裝置"(申請?zhí)朇N200310115732,公開號CN1622491，
公開日2005年6月1日)用M個發(fā)射通道對應(yīng)M個發(fā)射天線，用M個隨機序列對應(yīng)M個發(fā)射通道，用每 一個隨機序列作為加權(quán)系數(shù)序列,對相應(yīng)發(fā)射通道的公共信道信號進行加權(quán)， 加權(quán)后的各發(fā)射通道的公共信道信號送對應(yīng)的天線陣元發(fā)射，M是大于1的 正整數(shù)。該方法無需采用大功率的功率放大器和高增益的天線陣元以及發(fā)射 通道的校正信息，從而簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但是并未提高廣播信道的賦形增益， 對于視距徑占優(yōu)的環(huán)境，若天線數(shù)M較多，可能引起用戶終端的廣播信道接 收功率波動顯著增加，極大地影響用戶隨機接入、切換等過程。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了一種天線陣列實現(xiàn)廣播信道覆蓋的方 法及裝置，解決陣列天線如何實現(xiàn)廣播信道覆蓋的問題。本發(fā)明提供了一種天線陣列實現(xiàn)廣播信道覆蓋的方法，用于智能天線系統(tǒng)，包括步驟l，根據(jù)小區(qū)/扇區(qū)的覆蓋情況，計算天線陣列廣播波束的指向和廣播'波束的半功率寬度；步驟2，以廣播波束指向為中心，依據(jù)計算結(jié)果設(shè)置指向?qū)ΨQ的N個子 波束，N為自然數(shù)；步驟3，基于傳輸時間間隔或其整數(shù)倍，采用所述N個子波束發(fā)射廣播倍道倍息。步驟2中，各子波束的半功率寬度大于廣播波束半功率寬度的1/N，并 且不小于天線陣列專用信道的業(yè)務(wù)波束半功率寬度，子波束的增益高于廣播 波束的增益，并且不超過天線陣列專用信道的業(yè)務(wù)波束增益。步驟3中，采用N個子波束依次或交替切換發(fā)射廣播信道信息。若N為奇數(shù)，則N個子波束的指向依次為0f^,…,《…,0r^，各子波 束的指向滿足以下關(guān)系<formula>formula see original document page 5</formula><formula>formula see original document page 6</formula>其中<formula>formula see original document page 6</formula>^為天線陣列廣播波束的指向，QB為廣播波束半功率寬度，^為各子波束半功率寬度； 若N為偶數(shù)，則1^個子波束的指向依次為&—，...，0;',(...,^，各子波 束的指向滿足以下關(guān)系<formula>formula see original document page 6</formula>其中，0s—% " = 1,...,%， 為天線陣列廣播波束的指向，f^為廣播波束的半功率寬度，Q,為各子波束的半功率寬度。采用N個子波束的切換時間間隔為附.r， m = l,2，...， w《16， T為傳輸時 間間隔。其特征在于，N《4。本發(fā)明提供了一種天線陣列實現(xiàn)廣播信道覆蓋的裝置，包括波束指向和半功率寬度計算模塊，用于根據(jù)小區(qū)/扇區(qū)的覆蓋情況，計算 天線陣列廣播波束的指向和廣播波束的半功率寬度；子波束設(shè)置模塊，用于以廣播波束指向為中心，依據(jù)計算結(jié)果設(shè)置指向 對稱的N個子波束，N為自然數(shù)；廣播信道信息發(fā)射模塊，用于基于傳輸時間間隔或其整數(shù)倍，采用所述 N個子波束發(fā)射廣播信道信息。在所述子波束設(shè)置模塊中，各子波束的半功率寬度大于廣播波束半功率寬度的1/N，并且不小于天線陣列專用信道的業(yè)務(wù)波束半功率寬度，子波束 的增益高于廣播波束的增益，并且不超過天線陣列專用信道的業(yè)務(wù)波束增益。 在所述廣播信道信息發(fā)射模塊中，采用N個子波束依次或交替切換發(fā)射 廣播信道信息。本發(fā)明可以獲得更高的波束增益，改善廣播信道與專用信道覆蓋范圍的 不平衡性，提高系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性能。
圖1是本發(fā)明提供的天線陣列實現(xiàn)廣播信道覆蓋的流程圖； 圖2是本發(fā)明提供的天線陣列實現(xiàn)廣播信道覆蓋的裝置圖。
具體實施方式
本發(fā)明提供了一種天線陣列廣播信道覆蓋實現(xiàn)方法，即通過設(shè)置多個子 波束，并基于傳輸時間間隔(TTI)或其整數(shù)倍，采用多個子波束依次或交 替切換發(fā)射廣播信道信息，從而實現(xiàn)廣播信道覆蓋。本發(fā)明實施例的一種天線陣列廣播信道覆蓋實現(xiàn)方法如下，如圖1所示步驟10，基于小區(qū)/扇區(qū)的覆蓋情況，確定天線陣列廣播波束的指向和廣播波束的半功率寬度。 其中，天線陣列廣播波束的指向為03,廣播波束的半功率寬度(波束寬度)為Q,。廣播波束的增益表示為&。步驟20，以廣播波束指向為中心，設(shè)置指向?qū)ΨQ、具有一定增益的N個 子波束，其中各子波束的半功率寬度大于廣播波束半功率寬度的1/N，子波 束的增益高于廣播波束的增益，N為自然數(shù)。子波束數(shù)為N，子波束的半功率寬度為Q,， A>,，且Q^不小于天線陣列專用信道的業(yè)務(wù)波束半功率寬度；子波束增益表示為p,， Ps>Pb，且p, 應(yīng)不超過天線陣列專用信道的業(yè)務(wù)波束增益。根據(jù)子波束的指向由小至大或 由大至小的順序設(shè)置子波束的序號依次為1,2,iV 。若w為奇數(shù)，則w個子波束的指向依次為ef—氣…，0ur^，其中0,，2 <...<0,° < — <6 :" 72 ， 6>SQ =6>B ， 0S-"與&"以^為中心滿足對稱關(guān)系s — ， " J " w uB"",…，-%，即a)2 Bd廣^ (2)& (3)若w為偶數(shù)，則w個子波束的指向依次為^^,...，^,0〗,其中1 <w<...<0，， "與w以 為中心滿足對稱關(guān)系，"-l,...,^，即^^ = 0B (4) 2 B+ & (5)— & (6) s fi 2 2步驟30，基于傳輸時間間隔(TTI)或其整數(shù)倍，采用N個子波束依次 或交替切換發(fā)射廣播信道信息，從而實現(xiàn)廣播信道覆蓋。TTI的時間間隔表示為r，則利用^個子波束的切換時間間隔為w.r，w = l,2,...，通常m"6。用戶設(shè)備解調(diào)系統(tǒng)廣播信息最小以TTI為周期，因此 以TTI或其整數(shù)倍作為切換時間間隔是為了保證解調(diào)過程中用戶設(shè)備接收的 廣播信號功率的穩(wěn)定性。實現(xiàn)單次全小區(qū)/扇區(qū)廣播信道覆蓋的時間即為子波束的切換主要包括兩種方式。第一種，子波束按1，2,...,]^的順序依次進行切換；第二種，子波束按1，乂2，W-l,...的順序交替進行切換。子波束數(shù)N的選取需要綜合考慮波束增益和廣播覆蓋時間等因素。N越 大，子波束寬度越小，波束增益越高，但實現(xiàn)單次全小區(qū)/扇區(qū)廣播覆蓋的時 間將越長，使同一方位上用戶設(shè)備接收的廣播信號功率波動有所上升；反之， 減小N，雖然降低接收廣播信號功率的波動性以及廣播覆蓋時間，但子波束 增益下降，造成廣播信道覆蓋范圍降低，通常N《4。本發(fā)明提供的上述方法通過設(shè)置多個子波束，并基于傳輸時間間隔或其 整數(shù)倍，采用多個子波束依次或交替切換發(fā)射廣播信道信息，從而實現(xiàn)廣播 信道覆蓋。由于子波束的半功率寬度明顯小于廣播波束的半功率寬度以及子 波束的增益高于廣播波束的增益，因此可以獲得更高的波束增益，改善廣播 信道與專用信道覆蓋范圍的不平衡性，提高系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性能。本發(fā)明還提供了一種天線陣列實現(xiàn)廣播信道覆蓋的裝置22，如圖2所示， 包括波束指向和半功率寬度計算模塊11,子波束設(shè)置模塊21和廣播信道信 息發(fā)射模塊31。波束指向和半功率寬度計算模塊11，用于根據(jù)小區(qū)/扇區(qū)的 覆蓋情況，計算天線陣列廣播波束的指向和廣播波束的半功率寬度；子波束 設(shè)置模塊21,用于以廣播波束指向為中心，依據(jù)計算結(jié)果設(shè)置指向?qū)ΨQ的N 個子波束，N為自然數(shù)；廣播信道信息發(fā)射模塊31，用于基于傳輸時間間隔 或其整數(shù)倍，采用所述N個子波束發(fā)射廣播信道信息。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離權(quán)利要求書確定的本發(fā)明的精神和范圍的條 件下，還可以對以上內(nèi)容進行各種各樣的修改。因此本發(fā)明的范圍并不僅限 于以上的說明，而是由權(quán)利要求書的范圍來確定的。
權(quán)利要求
1.一種天線陣列實現(xiàn)廣播信道覆蓋的方法，用于智能天線系統(tǒng)，其特征在于，包括步驟1，根據(jù)小區(qū)/扇區(qū)的覆蓋情況，計算天線陣列廣播波束的指向和廣播波束的半功率寬度；步驟2，以廣播波束指向為中心，依據(jù)計算結(jié)果設(shè)置指向?qū)ΨQ的N個子波束，N為自然數(shù)；步驟3，基于傳輸時間間隔或其整數(shù)倍，采用所述N個子波束發(fā)射廣播信道信息。
2. 如權(quán)利要求1所述的天線陣列實現(xiàn)廣播信道覆蓋的方法，其特征在于， 步驟2中，各子波束的半功率寬度大于廣播波束半功率寬度的1/N，并且不 小于天線陣列專用信道的業(yè)務(wù)波束半功率寬度，子波束的增益高于廣播波束的增益，并且不超過天線陣列專用信道的業(yè)務(wù)波束增益。
3. 如權(quán)利要求2所述的天線陣列實現(xiàn)廣播信道覆蓋的方法，其特征在于， 步驟3中，采用N個子波束依次或交替切換發(fā)射廣播信道信息。
4. 如權(quán)利要求2所述的天線陣列實現(xiàn)廣播信道覆蓋的方法,其特征在于，若N為奇數(shù)，則N個子波束的指向依次為ef—氣0廣％，各子波束的 指向滿足以下關(guān)系<formula>formula see original document page 2</formula>其中，0fl〈."^《"er、 " = i，...,(w—%， 為天線陣列廣播波束的指向，Q,為廣播波束半功率寬度，Q,為各子波束半功率寬度； 若N為偶數(shù)，則N個子波束的指向依次為 —',W,...,^^，各子波束的指向滿足以下關(guān)系<formula>formula see original document page 3</formula>其中，0^<...<^<^<...<^, " = 1，...,%， 為天線陣列廣播波束的 指向，Qs為廣播波束的半功率寬度，Qs為各子波束的半功率寬度。
5. 如權(quán)利要求1所述的天線陣列實現(xiàn)廣播信道覆蓋的方法，其特征在于， 采用N個子波束的切換時間間隔為/n.r， m = l,2,..,， W《16， T為傳輸時間間隔。
6. 如權(quán)利要求l 、 2、 3、 4或5所述的天線陣列實現(xiàn)廣播信道覆蓋的方 法，其特征在于，N《4。
7. —種天線陣列實現(xiàn)廣播信道覆蓋的裝置，其特征在于，包括波束指向和半功率寬度計算模塊，用于根據(jù)小區(qū)/扇區(qū)的覆蓋情況，計算 天線陣列廣播波束的指向和廣播波束的半功率寬度；子波束設(shè)置模塊，用于以廣播波束指向為中心，依據(jù)計算結(jié)果設(shè)置指向 對稱的N個子波束，N為自然數(shù)；廣播信道信息發(fā)射模塊，用于基于傳輸時間間隔或其整數(shù)倍，采用所述 N個子波束發(fā)射廣播信道信息。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述實現(xiàn)廣播信道覆蓋的裝置，其特征在于，在所述 子波束設(shè)置模塊中，各子波束的半功率寬度大于廣播波束半功率寬度的1/N， 并且不小于天線陣列專用信道的業(yè)務(wù)波束半功率寬度，子波束的增益高于廣 播、波束的增益，并且不超過天線陣列專用信道的業(yè)務(wù)波束增益。
9. 如權(quán)利要求7所述的天線陣列實現(xiàn)廣播信道覆蓋的裝置，其特征在于，在^f述廣播信道信息發(fā)射模塊中，采用N個子波束依次或交替切換發(fā)射廣播 信道信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天線陣列實現(xiàn)廣播信道覆蓋的方法，用于智能天線系統(tǒng)，包括步驟1，根據(jù)小區(qū)/扇區(qū)的覆蓋情況，計算天線陣列廣播波束的指向和廣播波束的半功率寬度；步驟2，以廣播波束指向為中心，依據(jù)計算結(jié)果設(shè)置指向?qū)ΨQ的N個子波束，N為自然數(shù)；步驟3，基于傳輸時間間隔或其整數(shù)倍，采用所述N個子波束發(fā)射廣播信道信息。本發(fā)明可以獲得更高的波束增益，改善廣播信道與專用信道覆蓋范圍的不平衡性，提高系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性能。
文檔編號H04Q7/38GK101335553SQ20071011797
公開日2008年12月31日 申請日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者秦洪峰 申請人:中興通訊股份有限公司