一種天線輻射波束的發射方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種天線輻射波束的發射方法及裝置，基站天線系統針對自身所支持的每個網絡制式所對應的天線的水平方向角的角度值和下傾角的角度值，通過分別從水平方向和垂直方向兩個維度確定天線陣列中各振子的水平權值矢量和垂直權值矢量，調整各振子的輸入信號的相位和幅度，從而使得調整后的由各振子輸出的信號合成的天線輻射波束方向可以按預設方向進行調整，以滿足不同制式覆蓋性能所對應的水平方向角的角度值和下傾角的角度值的需求，最終有效解決了滿足多種制式共站需求的問題。
【專利說明】一種天線輻射波束的發射方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及無線通信領域，尤其涉及一種天線輻射波束的發射方法及裝置【背景技術】
[0002]隨著目前移動通信網的發展，眾多運營商均面臨用同一基站天線系統支持發射多個網絡制式的問題，簡稱多制式共站問題。目前解決多制式(多頻段)共站問題的主要手段有:使用超寬頻天線子系統發射天線輻射波束或使用并排(或并列)天線子系統發射天線輻射波束。
[0003]具體的，對于超寬頻天線子系統而言，該子系統使用一套天線振子可支持較寬的頻段，滿足不同頻段需要。如超寬頻智能天線，它能同時支持188(Tl920MHz、2010-2025ΜΗζ、2500-2690ΜΗζ三種頻段，其內部結構示意圖如圖1所示，上述三個頻段共用一套振子，該套振子包含指定數量的極化振子對，每對極化振子對包含一個-45°極化振子和一個+45°極化振子。該子系統的優勢在于:由于該子系統只有一套振子，它在支持較多的頻段的同時，體積、重量與單頻天線子系統無較大差別。但由于該子系統采用一套振子支持多個頻段，在多制式共站時僅能設定一組天線的工程參數(包括水平方向角的角度值、下傾角的角度值等)。由于不同制式(不同頻段)的網絡覆蓋性能存在一定的差異，因此在多制式共站時，多制式共用的一套工程參數僅能保證某一個制式(頻段)的網絡覆蓋性能達到最優，而其他制式(頻段)的網絡覆蓋性能很難到達最優的效果，從而不能有效的解決多制式共站的問題。舉例來說，當TD-LTE系統與TD-SCDMA系統共站時，由于兩種制式本身存在的差異以及使用頻段的不同，必然導致兩種制式具有不同的網絡覆蓋性能。在這樣的場景下采用超寬頻天線子系統時，天線的工程參數僅能保證一種制式的網絡如TD-LTE系統的網絡覆蓋性能達到最優，但無法同時滿足使得TD-SCDMA系統的網絡覆蓋性能達到最優，從而在這個兩個系統共站時，TD-SCDMA系統難以達到較優的網絡覆蓋性能。
`[0004]對于并排(或并列)天線子系統而言，該天線子系統是針對不同的頻段采用不同的振子，即將多套振子并排或并列的安置于同一個天線子系統內，如圖2a和圖2b所示。其中，圖2a為A系統(例如LTE系統)振子組合單兀與B系統(GSM系統)振子組合單兀并排安置與同一天線子系統內；如圖2b為A系統(例如LTE系統)振子組合單兀與B系統(GSM系統)振子組合單元并列安置與同一天線子系統內。由于該天線子系統采用不同的振子支持不同的制式，因此在多制式共站時，可以根據不同的制式性能需求，設置不同的下傾角的角度值，從而滿足多制式的網絡覆蓋性能。但由于該天線子系統將不同系統的振子置于同一套天線子系統內，必然導致天線的體積、重量的極大增加，從而為工程施工帶來難度。
[0005]綜上所述,如何有效的滿足多制式共站需求成為迫切需要解決的問題。
【發明內容】
[0006]本發明實施例提供一種天線輻射波束的發射方法及裝置，用以解決現有技術中存在的無法有效地滿足多制式共站需求的問題。[0007]本發明實施例采用以下技術方案:
[0008]—種天線輻射波束的發射方法,包括:
[0009]基站天線系統針對自身所支持的每個網絡制式，執行:
[0010]確定該網絡制式下的天線的水平方向角的角度值和下傾角的角度值；
[0011]基站天線系統根據確定的水平方向角的角度值，分別確定自身的天線陣列中各振子的水平相位步進矢量，并根據確定的下傾角的角度值，分別確定所述天線陣列中各振子的垂直相位步進矢量；
[0012]根據預設的水平相位步進矢量與水平權值矢量的映射關系、確定出的各水平相位步進矢量和獲得的各振子水平激勵信號，分別確定所述各振子的水平權值矢量；并根據預設的垂直相位步進矢量與垂直權值矢量的映射關系、確定出的各垂直相位步進矢量和獲得的各振子垂直激勵信號，分別確定所述各振子的垂直權值矢量；
[0013]根據各振子的水平權值矢量和垂直權值矢量，調整各振子的待輸入信號的相位和幅度；
[0014]將調整后的各待輸入信號輸入相應的振子，以及發送由各振子輸出的信號合成的天線輻射波束，由任意振子輸出的信號是該振子基于輸入自身的待輸入信號而生成的。
[0015]一種天線輻射波束的發射裝置，包括:
[0016]角度確定單元，用于針對基站天線系統自身所支持的每個網絡制式，確定該網絡制式下的天線的水平方向角的角度值和下傾角的角度值；
[0017]水平相位矢量確定單元，用于根據所述角度確定單元確定的水平方向角的角度值，分別確定自身的天線陣列中各振子的水平相位步進矢量；
[0018]垂直相位矢量確定單元，用于根據所述角度確定單元確定的下傾角的角度值，分別確定所述天線陣列中各振子的垂直相位步進矢量；
[0019]水平權值矢量確定單元，用于根據預設的水平相位步進矢量與水平權值矢量的映射關系、所述水平相位矢量確定單元確定出的各水平相位步進矢量和獲得的各振子水平激勵信號，分別確定所述各振子的水平權值矢量；
[0020]垂直相位矢量確定單元，用于根據預設的垂直相位步進矢量與垂直權值矢量的映射關系、所述垂直相位矢量確定單元確定出的各垂直相位步進矢量和獲得的各振子垂直激勵信號，分別確定所述各振子的垂直權值矢量；
[0021]調整單元，用于根據所述水平權值矢量確定單元確定的各振子的水平權值矢量和所述垂直相位矢量確定單元確定的各振子的垂直權值矢量，調整各振子的輸入信號的相位和幅度；
[0022]輻射波束發射單元，用于將調整后的各待輸入信號輸入相應的振子，以及發送由各振子輸出的信號合成的天線輻射波束，由任意振子輸出的信號是該振子基于輸入自身的待輸入信號而生成的。
[0023]本發明實施例的有益效果如下:
[0024]本發明實施例提供了一種天線輻射波束的發射方法及裝置，基站天線系統針對自身所支持的每個網絡制式所對應的天線的水平方向角的角度值和下傾角的角度值，通過分別從水平方向和垂直方向兩個維度確定天線陣列中各振子的水平權值矢量和垂直權值矢量，調整各振子的輸入信號的相位和幅度，從而使得調整后的由各振子輸出的信號合成的天線輻射波束方向可以按預設方向進行調整，以滿足不同制式覆蓋性能所對應的水平方向角的角度值和下傾角的角度值的需求，最終有效解決了滿足多種制式共站需求的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為【背景技術】提供的超寬頻智能天線子系統的結構示意圖；
[0026]圖2a為【背景技術】提供的并排天線子系統的結構示意圖；
[0027]圖2b為【背景技術】提供的并列天線子系統的結構示意圖；
[0028]圖3為本發明實施例提供的一種天線輻射波束的發射方法的方法流程圖；
[0029]圖4為本發明實施例提供的半波對稱陣子的結構示意圖；
[0030]圖5為本發明實施例提供的由8個振子組成的垂直方向陣的示意圖；
[0031]圖6為本發明實施例提供的由4個振子組成的水平方向陣的示意圖；
[0032]圖7為本發明實施例提供的下傾角為O度時垂直方向陣的垂直面方向圖；
[0033]圖8為本發明實施例提供的下傾角為5度時垂直方向陣的垂直面方向圖；
[0034]圖9為本發明實施例提供的下傾角為10度時垂直方向陣的垂直面方向圖；
[0035]圖10為本發明實施例提供的水平方向角為O度時水平方向陣的水平面65度廣播方向圖；
[0036]圖11為本發明實施例提供的水平方向角為5度時水平方向陣的水平面65度廣播方向圖；
[0037]圖12為本發明實施例提供的水平方向角為10度時水平方向陣的水平面65度廣播方向圖；
[0038]圖13為本發明實施例提供的水平方向角為20度時水平方向陣的水平面65度廣播方向圖。
【具體實施方式】
[0039]為解決現有技術中存在的無法有效地滿足多制式共站需求的問題，本發明實施例提供了一種天線輻射波束的發射方法及裝置，基站天線系統針對自身所支持的每個網絡制式所對應的天線的水平方向角的角度值和下傾角的角度值，通過分別從水平方向和垂直方向兩個維度確定天線陣列中各振子的水平權值矢量和垂直權值矢量，調整各振子的輸入信號的相位和幅度，從而使得調整后的由各振子輸出的信號合成的天線輻射波束方向可以按預設方向進行調整，以滿足不同制式覆蓋性能所對應的水平方向角的角度值和下傾角的角度值的需求，最終有效解決了滿足多種制式共站需求的問題。
[0040]以下結合說明書附圖對本發明的實施例進行說明，應當理解，此處所描述的實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。并且在不沖突的情況下，本說明中的實施例及實施列中的特征可以互相結合。
[0041]實施例1
[0042]基于上述基本思想，本發明實施例提供的一種天線輻射波束的發射方法流程圖如圖3所示，基站天線系統針對自身所支持的每個網絡制式具體可以執行以下步驟:
[0043]步驟11、確定該網絡制式下的天線的水平方向角的角度值和下傾角的角度值。
[0044]步驟12、根據確定的水平方向角的角度值，分別確定自身的天線陣列中各振子的水平相位步進矢量，并根據確定的下傾角的角度值，分別確定所述天線陣列中各振子的垂直相位步進矢量。
[0045]具體的，針對每個振子，根據該振子在天線陣列中所處振子列的列編號、指定無線電波的波長、水平方向角的角度值以及不同振子列之間的間距值，確定該振子的水平相位步進矢量；根據該振子在所述天線陣列中所處振子行的行編號、指定無線電波的波長、所述下傾角的角度值以及該振子所在振子行與與該振子相同的振子所在振子行的間距值，確定該振子的垂直相位步進矢量。
[0046]其中，指定無線電波的波長可以根據公式[I]來確定:
[0047]λ = Cf [I]
[0048]其中，C為光速，C = 3*108m/s，f為該網絡制式所對應頻段的中心頻點的頻率值，假設該網絡制式所對應頻段為1880MHz~1920MHz，那么該頻段的中心頻點的頻率值為1900MHz,則根據公式[I]可確定指定無線電波的波長為0.15789m。
[0049]步驟13、根據預設的水平相位步進矢量與水平權值矢量的映射關系、確定出的各水平相位步進矢量和獲得的各振子水平激勵信號，分別確定所述各振子的水平權值矢量。
[0050]具體的，各振子的水平權值矢量可以通過公式[2]來實現:
【權利要求】
1.一種天線輻射波束的發射方法，其特征在于，包括: 基站天線系統針對自身所支持的每個網絡制式，分別執行: 確定該網絡制式下的天線的水平方向角的角度值和下傾角的角度值； 基站天線系統根據確定的水平方向角的角度值，分別確定自身的天線陣列中各振子的水平相位步進矢量，并根據確定的下傾角的角度值，分別確定所述天線陣列中各振子的垂直相位步進矢量； 根據預設的水平相位步進矢量與水平權值矢量的映射關系、確定出的各水平相位步進矢量和獲得的各振子水平激勵信號，分別確定所述各振子的水平權值矢量；并根據預設的垂直相位步進矢量與垂直權值矢量的映射關系、確定出的各垂直相位步進矢量和獲得的各振子垂直激勵信號，分別確定所述各振子的垂直權值矢量； 根據各振子的水平權值矢量和垂直權值矢量，調整各振子的待輸入信號的相位和幅度； 將調整后的各待輸入信號輸入相應的振子，以及發送由各振子輸出的信號合成的天線福射波束；由任意振子輸出的信號是該振子基于輸入自身的待輸入信號而生成的。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，基站天線系統根據確定的水平方向角的角度值，分別確定所述各振子的水平相位步進矢量，具體包括: 針對每個振子，根據該振子在所述天線陣列中所處振子列的列編號、指定無線電波的波長、所述水平方向角的角度值以及不同振子列之間的間距值，確定該振子的水平相位步進矢量。
3.如權利要求1所述的方法，其特征`在于，根據確定的下傾角的角度值，分別確定所述天線陣列中各振子的垂直相位步進矢量，具體包括: 針對每個振子，根據該振子在所述天線陣列中所處振子行的行編號、指定無線電波的波長、所述下傾角的角度值以及該振子所在振子行與與該振子相同的振子所在振子行的間距值，確定該振子的垂直相位步進矢量。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，根據各振子的水平權值矢量和垂直權值矢量，調整各振子的輸入信號的相位和幅度，具體包括: 針對每個振子，分別執行: 合成該振子的水平權值矢量和垂直權值矢量，得到振子權值矢量，并根據得到的振子權值矢量，調整該振子的輸入信號的相位和幅度。
5.如權利要求f4任一所述的方法，其特征在于，還包括: 所述天線陣列包含沿水平方向排列的至少4列振子，沿垂直方向排列的至少4行振子。
6.一種天線輻射波束的發射裝置，其特征在于，包括: 角度確定單元，用于針對基站天線系統自身所支持的每個網絡制式，確定該網絡制式下的天線的水平方向角的角度值和下傾角的角度值； 水平相位矢量確定單元，用于根據所述角度確定單元確定的水平方向角的角度值，分別確定自身的天線陣列中各振子的水平相位步進矢量； 垂直相位矢量確定單元，用于根據所述角度確定單元確定的下傾角的角度值，分別確定所述天線陣列中各振子的垂直相位步進矢量； 水平權值矢量確定單元，用于根據預設的水平相位步進矢量與水平權值矢量的映射關系、所述水平相位矢量確定單元確定出的各水平相位步進矢量和獲得的各振子水平激勵信號，分別確定所述各振子的水平權值矢量； 垂直相位矢量確定單元，用于根據預設的垂直相位步進矢量與垂直權值矢量的映射關系、所述垂直相位矢量確定單元確定出的各垂直相位步進矢量和獲得的各振子垂直激勵信號，分別確定所述各振子的垂直權值矢量； 調整單元，用于根據所述水平權值矢量確定單元確定的各振子的水平權值矢量和所述垂直相位矢量確定單元確定的各振子的垂直權值矢量，調整各振子的待輸入信號的相位和幅度； 輻射波束發射單元，用于將調整后的各待輸入信號輸入相應的振子，以及發送由各振子輸出的信號合成的天線福射波束，由任意振子輸出的信號是該振子基于輸入自身的待輸入信號而生成的。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，水平相位矢量確定單元具體用于: 針對每個振子，根據該振子在所述天線陣列中所處振子列的列編號、指定無線電波的波長、所述水平方向角的角度值以及不同振子列之間的間距值，確定該振子的水平相位步進矢量。
8.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，垂直相位矢量確定單元具體用于: 針對每個振子，根據該振子在所述天線陣列中所處振子行的行編號、指定無線電波的波長、所述下傾角的角度值以及該振子所在振子行與與該振子相同的振子所在振子行的間距值，確定該振子的 垂直相位步進矢量。
9.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，調整單元具體包括: 合成子單元，用于針對每個振子，執行將該振子的水平權值矢量和垂直權值矢量合成該振子權值矢量的操作； 調整子單元，用于根據所述合成子單元合成的各振子權值矢量，調整各振子的輸入信號的相位和幅度。
10.如權利要求6、任一所述的裝置，其特征在于，還包括: 所述天線陣列包含沿水平方向排列的至少4列振子，沿垂直方向排列的至少4行振子。
【文檔編號】H04B7/06GK103873123SQ201210537446
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月12日 優先權日:2012年12月12日
【發明者】李智偉, 王文明, 張志敏, 石偉, 杜建鳳, 盛凌志 申請人:中國移動通信集團北京有限公司