專利名稱：一種專用信道寬業(yè)務(wù)波束賦形實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線通信系統(tǒng)的寬業(yè)務(wù)波束賦形實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)，尤
其涉及同步的碼分多址(Code Division Multiple Access)，(以下簡稱 CDMA)通信系統(tǒng)中釆用智能天線技術(shù)的專用信道寬業(yè)務(wù)波束賦形方法及 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
智能天線利用信號傳輸?shù)目臻g特性和數(shù)字信號處理技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)上 行波達(dá)角估計(jì)以及下行波束賦形，從而達(dá)到降低噪聲干擾、增加容量、擴(kuò) 大覆蓋、改善通信質(zhì)量、降低發(fā)射功率和提高無線數(shù)據(jù)傳輸速率的目的。
針對釆用智能天線技術(shù)的通信系統(tǒng)而言，如時(shí)分雙工(Time Division Duplexn)(以下簡稱TDD)方式的同步CDMA通信系統(tǒng)，其上、下行信 道需要滿足對稱性的要求，然而實(shí)際的無線信道環(huán)境十分復(fù)雜，即使用戶 處于靜止?fàn)顟B(tài)，其多徑、角度擴(kuò)展等影響仍可能較為嚴(yán)重；在隨機(jī)接入過 程中，通過單次上行導(dǎo)頻碼而獲取的用戶方位角的信息通常存在較大誤 差；對于非連續(xù)發(fā)射(Discontinuous Transmission)(以下簡稱DTX)、高 速下行鏈路分組接入(High Speed Downlink Package Access)(以下簡稱 HSDPA)模式，某一用戶的上、下行時(shí)隙的時(shí)間間隔可能較大，在信道環(huán) 境變化或用戶切向移動速度較快時(shí)，上行估計(jì)的波達(dá)角可能難以對應(yīng)下行 賦形方向等。上述情況均明顯地、直接地影響到下行波束賦形的性能，而 且在釆用線陣的智能天線通信系統(tǒng)中，表現(xiàn)得尤為突出，其中的原因之一 可能是波束寬度(即主瓣寬度)較窄，造成系統(tǒng)的穩(wěn)健性下降。
解決上述問題的有效措施之一就是增加業(yè)務(wù)波束寬度，即針對一定的
波束寬度設(shè)計(jì)不同方向上的賦形權(quán)值，使其波束寬度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 一種 解決方法是通過搜索得到不同天線狀態(tài)(包括天線通道失效等情況)、不 同方向上滿足條件的寬業(yè)務(wù)波束賦形權(quán)值，也就是每一天線狀態(tài)對應(yīng)一組 不同方向的寬業(yè)務(wù)波束賦形權(quán)值，因此對實(shí)際通信系統(tǒng)的存儲容量要求很高。
中國發(fā)明專利申請"一種用于智能天線基站的寬波束形成的方法"(申
請?zhí)?00310112369,公開號CN1547333A，
公開日2004年11月17 日)給出了一種通過在預(yù)定角度的扇區(qū)內(nèi)形成與天線數(shù)相等的、兩兩正交 的、固定的窄波束，并對其擬合得到公共信道的波束形成權(quán)值的方法，但 是該方法無法應(yīng)用于專用信道寬業(yè)務(wù)波束賦形的情況，而且可能存在多天 線總下行發(fā)射功率超過系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述技術(shù)課題，提供一種無線通信系統(tǒng)的寬業(yè) 務(wù)波束賦形實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)，尤其是同步的CDMA通信系統(tǒng)中釆用智能 天線技術(shù)的專用信道寬業(yè)務(wù)波束賦形實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的專用信道寬業(yè)務(wù)波束賦形實(shí)現(xiàn)方法 通過在用戶的目標(biāo)方向(即寬波束賦形方向)附近，即以用戶的目標(biāo)方向 為中心，以預(yù)定的角度間隔同時(shí)形成多個(gè)常規(guī)業(yè)務(wù)波束(簡稱窄業(yè)務(wù)波 束)，多個(gè)窄業(yè)務(wù)波束經(jīng)加權(quán)后相互疊加即合成具有預(yù)定寬度的寬業(yè)務(wù)波 束，其包括以下步驟
1) 根據(jù)各用戶的上行信號信息，進(jìn)行上行波達(dá)角估計(jì)，得到各用戶 的下行寬波束賦形方向，即目標(biāo)方向；
2) 以各用戶的目標(biāo)方向?yàn)橹行?，基于波束寬度和展寬系?shù)，以預(yù)定 的角度間隔定義多個(gè)常規(guī)業(yè)務(wù)波束，即窄業(yè)務(wù)波束的賦形方向，得到對應(yīng) 的窄業(yè)務(wù)波束賦形權(quán)矢量；
3) 分別構(gòu)造各用戶的窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矩陣和加權(quán)系數(shù)矢量，計(jì) 算多個(gè)窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矢量的加權(quán)和；
4)對各用戶的多個(gè)窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矢量的加權(quán)和進(jìn)行功率歸一 化處理，得到寬業(yè)務(wù)波束賦形權(quán)矢量。
上述步驟l)中所述的根據(jù)各用戶的上行信號信息，進(jìn)行上行波達(dá)角 估計(jì)，得到各用戶的下行寬波束賦形方向，即目標(biāo)方向的方法為
對于第&個(gè)用戶,通過上行波達(dá)角估計(jì),得到該用戶的目標(biāo)方向?yàn)?"， 對應(yīng)的窄業(yè)務(wù)波束導(dǎo)向矢量表示為。
e-《
其中，《。表示基站天線陣列天線陣元數(shù)， 《)=,2;r.(K。-1)A.sin^)/;i，式中A為天線間距，/1為載波波長。
上述步驟2)中所述以各用戶的目標(biāo)方向?yàn)橹行模谥靼陮挾群驼?寬系數(shù)，以預(yù)定的角度間隔定義多個(gè)窄業(yè)務(wù)波束的賦形方向，得到對應(yīng)的 窄業(yè)務(wù)波束賦形權(quán)矢量的方法為
基站天線陣列由K。個(gè)天線陣元所構(gòu)成，其窄業(yè)務(wù)波束主瓣寬度為Q ， 參與合成寬業(yè)務(wù)波束的窄業(yè)務(wù)波束數(shù)為M，對應(yīng)的展寬系數(shù)為",、"2、…、
，即第w個(gè)窄業(yè)務(wù)波束對應(yīng)的展寬系數(shù)為 ，為了保證合成的寬業(yè)務(wù) 波束的對稱性，《m=- M—m+1， 0Sdw",2,…，M;
第A個(gè)用戶的M個(gè)窄業(yè)務(wù)波束的指向分別為,)+ , Q、 產(chǎn)+A.Q、…、,)+ Q對應(yīng)的導(dǎo)向矢量分別為a(,)+"廣Q)、 a(,)+a2.Q)、…、a(一"+ .Q)。
上述步驟3)中所述的分別構(gòu)造各用戶的窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矩陣和 加權(quán)系數(shù)矢量，計(jì)箅多個(gè)窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矢量的加權(quán)和的方法為
第A;個(gè)用戶、目標(biāo)方向?yàn)橐?的多個(gè)窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矢量的加權(quán) 和的表達(dá)式為
<formula>formula see original document page 8</formula>為加權(quán)系數(shù)矢量。
上述步驟4)中所述的對各用戶的多個(gè)窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矢量的加 權(quán)和進(jìn)行功率歸一化處理，得到寬業(yè)務(wù)波束賦形權(quán)矢量的方法為
第^個(gè)用戶、目標(biāo)方向?yàn)閲?yán)的多個(gè)窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矢量的加權(quán)
和經(jīng)過功率歸一化處理，得到寬業(yè)務(wù)波束賦形權(quán)矢量，表示為
<formula>formula see original document page 8</formula>
上式能夠保證寬業(yè)務(wù)波束賦形與常規(guī)業(yè)務(wù)波束賦形二者之間的總下 行發(fā)射功率相等。
此外，本發(fā)明還提供一種專用信道寬業(yè)務(wù)波束賦形的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其包
括天線陣列、多通道放大單元、多通道收發(fā)信機(jī)單元、上行波達(dá)角估計(jì)與
基帶處理單元、下行寬波束賦形權(quán)值生成單元以及下行波束賦形單元；
對于上行鏈路，線信號由上述天線陣列接收，經(jīng)過上述多通道放大單 元放大后傳送至上述多通道收發(fā)信機(jī)單元；上述多通道收發(fā)信機(jī)單元對射 頻信號進(jìn)行濾波、下變頻、模數(shù)變換處理后轉(zhuǎn)換成數(shù)字基帶信號；上述多 通道收發(fā)信機(jī)單元的信號傳送至上述上行波達(dá)角估計(jì)與基帶處理單元，上 述上行波達(dá)角估計(jì)與基帶處理單元用來實(shí)現(xiàn)各個(gè)用戶的上行波達(dá)角估計(jì) 和上行接收數(shù)據(jù)的解調(diào)基帶處理工作；上述下行寬波束賦形權(quán)值生成單元 根據(jù)上行波達(dá)角估計(jì)結(jié)果，計(jì)算寬業(yè)務(wù)波束賦形權(quán)值，上述下行波束賦形 單元基于賦形權(quán)值對各用戶的下行發(fā)射基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行波束賦形處理；上述 多通道收發(fā)信機(jī)單元對上述下行波束賦形單元輸出的基帶賦形數(shù)據(jù)進(jìn)行 數(shù)模變換、上變頻、濾波處理后轉(zhuǎn)換成模擬射頻信號；
對于下行鏈路，上述多通道放大單元工作在功率放大模式，上述射頻 信號經(jīng)過多通道放大單元放大后由上述天線陣列發(fā)射。
釆用本發(fā)明的專用信道寬業(yè)務(wù)波束賦形實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)，即在用戶的 目標(biāo)方向附近，不同指向的多個(gè)窄業(yè)務(wù)波束經(jīng)加權(quán)后相互疊加合成具有一 定寬度的寬業(yè)務(wù)波束，而且寬業(yè)務(wù)波束賦形與單個(gè)窄波束賦形二者之間的 總下行發(fā)射功率相等。該方法能夠有效地增加波束寬度，只需存儲一組通 用的不同方向的窄業(yè)務(wù)波束的賦形權(quán)值，并不必區(qū)分不同的天線狀態(tài)，易 于工程實(shí)現(xiàn)，從而在一定程度上減弱波束寬度較窄對智能天線性能的影 響，提高系統(tǒng)的穩(wěn)健性和可靠性。
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。對于熟悉 本技術(shù)領(lǐng)域的人員而言，從對本發(fā)明的詳細(xì)說明中，本發(fā)明的上述和其他 目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。


圖1是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的專用信道寬業(yè)務(wù)波束賦形實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的 模塊結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的專用信道寬業(yè)務(wù)波束賦形實(shí)現(xiàn)方法的
流程圖3是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例所釆用的8天線線陣的結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例所釆用的8天線線陣中單天線的相對功 率方向圖5是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例所釆用的8天線線陣?yán)萌齻€(gè)窄業(yè)務(wù)波 束合成的寬業(yè)務(wù)波束在0。目標(biāo)方向上的相對功率方向圖6是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例所釆用的8天線線陣?yán)萌齻€(gè)窄業(yè)務(wù)波 束合成的寬業(yè)務(wù)波束在天線通道1、 6失效時(shí)0。目標(biāo)方向上的相對功率方 向圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的專用信道寬業(yè)務(wù)波束賦形實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)包括
1) 天線陣列(101)
2) 多通道放大單元(102)
3) 多通道收發(fā)信機(jī)單元(103)
4) 上行波達(dá)角估計(jì)與基帶處理單元(104)
5) 下行寬波束賦形權(quán)值生成單元(105)
6) 下行波束賦形單元(106)
對于上行鏈路而言，多通道放大單元(102)工作在低噪放大模式， 無線信號由天線陣列(101)接收，經(jīng)過多通道放大單元(102)放大后傳 送至多通道收發(fā)信機(jī)單元(103);多通道收發(fā)信機(jī)單元(103)對射頻信 號進(jìn)行濾波、下變頻、模數(shù)變換等處理后轉(zhuǎn)換成數(shù)字基帶信號；多通道收 發(fā)信機(jī)單元(103)的信號傳送至上行波達(dá)角估計(jì)與基帶處理單元(104) 上行波達(dá)角估計(jì)與基帶處理單元(104)用來實(shí)現(xiàn)各個(gè)用戶的上行波達(dá)角 估計(jì)和上行接收數(shù)據(jù)的解調(diào)等基帶處理工作；下行寬波束賦形權(quán)值生成單
元(105)根據(jù)上行波達(dá)角估計(jì)結(jié)果，計(jì)箅寬業(yè)務(wù)波束賦形權(quán)值，下行波 束賦形單元(106)基于賦形權(quán)值對各用戶的下行發(fā)射基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行波束
賦形處理；多通道收發(fā)信機(jī)單元do"對下行波束賦形單元(106)輸出
的基帶賦形數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模變換、上變頻、濾波等處理后轉(zhuǎn)換成模擬射頻信
號；對于下行鏈路而言，多通道放大單元(102)工作在功率放大模式，
射頻信號經(jīng)過多通道放大單元(102)放大后由天線陣列(101)發(fā)射。 如圖2所示，本發(fā)明一較佳實(shí)施例的專用信道寬業(yè)務(wù)波束賦形實(shí)現(xiàn)方
法如下-.
步驟210，根據(jù)各用戶的上行信號信息，進(jìn)行上行波達(dá)角估計(jì)，得到 各用戶的下行寬波束賦形方向(即目標(biāo)方向)。
對于第A:個(gè)用戶，通過上行波達(dá)角估計(jì)，得到該用戶的目標(biāo)方向?yàn)閊"， 對應(yīng)的窄業(yè)務(wù)波束導(dǎo)向矢量表示為
e《
(1)
其中，K。表示基站天線陣列天線陣元數(shù)， ^"J;r'(^-1)'A'sin^)/;t,式中△為天線間距，A為載波波長。
步驟220,以各用戶的目標(biāo)方向?yàn)橹行?，基于主瓣寬度和展寬系?shù)， 以一定的角度間隔定義多個(gè)常規(guī)業(yè)務(wù)波束(簡稱窄業(yè)務(wù)波束)的賦形方向， 得到對應(yīng)的窄業(yè)務(wù)波束賦形權(quán)矢量。
基站天線陣列由K。個(gè)天線陣元所構(gòu)成，其窄業(yè)務(wù)波束主瓣寬度為D (對于線陣則是指法線方向上的窄業(yè)務(wù)波束主瓣寬度)，參與合成寬業(yè)務(wù)
波束的窄業(yè)務(wù)波束數(shù)為M，對應(yīng)的展寬系數(shù)為",、"2、…、 ，即第m
個(gè)窄業(yè)務(wù)波束對應(yīng)的展寬系數(shù)為^ 。為了保證合成的寬業(yè)務(wù)波束的對稱
性，通常"^^-"w、， 0S 《l，w-l，2,…,M。對于任意m，均 =0,則
即為窄業(yè)務(wù)波束；W值越大，則合成的業(yè)務(wù)波束越寬，但是主瓣波束增
益越低，而且kl超過一定數(shù)值后，主瓣波束的功率將可能隨方向角度的
變化存在不同程度的起伏。
第A:個(gè)用戶的M個(gè)窄業(yè)務(wù)波束的指向分別為<formula>formula see original document page 12</formula>對應(yīng)的導(dǎo)向矢量分別表示為<formula>formula see original document page 12</formula>步驟230，分別構(gòu)造各用戶的窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矩陣和加權(quán)系數(shù)矢 量，計(jì)算多個(gè)窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矢量的加權(quán)和。
第&個(gè)用戶、目標(biāo)方向?yàn)閲?yán)的多個(gè)窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矢量的加權(quán) 和的表達(dá)式為<formula>formula see original document page 12</formula>式中，
<formula>formula see original document page 12</formula>
稱為窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矩陣；
<formula>formula see original document page 12</formula>
稱為加權(quán)系數(shù)矢量。
步鎳240,對各用戶的多個(gè)窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矢量的加權(quán)和進(jìn)行功
:歸一化處理，得到寬業(yè)務(wù)波束賦形權(quán)矢量。
第*個(gè)用戶、目標(biāo)方向?yàn)?'的多個(gè)窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矢量的加權(quán)
和經(jīng)過功率歸一化處理，得到寬業(yè)務(wù)波束賦形權(quán)矢量，表示為
<formula>formula see original document page 13</formula>
上式能夠保證寬業(yè)務(wù)波束賦形與常規(guī)業(yè)務(wù)波束(單個(gè)窄業(yè)務(wù)波束)賦 形二者之間的總下行發(fā)射功率相等。
為了容易理解本發(fā)明，下面通過一個(gè)更為具體的實(shí)施例進(jìn)行描述。
如圖3所示，基站天線陣列釆用8天線線陣，天線間距為半載波波長； 單天線的相對功率方向圖如圖4所示；窄業(yè)務(wù)波束主瓣寬度Qal2.6"利 用三個(gè)窄業(yè)務(wù)波束合成寬業(yè)務(wù)波束，即M=3;對應(yīng)的展寬系數(shù)分別為 ",=-0.5、 a2 =0和"3 =0.5 。
8天線線陣的導(dǎo)向矢量表示為
<formula>formula see original document page 13</formula>
式中A為天線間距，義為載波波長，
<formula>formula see original document page 13</formula>
第&個(gè)用戶的目標(biāo)方向?yàn)橐?，對應(yīng)的三個(gè)窄業(yè)務(wù)波束導(dǎo)向矢量分別 為a(," - 0.5. Q) 、 a(,)和a(嚴(yán)+ 0.5. Q)。
加權(quán)系數(shù)矢量為P-
,則三個(gè)窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矢量的加權(quán)和為
<formula>formula see original document page 13</formula>
功率歸一化處理，則利用三個(gè)窄業(yè)務(wù)波束合成的寬業(yè)務(wù)波束賦形權(quán)矢 量表示為
圖5為8天線線陣?yán)萌齻€(gè)窄業(yè)務(wù)波束合成的寬業(yè)務(wù)波束在0°目標(biāo)方 向上的相對功率方向圖，相對于常規(guī)業(yè)務(wù)波束主瓣寬度Q"2.6。而言，寬 業(yè)務(wù)波束寬度明顯增加，達(dá)到約20°。
在天線通道1、 6同時(shí)失效的情況下，8天線線陣?yán)萌齻€(gè)窄業(yè)務(wù)波束 合成的寬業(yè)務(wù)波束在0。目標(biāo)方向上的相對功率方向圖如圖6所示，可見本 發(fā)明的寬業(yè)務(wù)波束賦形實(shí)現(xiàn)方法具有高穩(wěn)健性、高可靠性等特點(diǎn)。
本發(fā)明以8天線線陣為例給出了一種寬業(yè)務(wù)波束賦形的具體實(shí)施例， 但本發(fā)明內(nèi)容并不局限于線陣，同樣也適用于其它天線數(shù)和陣列流形等情況。
本發(fā)明適用于無線通信系統(tǒng)，尤其適用于第三代移動通信系統(tǒng)中的 TDDCDMA系統(tǒng)，包括TD-SCDMA (1.28Mcps TDD)系統(tǒng)和3.84Mcps
TDD系統(tǒng)，但是也同樣適用于釆用CDMA的頻分多址和時(shí)分多址的系統(tǒng)， 任何具有信號處理、通信等知識背景的技術(shù)人員，根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的等同 的智能天線實(shí)現(xiàn)方法，其均應(yīng)包含在本發(fā)明的思想和范圍中。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情 況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變 形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種專用信道寬業(yè)務(wù)波束賦形實(shí)現(xiàn)方法，其特征是通過以用戶的目標(biāo)方向?yàn)橹行?，以預(yù)定的角度間隔同時(shí)形成多個(gè)窄業(yè)務(wù)波束，經(jīng)加權(quán)后相互疊加合成寬業(yè)務(wù)波束，包括以下步驟1)根據(jù)各用戶的上行信號信息，進(jìn)行上行波達(dá)角估計(jì)，得到各用戶的下行寬波束賦形方向，即目標(biāo)方向；2)以各用戶的目標(biāo)方向?yàn)橹行?，基于波束寬度和展寬系?shù)，以預(yù)定的角度間隔定義多個(gè)常規(guī)業(yè)務(wù)波束，即窄業(yè)務(wù)波束的賦形方向，得到對應(yīng)的窄業(yè)務(wù)波束賦形權(quán)矢量；3)分別構(gòu)造各用戶的窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矩陣和加權(quán)系數(shù)矢量，計(jì)算多個(gè)窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矢量的加權(quán)和；4)對各用戶的多個(gè)窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矢量的加權(quán)和進(jìn)行功率歸一化處理，得到寬業(yè)務(wù)波束賦形權(quán)矢量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的專用信道寬業(yè)務(wù)波束賦形實(shí)現(xiàn)方法，其特征 是上述步驟l)中所述的根據(jù)各用戶的上行信號信息，進(jìn)行上行波達(dá)角 估計(jì)，得到各用戶的下行寬波束賦形方向，即目標(biāo)方向的方法為對于第^個(gè)用戶，通過上行波達(dá)角估計(jì)，得到該用戶的目標(biāo)方向?yàn)橐?， 對應(yīng)的窄業(yè)務(wù)波束導(dǎo)向矢量表示為<formula>formula see original document page 2</formula>(1)其中，X。表示基站天線陣列天線陣元數(shù)， ;^)=,2;r'(X。-l)'A'sin,)M，式中△為天線間距，A為載波波長。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的專用信道寬業(yè)務(wù)波束賦形方法，其特征是: 上述步驟2)中所述以各用戶的目標(biāo)方向?yàn)橹行?，基于主瓣寬度和展寬系?shù)，以預(yù)定的角度間隔定義多個(gè)窄業(yè)務(wù)波束的賦形方向，得到對應(yīng)的窄業(yè)務(wù)波束賦形權(quán)矢量的方法為基站天線陣列由^。個(gè)天線陣元所構(gòu)成，其窄業(yè)務(wù)波束主瓣寬度為Q ， 參與合成寬業(yè)務(wù)波束的窄業(yè)務(wù)波束數(shù)為M,對應(yīng)的展寬系數(shù)為",、《2、...、"M，即第m個(gè)窄業(yè)務(wù)波束對應(yīng)的展寬系數(shù)為 ，為了保證合成的寬業(yè)務(wù)波束的對稱性，H +1， 0Sc^l，附"，2，…,M;第A:個(gè)用戶的M個(gè)窄業(yè)務(wù)波束的指向分別為^) +cvQ、 ,"+"2Q、…、一"+"MQ對應(yīng)的導(dǎo)向矢量分別為a(,"+a,Q)、 aC)+a2.Q)、…、a(,)+c^.Q)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的專用信道寬業(yè)務(wù)波束賦形方法，其特征是 上述步驟3)中所述的分別構(gòu)造各用戶的窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矩陣和加權(quán) 系數(shù)矢量，計(jì)算多個(gè)窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矢量的加權(quán)和的方法為第A:個(gè)用戶、目標(biāo)方向?yàn)?)的多個(gè)窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矢量的加權(quán) 和的表達(dá)式為,))(WW)=A . a(-(*) + a,. Q) + A . a(-w + a2 Q) +…+ & . a(-w + "M . Q)=1,2,…,K。(2)式中，為窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矩陣; 為加權(quán)系數(shù)矢量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的專用信道寬業(yè)務(wù)波束賦形方法，其特征是: 上述步驟4)中所述的對各用戶的多個(gè)窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矢量的加權(quán)和 進(jìn)行功率歸一化處理，得到寬業(yè)務(wù)波束賦形權(quán)矢量的方法為第A個(gè)用戶、目標(biāo)方向?yàn)閊)的多個(gè)窄業(yè)務(wù)波束賦形導(dǎo)向矢量的加權(quán) 和經(jīng)過功率歸一化處理，得到寬業(yè)務(wù)波束賦形權(quán)矢量，表示為上式能夠保證寬業(yè)務(wù)波束賦形與常規(guī)業(yè)務(wù)波束賦形二者之間的總下 行發(fā)射功率相等。
6. —種專用信道寬業(yè)務(wù)波束賦形系統(tǒng)，包括天線陣列、多通道放大單 元、多通道收發(fā)信機(jī)單元、上行波達(dá)角估計(jì)與基帶處理單元、下行寬波束 賦形權(quán)值生成單元以及下行波束賦形單元；對于上行鏈路，線信號由上述天線陣列接收，經(jīng)過上述多通道放大單 元放大后傳送至上述多通道收發(fā)信機(jī)單元；上述多通道收發(fā)信機(jī)單元對射頻信號進(jìn)行濾波、下變頻、模數(shù)變換處理后轉(zhuǎn)換成數(shù)字基帶信號；上述多通道收發(fā)信機(jī)單元的信號傳送至上述上行波達(dá)角估計(jì)與基帶處理單元，上 述上行波達(dá)角估計(jì)與基帶處理單元用來實(shí)現(xiàn)各個(gè)用戶的上行波達(dá)角估計(jì)和上行接收數(shù)據(jù)的解調(diào)基帶處理工作；上述下行寬波束賦形權(quán)值生成單元 根據(jù)上行波達(dá)角估計(jì)結(jié)果，計(jì)算寬業(yè)務(wù)波束賦形權(quán)值，上述下行波束賦形 單元基于賦形權(quán)值對各用戶的下行發(fā)射基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行波束賦形處理；上述 多通道收發(fā)信機(jī)單元對上述下行波束賦形單元輸出的基帶賦形數(shù)據(jù)進(jìn)行 數(shù)模變換、上變頻、濾波處理后轉(zhuǎn)換成模擬射頻信號；對于下行鏈路，上述多通道放大單元工作在功率放大模式，上述射頻 信號經(jīng)過多通道放大單元放大后由上述天線陣列發(fā)射。
全文摘要
一種專用信道寬業(yè)務(wù)波束賦形實(shí)現(xiàn)方法及裝置，該方法通過以用戶的目標(biāo)方向?yàn)橹行模砸欢ǖ慕嵌乳g隔同時(shí)形成多個(gè)窄業(yè)務(wù)波束，經(jīng)加權(quán)后相互疊加合成寬業(yè)務(wù)波束；該裝置包括天線陣列、多通道放大單元、多通道收發(fā)信機(jī)單元、上行波達(dá)角估計(jì)與基帶處理單元、下行寬波束賦形權(quán)值生成單元以及下行波束賦形單元。采用本發(fā)明的專用信道寬業(yè)務(wù)波束賦形實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)，能夠有效地增加波束寬度，只需存儲一組通用的不同方向的窄業(yè)務(wù)波束的賦形權(quán)值，并不必區(qū)分不同的天線狀態(tài)，易于工程實(shí)現(xiàn)，從而在一定程度上減弱波束寬度較窄對智能天線性能的影響，提高系統(tǒng)的穩(wěn)健性和可靠性。
文檔編號H04J13/00GK101098178SQ20061008665
公開日2008年1月2日 申請日期2006年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月27日
發(fā)明者斌 李, 強(qiáng) 王, 秦洪峰, 昕 郭 申請人:中興通訊股份有限公司