[發明專利]一種智能天線陣廣播波束權值的生成方法和裝置

有效

• 申請號: 200910080152.6
• 申請日: 2009-03-24
• 公開（公告）號: CN101848021A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 劉龍山;李傳軍
• 申請（專利權）人: 大唐移動通信設備有限公司
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04L1/06
• 代理公司: 北京鑫媛睿博知識產權代理有限公司 11297
• 代理人: 龔家驊

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別是涉及一種智能天線陣廣播波束權值的生成方法和裝置。

背景技術

隨著無線通信技術的不斷發展，有限的無線頻率資源面臨著不斷增長的通信需求，智能天線(Smart?Antennas)可以在某種程度上緩解這一矛盾。智能天線系統能夠利用多個天線陣元的組合進行信號處理，自動調整發射或接收方向圖，以針對不同的信號環境而達到最佳性能。由此所產生的智能天線陣便是TD-SCDMA(Time?Division-Synchronous?Code?Division?MultipleAccess，時分同步的碼分多址技術)系統中的關鍵技術。

智能天線是一種安裝在基站現場的雙向天線，通過一組帶有可編程電子相位關系的固定天線單元獲取方向性，并可以同時獲取基站和移動臺之間各個鏈路的方向特性。最初的智能天線技術主要用于雷達、聲納、軍事抗干擾通信，用來完成空間濾波和定位等。近年來，隨著移動通信的發展及對移動通信電波傳播、組網技術、天線理論等方面的研究逐漸深入，現代數字信號處理技術發展迅速，數字信號處理芯片處理能力不斷提高，利用數字技術在基帶形成天線波束成為可能，提高了天線系統的可靠性與靈活程度。智能天線技術因此用于具有復雜電波傳播環境的移動通信。此外，隨著移動通信用戶數迅速增長和人們對通話質量要求的不斷提高，要求移動通信網在大容量下仍具有較高的話音質量。因此，智能天線技術的發展也越來越引人關注。

智能天線的原理是將無線電的信號導向具體的方向，產生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向DOA(Direction?of?Arrival)，旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，達到充分高效利用移動用戶信號并刪除或抑制干擾信號的目的。如圖1所示，為智能天線的波束覆蓋示意圖。同時，智能天線技術利用各個移動用戶間信號空間特征的差異，通過陣列天線技術在同一信道上接收和發射多個移動用戶信號而不發生相互干擾，使無線電頻譜的利用和信號的傳輸更為有效。在不增加系統復雜度的情況下，使用智能天線可滿足服務質量和網絡擴容的需要。

其中，DOA的估計是智能天線工作的基礎，是陣列信號處理的重要應用之一。當有多個電磁波從不同方向到達天線陣時，每個陣元上都有多個電磁波產生的信號，這些信號因為入射方向不同，在各個陣元上有不同的相位延遲分布。即在陣列的輸出端是每個陣元所接收到的多個信號的總疊加。以此為根據經過矩陣運算，得出相應的DOA估計數據。

獲得DOA的估計以后，波束形成是智能天線工作的重要內容。波束形成的任務是希望在接收信號到來的方向形成盡量高的增益，最大限度的抑制干擾信號。即，根據系統性能指標，形成對基帶信號的最佳組合與分配，將主波束對準期望用戶方向，而將波束零點對準干擾方向。

對于發射天線的波束形成，一方面依靠接收信號的方向信息，另一方面考慮到收發頻率的不同為方向估計帶來的誤差。因此，波束的賦形權值作為波束形成的重要參數起到了至關重要的作用，對智能天線的性能影響很大。

進一步的，智能天線陣列的賦形方向圖按照實際應用來分類，又可細分為單元波束、廣播波束和業務波束三類。其中，廣播波束主要用于公用信道作系統廣播，例如：基本公共控制信道(PCCPCH)，輔助公共控制信道(SCCPCH)，尋呼指示信道(PICH)，快速物理隨機接入信道(FPACH)等。目前天線廠家分別提供自己智能天線產品的廣播波束的賦形權值，系統廠商在設備實現時，需要分別存儲這些廠家提供的不同波束類型不同天線類型的賦形權值，同時還要考慮不同廠家的天線在射頻通道出現故障時的容錯權值。因此占用大量的存儲空間，給設備實現所帶來的復雜性大大增加。

目前，智能天線陣的廣播波束主要用于公用信道作系統廣播，大部分系統廠商不生產智能天線，但系統廠商提出智能天線技術規范，然后由智能天線生產廠家提供。各個廠家在銷售智能天線產品時就提供本廠家智能天線產品的廣播波束權值。系統廠商在設備實現時，需要分別存儲這些廠家提供的不同波束類型不同天線類型的廣播波束權值，同時還要考慮不同廠家的天線在射頻通道出現故障時的廣播波束容錯權值。因此占用大量的存儲空間，給設備實現所帶來的復雜性大大增加，同時不同廠家在智能天線算法優化方面能力的差距會導致智能天線廣播波束性能的下降，系統設備廠商在設備實現時沒有進一步優化智能天線廣播波束權值。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：