[發明專利]一種智能天線及其波束調整方法

有效

• 申請號: 201110310283.6
• 申請日: 2011-10-13
• 公開（公告）號: CN103052084A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 李曉明;董健;劉旸;王超;徐長勝;張輝;郝益剛;李卓
• 申請（專利權）人: 中國移動通信集團設計院有限公司
• 主分類號: H04W16/28
• 分類號: H04W16/28
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 郭潤湘

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，尤其涉及一種智能天線及其波束調整方法。

背景技術

移動通信無線網絡中使用的智能天線屬于多陣元天線，現有智能天線中陣元和振子的擺放方式如圖1所示，智能天線包括多個橫向排列的縱向陣元，每個陣元由多個軸向串列擺放且并聯供電的振子組成，每個陣元連接一個AP(信號放大器)的輸出通道，圖1中以八通道智能天線為例進行說明。傳統智能天線在水平方向和垂直方向上的波束場圖請參見圖2，圖2中右邊的曲線表示水平覆蓋范圍，上方的曲線表示垂直覆蓋范圍。從圖2中可以看出，該智能天線在垂直方向上是窄波束，波束寬度通常只有7至8度。

智能天線可工作在兩種工作模式：廣播波束模式和業務波束模式。廣播波束覆蓋整個小區，使小區內所有移動終端始終與基站保持聯系；業務波束為窄波束(指水平方向)，可在廣播波束覆蓋范圍內掃描，其能量集中并指向通信移動終端，可有效降低干擾，提高容量。圖3和圖4分別是傳統智能天線在水平方向上的廣播波束場圖和業務波束場圖。

近年來，隨著移動用戶普及率的提高，移動用戶使用手機等移動終端的場合越來越廣。隨著城市化的飛速進展，許多城區內都出現了大量高層建筑密集的商業區和住宅小區，現有的移動通信無線網絡不能對高層建筑密集區域進行良好覆蓋，導致移動用戶在高層建筑密集區域內使用移動終端時經常遇到無線信號不好、無法接通或通話質量差等情況。

目前，為了解決高層建筑密集區域內的無線網絡覆蓋問題，技術人員需要進行大量的網絡優化工作，例如增加基站數量或者增加天線數量，導致網絡維護困難。另一種解決方案是在高層建筑物內安裝分布天線(即多點布放天線)，通過眾多吸頂天線實現對高層建筑物的覆蓋。該方案的缺點是在實施過程中需要業主配合，工程建設和維護難度大，常出現因業主限制而無法施工的現象。

發明內容

本發明實施例提供一種智能天線及其波束調整方法，用以解決高層建筑密集區域內的無線網絡覆蓋問題。

本發明實施例提供的智能天線，包括多個縱向排列的橫向陣元，每個陣元由多個排列在一條水平直線上且并聯供電的振子組成，每個陣元連接一個信號放大器的輸出通道；所述智能天線在水平方向上的波束寬度為30至150度，在垂直方向上的廣播波束寬度為15至165度，在垂直方向上的業務波束寬度不超過20度。

本發明實施例提供的上述智能天線的波束調整方法，包括：

通過改變各陣元的激勵信號的幅度和相位調整垂直方向上的波束寬度，通過改變陣元中各振子的激勵信號的相位調整水平方向上的波束寬度。

本發明實施例提供的智能天線，將多個振子排列在一條水平直線上組成橫向陣元，并將多個橫向陣元縱向排列組成智能天線，能夠實現業務波束的垂直方向掃描，并且在水平方向上為寬波束，從而實現了對高層建筑物的良好覆蓋，保證了高層建筑密集區域內的無線通訊效果。

本發明實施例提供的智能天線的波束調整方法，在垂直方向上的覆蓋范圍較大且可以通過改變各陣元激勵信號的大小和相位來進行調整，在水平方向上的覆蓋范圍較大且可以通過改變陣元中振子的激勵信號的相位來進行微調，因而能夠很好地覆蓋不同大小和形狀的高層建筑物。

本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為傳統智能天線中陣元和振子的擺放方式示意圖；

圖2為傳統智能天線在水平方向和垂直方向上的波束場圖；

圖3為傳統智能天線在水平方向上的廣播波束場圖；

圖4為傳統智能天線在水平方向上的業務波束場圖；

圖5為本發明實施例中智能天線的振子和陣元設置示意圖；

圖6為本發明實施例中智能天線覆蓋目標高層建筑物時的空間位置示意圖；

圖7為本發明實施例中智能天線各陣元接收電磁波的波程差示意圖；

圖8為本發明實施例中具有4行4列振子的智能天線模型結構圖；

圖9為本發明實施例中圖8所示智能天線的廣播波束在垂直方向上的仿真結果；

圖10為本發明實施例中圖8所示智能天線的業務波束在垂直方向上的仿真結果；