專利名稱：智能天線模擬方法和裝置及廣播波束權值獲取方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及移動通信系統中的智能天線技術領域，尤其涉及智能天線模擬方法和 裝置及廣播波束權值獲取方法和裝置。
背景技術：
智能天線是由N個取向相同的單天線按照一定結構排列組成的陣列結構天線。智 能天線技術是當前移動通信技術的一個研究熱點。在移動通信系統的研發測試等階段，常 常需要預先通過計算機建立智能天線的模型，對智能天線的性能進行模擬，獲取相應的系 統參數。目前，主要是直接通過電磁場軟件來建立智能天線的模型。然而，眾所周知，電磁 場軟件本身對電磁場特性的描述與實際情況有所偏差，再加之建立智能天線模型的算法對 智能天線真實特性的描述不夠準確，使得通過電磁場軟件建立的智能天線模型反映的智能 天線性能與實際的智能天線性能相差較大，導致根據該智能天線模型獲取的系統參數不夠 準確，很難滿足移動通信系統的要求。例如，采用智能天線的TD系統用于實現PCCPCH信道的全向小區或扇區覆蓋時，需 要根據不同網絡規劃需求，實現PCCPCH信道覆蓋波束寬度為360度、30度、65度、90度等波 束，或其它自定義的波束。其中，要形成上述的每一個波束，都需要對智能天線施加特定的 幅度和相位激勵。這個特定的幅度和相位稱之為廣播波束權值。該廣播波束權值對TD系 統的性能影響至關重要。在測試智能天線時，對于N端口的智能天線，需要制作N端口的廣播波束功分板， 將該廣播波束功分板的各個端口與智能天線的各個端口分別相接，通過該廣播波束功分 板的各個端口分別向智能天線輸入相應的廣播波束權值，并在微波暗室中對所述智能天 線進行測試，所得到的測試結果需要滿足移動通信系統的行業標準YD/T 1701. 7-2007， ((TD-SCDMA數字蜂窩移動通信網智能天線，第一部分天線》中的相關規定。目前，通常通過電磁場軟件建立智能天線的模型，通過該模型模擬智能天線的性 能，從而獲取廣播波束權值。如上所述，由于通過電磁場軟件建立的智能天線模型不能真實 地反映智能天線的特性，因此，將通過該模型獲取的廣播波束權值輸入真實的智能天線后， 在微波暗室中獲得的測試結果與智能天線標準指標存在較大差異，無法滿足移動通信系統 的要求。
發明內容
有鑒于此，本發明實施例的目的在于提供一種智能天線模擬方法和裝置及廣播波 束權值獲取方法和裝置，使得通過所述模擬方法建立的模型能夠真實地反映智能天線的性 能，所獲取的廣播波束權值輸入真實的智能天線后能夠滿足行業標準的要求。為達到上述目的，本發明實施例的技術方案具體是這樣實現的一種智能天線模擬方法，該方法包括
5
將智能天線陣的相位中心與微波暗室的相位中心重合，在所述微波暗室中測量所 述智能天線陣的每個端口的幅度圖和相位圖，其中，在每個端口的幅度圖和相位圖測量過 程中，保持當前被測量端口以外的端口接匹配阻抗；將智能天線陣的模型建立為
,,“芑 ,, f ^πΟ Ι ( phasePattern, (O
Ρ(θ(/))= ^antAMP(to) exp j--~ .10 20 exp j ---^~
ka=\L180 JI1180J其中，ka是天線索引，Ka是智能天線陣所包含的天線個數，^pPatternka⑴是第 ka根天線對應端口的幅度方向圖中，第i測試點的幅度值，PhasePatternka⑴是第ka根天 線對應端口的相位方向圖中，第i測試點的相位值，antAMP (ka)是輸入第ka根天線對應端 口的幅度值，antPHZ(ka)是輸入第ka根天線對應端口的相位值，P( θ (i))是根據相應測試 點的幅度值和相位值模擬出的智能天線陣的實際功率輸出值。一種智能天線廣播波束權值獲取方法，該方法包括將智能天線陣的相位中心與微波暗室的相位中心重合，在所述微波暗室中測量所 述智能天線陣的每個端口的幅度圖和相位圖，其中，在每個端口的幅度圖和相位圖測量過 程中，保持當前被測量端口以外的端口接匹配阻抗；設定廣播波束權值的初始值；通過智能天線陣的模型
模擬將所述廣播權值輸入所述相應端口時所述智能天線陣的實際功率輸出值；其中，ka是天線索引，Ka是智能天線陣所包含的天線個數，^pPatternka⑴是第 ka根天線對應端口的幅度方向圖中，第i測試點的幅度值，PhasePatternka⑴是第ka根天 線對應端口的相位方向圖中，第i測試點的相位值，antAMP (ka)是輸入第ka根天線對應端 口的廣播波束權值對應的幅度值，antPHZ(ka)是輸入第ka根天線對應端口的廣播波束權 值對應的相位值，Ρ( θ (i))是根據相應測試點的幅度值和相位值模擬出的智能天線陣的實 際功率輸出值；比較模擬的實際功率輸出值與目標功率輸出值，根據二者的差異更新廣播波束權 值，并返回模擬所述實際功率輸出值的步驟，直至二者的差異滿足預定的條件，將相應的廣 播波束權值確定為獲取的廣播波束權值。一種智能天線模擬裝置，該裝置包括存儲模塊、輸入模塊和模擬模塊；所述存儲模塊，存儲實際測得的智能天線陣的每個端口的幅度圖信息和相位圖信 息，其中，所述幅度圖信息和所述相位圖信息是通過將所述智能天線陣的相位中心與微波 暗室的相位中心重合，并保持當前被測量端口以外的端口接匹配阻抗進行測量得到的；所述輸入模塊，分別接收輸入智能天線陣的各個端口的幅度值和相位值；所述模擬模塊，通過智能天線陣的模型
模擬將所述廣播權值輸入所述相應端口時所述智能天線陣的實際功率輸出值；其中，ka是天線索引，Ka是智能天線陣所包含的天線個數，ampPatternka(i)是第 ka根天線對應端口的幅度方向圖中，第i測試點的幅度值，PhasePatternka⑴是第ka根天 線對應端口的相位方向圖中，第i測試點的相位值，antAMP (ka)是輸入第ka根天線對應端 口的幅度值，antPHZ(ka)是輸入第ka根天線對應端口的相位值，P( θ (i))是根據相應測試 點的幅度值和相位值模擬出的智能天線陣的實際功率輸出值。一種智能天線廣播波束權值獲取裝置，該裝置包括存儲模塊、輸入模塊、模擬模塊 和評估模塊；所述存儲模塊，存儲實際測得的智能天線陣的每個端口的幅度圖信息和相位圖信 息，其中，所述幅度圖信息和所述相位圖信息是通過將所述智能天線陣的相位中心與微波 暗室的相位中心重合，并保持當前被測量端口以外的端口接匹配阻抗進行測量得到的；所述輸入模塊，分別接收輸入智能天線陣的各個端口的廣播波束權值；所述模擬模塊，通過智能天線陣的模型
模擬將所述廣播權值輸入所述相應端口時所述智能天線陣的實際功率輸出值，并將該模擬 的實際功率輸出值發給所述評估模塊；其中，ka是天線索引，Ka是智能天線陣所包含的天線個數，^pPatternka⑴是第 ka根天線對應端口的幅度方向圖中，第i測試點的幅度值，PhasePatternka⑴是第ka根天 線對應端口的相位方向圖中，第i測試點的相位值，antAMP (ka)是輸入第ka根天線對應端 口的廣播波束權值對應的幅度值，antPHZ(ka)是輸入第ka根天線對應端口的廣播波束權 值對應的相位值，Ρ( θ (i))是根據相應測試點的幅度值和相位值模擬出的智能天線陣的實 際功率輸出值；所述評估模塊，將輸入智能天線陣各個端口的廣播波束權值發給輸入模塊，接收 模擬模塊模擬出的實際功率輸出值，比較模擬的實際功率輸出值與目標功率輸出值，在二 者的差異不滿足第一預定條件時，更新廣播波束權值，將更新的廣播波束權值發給所述輸 入模塊，在二者的差異滿足第二預定條件時，將相應的廣播波束權值確定為獲取的廣播波 束權值。可見，由于本發明提供的技術方案利用了在微波暗室中真實測量得到的幅度圖和 相位圖，因此建立的模型或裝置能夠真實地反映智能天線的性能。相應地，利用所述模型或 裝置能夠模擬出將廣播波束權值輸入相應智能天線陣后的實際輸出功率，通過比較該模擬 的實際輸出功率和行業標準中的目標輸出功率，根據比較結果不斷修正廣播波束權值，從 而能夠使得獲取的廣播波束權值輸入真實的智能天線后，智能天線的網絡覆蓋特性能夠滿 足行業標準的要求。
圖1是本發明提供的智能天線模擬方法流程圖。圖2是本發明提供的智能天線廣播波束權值獲取方法流程圖。圖3是通過最小方差方法獲取廣播波束權值的方法流程圖。
7
圖4是在微波暗室中測得的智能天線陣中天線1的幅度和相位方向圖。圖5是在微波暗室中測得的智能天線陣中天線2的幅度和相位方向圖。圖6是在微波暗室中測得的智能天線陣中天線3的幅度和相位方向圖。圖7是在微波暗室中測得的智能天線陣中天線4的幅度和相位方向圖。圖8是在微波暗室中測得的智能天線陣中天線5的幅度和相位方向圖。圖9是在微波暗室中測得的智能天線陣中天線6的幅度和相位方向圖。圖10是將Wbqi65輸入智能天線陣模型仿真得到的功率輸出圖與將Wra65輸入智能 天線陣實際在微波暗室中測得的功率輸出圖的對比示意圖。圖11是本發明提供的智能天線模擬裝置結構圖。圖12是本發明提供的智能天線廣播波束權值獲取裝置結構圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對 本發明進一步詳細說明。本發明利用在微波暗室中真實測量得到智能天線各個端口的幅度圖和相位圖，來 建立智能天線的模型。在獲取廣播波束權值時，利用所述模型模擬將廣播波束權值輸入智 能天線的實際功率輸出值，通過比較模擬的實際輸出功率值和行業標準中的目標功率輸出 值，來修正廣播波束權值，從而確定最終獲取的廣播波束權值。具體地，本發明提供了智能天線模擬方法和裝置以及廣播波束權值獲取方法和裝 置，下面分別舉實施例予以介紹。第一實施例圖1是本發明提供的智能天線模擬方法流程圖。如圖1所示，該方法包括步驟101，在微波暗室中測量智能天線各個端口的幅度圖和相位圖。本步驟中，將智能天線陣的相位中心與微波暗室的相位中心重合，在所述微波暗 室中測量所述智能天線陣的每個端口的幅度圖和相位圖，其中，在每個端口幅度圖和相位 圖測量過程中，保持當前被測量端口以外的端口接匹配阻抗。步驟102，利用在微波暗室中實際測量得到的幅度圖和相位圖建立智能天線陣的 模型。本步驟中，將向所述智能天線陣的各個端口輸入的幅度和相位與所測得的相應端 口的幅度和相位相乘，將各個端口的乘積結果相加，將相加結果的絕對值進行平方，用所得 平方值模擬該智能天線陣的實際功率輸出值。第二實施例圖2是本發明提供的智能天線廣播波束權值獲取方法流程圖。如圖2所示，該方 法包括步驟201，建立智能天線的模型。本步驟中，采用圖1所示方法建立智能天線的模型。步驟202，設定廣播波束權值的初始值。本步驟中，廣播波束權值的初始值可以隨意確定，也可以根據經驗值確定。步驟203，利用建立的智能天線模型模擬將廣播波束權值輸入智能天線陣后的實際輸出功率值。本步驟中，將廣播波束權值與所測得的相應端口的幅度和相位相乘，將各個端口 的乘積結果相加，將相加結果的絕對值進行平方，用所得平方結果作為將所述廣播權值輸 入所述相應端口時所述智能天線陣的實際功率輸出值。步驟204，比較模擬的實際功率輸出值與目標功率輸出值，得到二者之間的差異。所述差異例如是模擬的實際功率輸出值與目標功率輸出值的方差。步驟205，判斷所述差異是否滿足預定條件，若是，執行步驟207，否則，執行步驟 206。步驟206，根據二者的差異更新廣播波束權值，并返回步驟203。步驟207，將相應的廣播波束權值確定為獲取的廣播波束權值。步驟205 207中，判斷模擬的實際功率輸出值與目標功率輸出值的方差是否小 于第一預定值，如果小于，則更新廣播波束權值。其中的第一預定值可以設置的大些，這樣 便于進入更新廣播波束權值的步驟，從而可以不斷修正廣播波束權值。其中，進入不斷修正廣播波束權值的過程后，記錄各次模擬的實際功率輸出值與 目標功率輸出值的方差中最小的方差，以及該最小的方差對應的廣播波束權值，判斷該最 小的方差在各次模擬所對應的方差中保持最小的次數是否達到第二預定值，若是，將該最 小的方差對應的廣播波束權值確定為獲取的廣播波束權值，若否，返回更新廣播波束權值 的步驟。所述方差的計算方法為根據測得的幅度圖和相位圖中不同的測試點分別模擬實 際功率輸出值，計算模擬的實際功率輸出值與所述測試點對應的目標功率輸出值相減得到 的差值，將各個測試點對應的差值進行加權平均，將加權平均結果作為所述方差。其中，根據對幅度圖和相位圖中不同測試點的實際功率輸出值與目標功率輸出值 之間逼近程度的要求，分別確定相應的權重系數，用以對各個測試點對應的差值進行加權 平均。具體地，對所述實際功率輸出值與目標功率輸出值之間的逼近程度要求越高，則相應 測試點對應的權重系數越大。所述更新廣播波束權值的具體方法可以為在當前廣播波束權值的基礎上，隨機 地加上或者減去所述廣播波束權值的更新步長，將所得結果作為更新的廣播波束權值。其中，在更新廣播波束權值之后，還可以判斷更新的廣播波束權值是否在預定范 圍內，若是，返回步驟203，若否，返回更新廣播波束權值的步驟。將廣播波束權值限制在預定范圍內是因為考慮到智能天線陣中每根天線最大功 率的限制，需要對每根天線的幅度值進行限制，由于每個廣播波束權值都對應了相應的幅 度值和相位值，因此，需要將廣播波束權值限制在相應的范圍內。在圖2中，以通過最小方差的方法來不斷修正廣播波束權值，從而獲取最終滿足 網絡覆蓋要求的廣播波束權值的方法為例，對廣播波束權值獲取方法進行了說明，其中的 最小方差方法可以采用現有技術中的最小方差法來實現，為了減小計算量，本發明還提出 了一種確定廣播波束權值局部最優解的最小方差法，下面對所述最小方差方法進行詳細說 明，具體參見圖3。圖3是通過最小方差方法獲取廣播波束權值的方法流程圖。如圖3所示，該方法 包括
步驟301，設定廣播波束權值等初始值。本步驟中的初始值包括廣播波束權值的初始值，具體包括幅度初始值 antAMP0(ka)和相位初始值antPHZjka)；廣播波束權值的更新步長，具體包括幅度更新步 長step_AMPQ(ka)和相位更新步長step_PHZQ(ka)；最小方差存儲器ε ‘，用于存儲模擬的 實際功率輸出值與目標功率輸出值之間的最小方差；設置最小方差保持次數計數器count 并將該count初始化為0;最小方差保持次數閾值Μ;幅度范圍閾值T(ka)。其中，ka是天 線索引。步驟302，隨機地在當前廣播波束權值antAMP(ka)所表征的幅度值的基礎上 加上或減去step_AMPQ(ka)、在antAMP(ka)所表征的相位值的基礎上加上或減去
PHZ0 (ka)。本步驟中，可以產生隨機數，根據隨機數的大小確定是加上還是減去 AMP0(ka)或step_PHZ0(ka)。例如，產生0 1之間的隨機數，當產生的隨機數大于0. 5時， 加上 step_AMP0(ka)或 step_PHZ0(ka)，小于或等于 0. 5 時，減去 step_AMP0(ka)或 step_ PHZ0 (ka)。步驟303，判斷更新的antAMP(ka)是否在預定范圍內，若是，執行步驟304，否則， 返回步驟302。本步驟中，判斷T (ka) <antAMP(ka) < 1是否成立，若是，執行步驟304，否則返回 步驟302。其中，考慮到每根天線的最大功率的限制，將輸入每根天線的信號幅度的最大值 限制為1。步驟304，利用智能天線模型模擬將更新的廣播波束權值輸入智能天線后，所述智 能天線實際輸出的功率值，計算實際輸出的功率值與目標功率輸出值之間的方差ε。本步驟中 其中， Ka是智能天線陣所包含的天線個數，K是從實際測得的幅度圖和相位圖中選取的 測試點的個數，ampPattern^i)是第ka根天線對應端口的幅度方向圖中，第i測試點的幅 度值，PhasePatternka(i)是第ka根天線對應端口的相位方向圖中，第i測試點的相位值， Ρ(θ (i))是根據相應測試點的幅度值和相位值模擬出的實際功率輸出值，Pideal ( θ (i))是 相應測試點對應的目標功率值，C(i)是相應測試點的權重系數。其中，θ (i)的取值是-180 度到180度之間的任意值。Pideal ( θ (i))可以取自任意形狀的理想功率方向圖，具體取自哪一形狀的理想功 率方向圖，取決于將獲取的廣播波束權值輸入天線陣后，要求天線陣實際輸出的功率方向 圖逼近哪一理想功率方向圖。例如，目前要使得將廣播波束權值輸入天線陣后，要求天線陣 實際輸出的功率方向圖逼近65度的理想功率方向圖，則Pideal(9⑴)取自所述65度的理 想功率方向圖。
10
C(i)的具體取值根據相應測試點的逼近要求來設定，具體地，如果對根據該測試 點模擬出的實際功率輸出值與目標功率輸出值之間的逼近程度要求較高，則C(i)設置的 相對大些，反之設置的相對小些。步驟305，判斷計算出的ε是否小于最小方差存儲器ε ’中的值，若是，將count 清零，將ε ‘中的值更新為ε，將廣播波束權值存儲器中的值更新為當前的廣播波束權 值，返回步驟302，若否，執行步驟306。其中，ε ‘的初始值是最小方差閾值。步驟306，將count的值加1。步驟307，判斷count的值是否大于M，如果是，執行步驟308，否則，返回步驟302。步驟308，將廣播波束權值存儲器中的值確定為最終獲取的廣播波束權值。其中的M值設置的越大，獲取的廣播波束權值越準確。圖3所示的方法計算量較小，能夠較快地求出廣播波束權值的局部最優解。當然， 如果對求出的局部最優解不滿意，也可以通過反復采用圖3所示方法獲取多組廣播波束權 值，從中挑出對應的ε最小的廣播波束權值作為最終獲取的廣播波束權值。其中，在反復 采用圖3所示方法獲取多組廣播波束權值時，可以利用已經求得的最小ε對應的廣播波束 權值來完成步驟301的初始化操作。本發明的發明人利用圖2和圖3所示方法，獲取了 6天線的智能天線陣的廣播波 束權值，下面對所述獲取過程進行介紹步驟一、將整個智能天線陣的相位中心與微波暗室的相位中心重合，此時，測量智 能天線陣每個端口(ka= 1，2，…，Ka)在其他所有端口都接匹配阻抗時的H面的幅度方向 圖EtmpPatternka和相位方向圖phasePatterr^，其中H面的角度分布為θ。H面的幅度方向圖和相位方向圖的角度分布為θ = [Q1 θ2···θη···θΝ]，這時 ampPatternka的維數也是1 XN矩陣，單位為dB，其中N是自然數ampPatterrij = [an a12 .·· aln .·· a1N]...ampPatternka = [akal aka2 ... akan ... akaN]...ampPatternKa = [aKal aKa2 ... aKan ... aKaN]這時phasePatternka的維數也是1 XN矩陣，單位為度PhasePattern1 = [pn p12 .·· pln .·· p1N]...phasePatternka = [pkal Pka2 ... Pkan ... PkaN]...phasePatternKa = [pKal pKa2 ... pKan ... pKaN]圖4是在微波暗室中測得的智能天線陣中天線1的幅度和相位方向圖。圖5是在微波暗室中測得的智能天線陣中天線2的幅度和相位方向圖。圖6是在微波暗室中測得的智能天線陣中天線3的幅度和相位方向圖。圖7是在微波暗室中測得的智能天線陣中天線4的幅度和相位方向圖。圖8是在微波暗室中測得的智能天線陣中天線5的幅度和相位方向圖。
11
圖9是在微波暗室中測得的智能天線陣中天線6的幅度和相位方向圖。圖4至圖9中，左側是幅度方向圖，右側是相位方向圖。步驟二，根據步驟一中測得的幅度方向圖和相位方向圖建立智能天線陣的模型。本步驟中，建立的智能天線陣的模型為 其中的w(ka)是輸入到第ka根天線對應端口的廣播波束權值。w(ka)可以表示為幅度值和相位值的形式，具體為 因此，有 其中，Ρ(θ (i))就是模擬的智能天線陣實際輸出的功率值。步驟三，比較模擬的智能天線陣實際功率輸出值與目標功率輸出值，通過最小方 差方法獲取廣播波束權值。在該實施例中，根據65度廣播波束理想方向圖選取目標功率輸出值。其中，65度 廣播波束理想方向圖的參數如下 根據圖3所示方法獲取廣播波束權值為Wbch 65 =
圖10是將Wbqi65輸入智能天線陣模型仿真得到的功率輸出圖與將Wra65輸入智能天線陣實際在微波暗室中測得的功率輸出圖的對比示意圖。圖10中，曲線1是仿真得到的功率輸出圖，曲線2是實際在微波暗室中測得的功 率輸出圖。由圖10可見，曲線1和曲線2的逼近程度很好，這證明了本發明智能天線陣模 擬方法能夠真實體現智能天線陣本身的特性。除了采用最小方差法來獲取廣播波束權值外，還可以采用遺傳算法等其他算法來 不斷修正廣播波束權值，從而獲取最終的廣播波束權值。另外，利用第一實施例中的智能天線陣模型，不僅可以模擬將廣播波束權值輸入 各端口后智能天線陣的實際功率輸出值，還可以模擬將其他類型的權值，例如業務波束賦 形權值輸入相應端口后，智能天線陣的實際功率輸出值。第三實施例圖11是本發明提供的智能天線模擬裝置結構圖，如圖11所示，該裝置包括存儲模 塊1101、輸入模塊1102和模擬模塊1103。存儲模塊1101，存儲實際測得的智能天線陣的每個端口的幅度圖信息和相位圖信 息，其中，所述幅度圖信息和所述相位圖信息是通過將所述智能天線陣的相位中心與微波 暗室的相位中心重合，并保持當前被測量端口以外的端口接匹配阻抗進行測量得到的。輸入模塊1102，分別接收輸入智能天線陣的各個端口的幅度值和相位值。模擬模塊1103，將輸入各個端口的幅度值和相位值與所測得的相應端口的幅度和 相位相乘，將各個端口的乘積結果相加，將相加結果的絕對值進行平方，用所得平方值模擬 該智能天線陣的實際功率輸出值。第四實施例圖12是本發明提供的智能天線廣播波束權值獲取裝置結構圖，如圖12所示，該裝 置包括存儲模塊1201、輸入模塊1202、模擬模塊1203和評估模塊1204。存儲模塊1201，存儲實際測得的智能天線陣的每個端口的幅度圖信息和相位圖信 息，其中，所述幅度圖信息和所述相位圖信息是通過將所述智能天線陣的相位中心與微波 暗室的相位中心重合，并保持當前被測量端口以外的端口接匹配阻抗進行測量得到的。輸入模塊1202，分別接收輸入智能天線陣的各個端口的廣播波束權值。模擬模塊1203，將輸入各個端口的廣播波束權值與所測得的相應端口的幅度和相 位相乘，將各個端口的乘積結果相加，將相加結果的絕對值進行平方，用所得平方值模擬該 智能天線陣的實際功率輸出值，并將該模擬的實際功率輸出值發給評估模塊1204。評估模塊1204，將輸入智能天線陣各個端口的廣播波束權值發給輸入模塊1202， 接收模擬模塊1203模擬出的實際功率輸出值，比較模擬的實際功率輸出值與目標功率輸 出值，在二者的差異不滿足第一預定條件時，更新廣播波束權值，將更新的廣播波束權值發 給輸入模塊1202，在二者的差異滿足第二預定條件時，將相應的廣播波束權值確定為獲取 的廣播波束權值。其中，評估模塊1204還可判斷模擬的實際功率輸出值與目標功率輸出值的方差 是否小于第一預定值，如果小于，則更新廣播波束權值。評估模塊1204還可記錄各次模擬的實際功率輸出值與目標功率輸出值的方差中 最小的方差，以及該最小的方差對應的廣播波束權值，判斷該最小的方差在各次模擬所對 應的方差中保持最小的次數是否達到第二預定值，若是，將該最小的方差對應的廣播波束權值確定為獲取的廣播波束權值，若否，更新廣播波束權值。評估模塊1204還可在當前廣播波束權值的基礎上，隨機地加上或者減去所述廣 播波束權值的更新步長，將所得結果作為更新的廣播波束權值。評估模塊1204還可判斷更新的廣播波束權值是否在預定范圍內，若是，將更新的 廣播波束權值發給輸入模塊1202，若否，重新更新廣播波束權值。以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍，凡在 本發明的精神和原則之內所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范 圍之內。
權利要求
一種智能天線模擬方法，其特征在于，該方法包括將智能天線陣的相位中心與微波暗室的相位中心重合，在所述微波暗室中測量所述智能天線陣的每個端口的幅度圖和相位圖，其中，在每個端口的幅度圖和相位圖測量過程中，保持當前被測量端口以外的端口接匹配阻抗；將智能天線陣的模型建立為 <mrow><mi>P</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>θ</mi> <mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msup> <mrow><mo>|</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>ka</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>Ka</mi></munderover><mi>antAMP</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>ka</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>·</mo><mi>exp</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>j</mi> <mo>·</mo> <mfrac><mrow> <mi>antPHZ</mi> <mrow><mo>(</mo><mi>ka</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>·</mo> <mi>π</mi></mrow><mn>180</mn> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mo>·</mo><msup> <mn>10</mn> <mfrac><mrow> <msub><mi>ampPattern</mi><mi>ka</mi> </msub> <mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>)</mo> </mrow></mrow><mn>20</mn> </mfrac></msup><mo>·</mo><mi>exp</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>j</mi> <mo>·</mo> <mfrac><mrow> <msub><mi>phasePattern</mi><mi>ka</mi> </msub> <mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>·</mo> <mi>π</mi></mrow><mn>180</mn> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mo>|</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup> </mrow>其中，ka是天線索引，Ka是智能天線陣所包含的天線個數，ampPatternka(i)是第ka根天線對應端口的幅度方向圖中，第i測試點的幅度值，phasePatternka(i)是第ka根天線對應端口的相位方向圖中，第i測試點的相位值，antAMP(ka)是輸入第ka根天線對應端口的幅度值，antPHZ(ka)是輸入第ka根天線對應端口的相位值，P(θ(i))是根據相應測試點的幅度值和相位值模擬出的智能天線陣的實際功率輸出值。
2.一種智能天線廣播波束權值獲取方法，其特征在于，該方法包括將智能天線陣的相位中心與微波暗室的相位中心重合，在所述微波暗室中測量所述智 能天線陣的每個端口的幅度圖和相位圖，其中，在每個端口的幅度圖和相位圖測量過程中， 保持當前被測量端口以外的端口接匹配阻抗；設定廣播波束權值的初始值；通過智能天線陣的模型 模擬將所述廣播權值輸入所述相應端口時所述智能天線陣的實際功率輸出值；其中，ka是天線索引，Ka是智能天線陣所包含的天線個數，ampPatternka⑴是第ka根 天線對應端口的幅度方向圖中，第i測試點的幅度值，PhasePattern1Ji)是第ka根天線對 應端口的相位方向圖中，第i測試點的相位值，antAMP (ka)是輸入第ka根天線對應端口的 廣播波束權值對應的幅度值，antPHZ(ka)是輸入第ka根天線對應端口的廣播波束權值對 應的相位值，Ρ( θ (i))是根據相應測試點的幅度值和相位值模擬出的智能天線陣的實際功 率輸出值；比較模擬的實際功率輸出值與目標功率輸出值，根據二者的差異更新廣播波束權值， 并返回模擬所述實際功率輸出值的步驟，直至二者的差異滿足預定的條件，將相應的廣播 波束權值確定為獲取的廣播波束權值。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據二者的差異更新廣播波束權值包括判斷模擬的實際功率輸出值與目標功率輸出值的方差是否小于第一預定值，如果小 于，則更新廣播波束權值。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述直至二者的差異滿足預定的條件，將相 應的廣播波束權值確定為獲取的廣播波束權值包括記錄各次模擬的實際功率輸出值與目標功率輸出值的方差中最小的方差，以及該最小 的方差對應的廣播波束權值，判斷該最小的方差在各次模擬所對應的方差中保持最小的次數是否達到第二預定值，若是，將該最小的方差對應的廣播波束權值確定為獲取的廣播波 束權值，若否，返回更新廣播波束權值的步驟。
5.如權利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述方差的計算方法為根據測得的幅度圖和相位圖中不同的測試點分別模擬實際功率輸出值，計算模擬的實 際功率輸出值與所述測試點對應的目標功率輸出值相減得到的差值，將各個測試點對應的 差值進行加權平均，將加權平均結果作為所述方差。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，根據對幅度圖和相位圖中不同測試點的實 際功率輸出值與目標功率輸出值之間逼近程度的要求，分別確定相應的權重系數，用以對 各個測試點對應的差值進行加權平均。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，對所述實際功率輸出值與目標功率輸出值 之間的逼近程度要求越高，則相應測試點對應的權重系數越大。
8.如權利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述更新廣播波束權值為在當前廣播波束權值的基礎上，隨機地加上或者減去所述廣播波束權值的更新步長， 將所得結果作為更新的廣播波束權值。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述更新廣播波束權值之后，該方法進一步 包括判斷更新的廣播波束權值是否在預定范圍內，若是，返回模擬實際功率輸出值的步驟， 若否，返回更新廣播波束權值的步驟。
10.一種智能天線模擬裝置，其特征在于，該裝置包括存儲模塊、輸入模塊和模擬模塊；所述存儲模塊，存儲實際測得的智能天線陣的每個端口的幅度圖信息和相位圖信息， 其中，所述幅度圖信息和所述相位圖信息是通過將所述智能天線陣的相位中心與微波暗室 的相位中心重合，并保持當前被測量端口以外的端口接匹配阻抗進行測量得到的；所述輸入模塊，分別接收輸入智能天線陣的各個端口的幅度值和相位值；所述模擬模塊，通過智能天線陣的模型 模擬將所述廣播權值輸入所述相應端口時所述智能天線陣的實際功率輸出值；其中，ka是天線索引，Ka是智能天線陣所包含的天線個數，ampPatternka⑴是第ka根 天線對應端口的幅度方向圖中，第i測試點的幅度值，PhasePattern1Ji)是第ka根天線對 應端口的相位方向圖中，第i測試點的相位值，antAMP (ka)是輸入第ka根天線對應端口的 幅度值，antPHZ(ka)是輸入第ka根天線對應端口的相位值，P( θ (i))是根據相應測試點的 幅度值和相位值模擬出的智能天線陣的實際功率輸出值。
11.一種智能天線廣播波束權值獲取裝置，其特征在于，該裝置包括存儲模塊、輸入模 塊、模擬模塊和評估模塊；所述存儲模塊，存儲實際測得的智能天線陣的每個端口的幅度圖信息和相位圖信息， 其中，所述幅度圖信息和所述相位圖信息是通過將所述智能天線陣的相位中心與微波暗室 的相位中心重合，并保持當前被測量端口以外的端口接匹配阻抗進行測量得到的；所述輸入模塊，分別接收輸入智能天線陣的各個端口的廣播波束權值；所述模擬模塊，通過智能天線陣的模型 模擬將所述廣播權值輸入所述相應端口時所述智能天線陣的實際功率輸出值，并將該 模擬的實際功率輸出值發給所述評估模塊；其中，ka是天線索引，Ka是智能天線陣所包含的天線個數，ampPatternka (i)是第ka根 天線對應端口的幅度方向圖中，第i測試點的幅度值，PhasePattern1Ji)是第ka根天線對 應端口的相位方向圖中，第i測試點的相位值，antAMP (ka)是輸入第ka根天線對應端口的 廣播波束權值對應的幅度值，antPHZ(ka)是輸入第ka根天線對應端口的廣播波束權值對 應的相位值，Ρ( θ (i))是根據相應測試點的幅度值和相位值模擬出的智能天線陣的實際功 率輸出值；所述評估模塊，將輸入智能天線陣各個端口的廣播波束權值發給輸入模塊，接收模擬 模塊模擬出的實際功率輸出值，比較模擬的實際功率輸出值與目標功率輸出值，在二者的 差異不滿足第一預定條件時，更新廣播波束權值，將更新的廣播波束權值發給所述輸入模 塊，在二者的差異滿足第二預定條件時，將相應的廣播波束權值確定為獲取的廣播波束權 值。
12.如權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述評估模塊，判斷模擬的實際功率輸出值與目標功率輸出值的方差是否小于第一預 定值，如果小于，則更新廣播波束權值。
13.如權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述評估模塊，記錄各次模擬的實際功率輸出值與目標功率輸出值的方差中最小的方 差，以及該最小的方差對應的廣播波束權值，判斷該最小的方差在各次模擬所對應的方差 中保持最小的次數是否達到第二預定值，若是，將該最小的方差對應的廣播波束權值確定 為獲取的廣播波束權值，若否，更新廣播波束權值。
14.如權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述評估模塊，在當前廣播波束權值的基礎上，隨機地加上或者減去所述廣播波束權 值的更新步長，將所得結果作為更新的廣播波束權值。
15.如權利要求14所述的裝置，其特征在于，所述評估模塊，判斷更新的廣播波束權值是否在預定范圍內，若是，將更新的廣播波束 權值發給輸入模塊，若否，重新更新廣播波束權值。
全文摘要
本發明公開了智能天線模擬方法和裝置及廣播波束權值獲取方法和裝置。模擬方法包括將智能天線陣的相位中心與微波暗室的相位中心重合，在微波暗室中測量智能天線陣每個端口的幅度圖和相位圖，其中，在每個端口的幅度圖和相位圖測量過程中，保持當前被測量端口以外的端口接匹配阻抗；將向智能天線陣各個端口輸入的幅度和相位與所測得的相應端口的幅度和相位相乘，將各個端口的乘積結果相加，將相加結果的絕對值進行平方，用所得平方值模擬智能天線陣實際功率輸出值。獲取方法包括利用所述模擬方法建立智能天線陣模型，利用所述模型獲取廣播波束權值。應用本發明建立的模型能夠真實地反映智能天線的性能，獲取的廣播波束權值能滿足行業標準要求。
文檔編號H04W24/00GK101902755SQ20091008573
公開日2010年12月1日 申請日期2009年5月27日 優先權日2009年5月27日
發明者孫長果, 李傳軍 申請人:大唐移動通信設備有限公司