[發明專利]一種評估天線波束賦形提升無線通信容量的方法

有效

• 申請號: 201710534062.4
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107396377B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 周峰;熊宇飛;張穎艷;孟艾立;孫景祿;吳翔;卞昕;宋振飛
• 申請（專利權）人: 工業和信息化部電信研究院
• 主分類號: H04W16/28
• 分類號: H04W16/28;H04W24/02
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 巴曉艷

1.一種評估天線波束賦形提升無線通信容量的方法，其特征在于，所述方法通過計算獲得波束賦形天線在發射過程中的物理熵值，并計算獲得波束賦形天線相對理想全向天線系統的負熵；使用所述波束賦形天線相對理想全向天線系統的負熵來評估無線通信容量，

其中，所述波束賦形天線相對理想全向天線系統的負熵等于所述無線通信容量增加的倍數，

其中，波束賦形天線在發射過程中的物理熵值的計算具體為：

將天線方向圖函數作為概率密度函數，將宏觀的電磁波作為微觀的光子的集合，則從天線發射出來的光子落到角度對應的一個小角域面元上的概率密度為

波束賦形天線在發射過程中的物理熵值為：

式中：H_G為波束賦形天線在發射過程中的物理熵值；為天線方向圖函數；θ是坐標系的垂直角，是坐標系的水平角，底數α根據需要選取10、2或自然對數e中的任意一項；當α為10時，計算結果的量綱為dB；當α為自然對數e時，計算結果的量綱為Np；當α為2時，計算結果的量綱為bit。

2.根據權利要求1所述一種評估天線波束賦形提升無線通信容量的方法，其特征在于，所述概率密度函數的自變量的分布空間體積為v，則當p(x,y)是1/v時，波束賦形天線在發射過程中的物理熵值熵值最大且等于log_αv；其中，所述概率密度函數的自變量的分布空間體積v為一維、二維或者三維及三維以上的多維空間；x、y表示一個概率分布所在自變量的坐標系變量，p(x,y)表示該概率分布的概率密度函數；

計算理想全向天線輻射方向圖的物理熵值，該理想全向天線輻射方向圖的物理熵值等于log_α4π，是所有波束賦形天線輻射方向圖的物理熵值中的最大值；

所述波束賦形天線相對理想全向天線系統的負熵H_R為：

H_R＝H_G-log_α4π。

3.根據權利要求1所述一種評估天線波束賦形提升無線通信容量的方法，其特征在于，對于三扇區的固定波束基站天線系統，該天線能夠指向的角度域是有限的，則三扇區的固定波束基站天線系統的相對理想全向天線系統的負熵H_3sectors[dB]表述為：

式中，dB為對數單位，a為橢圓域和水平角軸相交的上限，b為橢圓域和垂直角θ軸相交的上限；A_s為該三扇區的固定波束基站天線系統在單位球上能遍歷覆蓋的球面面積。

4.根據權利要求1所述一種評估天線波束賦形提升無線通信容量的方法，其特征在于，在評估無線通信容量時，考慮基站-用戶的鏈路分布；

假設在球坐標系中，基站-用戶的鏈路分布密度函數為則

式中，為天線方向圖函數，為鏈路加權的方向圖函數；

對做歸一化處理，即設：

式中：K_GL為鏈路加權的方向圖函數的歸一化因子；

則：

式中：為歸一化的鏈路加權的方向圖函數；

此時，在評估無線通信容量時，考慮基站-用戶的鏈路分布時，所述波束賦形天線相對理想全向天線系統的負熵為：