專利名稱：一種優(yōu)化廣播波束的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信系統(tǒng)中的智能天線技術(shù)，特別是涉及智能天線的廣播波束的
優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
智能天線是TD-SCDMA系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，雙極化智能天線由兩種極化方向的天線 陣子構(gòu)成，其中，極化方向相同的天線陣子組成一組天線陣列。 在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，智能天線廣播波束的特性會(huì)在很大程度上影響著網(wǎng)絡(luò)的覆
蓋范圍與性能。 一方面，利用與無(wú)線環(huán)境最佳匹配的廣播波束來(lái)覆蓋小區(qū)，必然會(huì)提高無(wú)線
系統(tǒng)的整體性能；另一方面，新型的雙極化智能天線的廣播波束具有邊緣功率下降過(guò)快、在
3dB帶寬內(nèi)波動(dòng)較大等缺點(diǎn)，組網(wǎng)時(shí)較弱的邊緣功率將會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)邊緣的覆蓋存在問(wèn)題。 可見(jiàn)，只有解決廣播波束的上述問(wèn)題，才能在實(shí)際應(yīng)用中利用雙極化智能天線來(lái)
提高無(wú)線系統(tǒng)的整體性能。目前解決上述問(wèn)題的方法主要有如下兩種 1)直接在生產(chǎn)天線設(shè)備時(shí)，由廠家更改天線本身的射頻指標(biāo)。由于天線的各種特
性相互關(guān)聯(lián)， 一處指標(biāo)的改動(dòng)必將影響其他的天線特性(如天線單陣子的特性等)，從而引
起整體性能的下降，因此，該依靠調(diào)整硬件的方法在實(shí)際應(yīng)用中很難提高網(wǎng)絡(luò)邊緣覆蓋性能。 2)通過(guò)簡(jiǎn)單地改動(dòng)天線的廣播波束權(quán)值。該方法能改善網(wǎng)絡(luò)邊緣的覆蓋性能，但 是，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致功率增益下降4-6dB，并且不能根據(jù)實(shí)際多樣的網(wǎng)絡(luò)部署需要，對(duì)廣播波 束權(quán)值進(jìn)行相應(yīng)的改動(dòng)，在實(shí)際測(cè)試中效果不理想。 由此可見(jiàn)，現(xiàn)有的提高網(wǎng)絡(luò)邊緣的覆蓋性能的方法存在可應(yīng)用性差、缺乏靈活性、 產(chǎn)生功率損耗等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種優(yōu)化廣播波束的方法，該方法能有效 提高網(wǎng)絡(luò)邊緣的覆蓋性能，具有靈活性且不產(chǎn)生功率損耗。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為
—種優(yōu)化廣播波束的方法，包括以下步驟 a、根據(jù)用戶要求的一組指定9i上的總接收功率G' (9》，確定極化方向?yàn)閍的 第一組陣子的主波束偏移角Va和極化方向?yàn)镻的第二組陣子的主波束偏移角U^，其 中，9 i為信號(hào)入射到天線陣列時(shí)相對(duì)于陣面法線的夾角，1《i《m， i和m均為自然數(shù)；
b、根據(jù)所述V。，確定與所述Va對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)閍的第一組陣子的各天線單 元上的相位偏移值{0， S a，2S a，3S a，…，(N-l) S a};根據(jù)所述Ve，確定與所述V e對(duì) 應(yīng)的極化方向?yàn)镻的第二組陣子的各天線單元上的相位偏移值{0， Se，2Se，3Se，， (N-l) S e};其中，N為同一極化方向上的陣子數(shù)，S a為極化方向?yàn)閍的第一組陣子的各 天線單元上的單位相位偏移量，S e為極化方向?yàn)閨3的第二組陣子的各天線單元上的單位相位偏移量； c、利用初始廣播波束權(quán)值矢量&對(duì)應(yīng)的幅度與相位 K/J《,，伊丄(yl,，爐J…(4、'—J}、所述{0， S a，2S a，3S "…，(N-1) S 。}和{0， S e， 2Se，3Se，…，(N-l) S d，確定與極化方向?yàn)閍的第一天線陣列所需要的廣播波束權(quán)
值矢量^對(duì)應(yīng)的幅度與相位卩4,%}，{4肩肩+2&}"'{4v—1,U(w-1)&}}，
以及與極化方向?yàn)镻的第二天線陣列所需要的廣播波束權(quán)值矢量^v對(duì)應(yīng)的幅度與相位
(M。,爐。l，(4,+W'(4，A+2W…(4-"^ —； d、禾U 用 (H,W,(4,仍+^J,(4,A+2&l…(4-p^v-,+0V —和
r {4肩+ },{4肩+2~}"'{4-1鳥(niǎo)-1+("-1)(^卄對(duì)廣播波束賦形。 較佳地，所述步驟a為
分別令
根據(jù)接收功率增益的計(jì)算公式
，)=
e = ei+Va、 e = e i+u/e，得到極化方向?yàn)閍的第一陣子上偏移v。后的接收功率
G' (9i+Va)和極化方向?yàn)?3的第二陣子上偏移Ve后的接收功率G' (9i+Ve)，其中，
e為信號(hào)入射到天線陣列時(shí)相對(duì)于陣面法線的夾角，d為同一極化方向的陣子間隔，入。為
電磁波的波長(zhǎng)，所述G'(9i+V。)和G' (9i+Ve)分別為Va禾P Ve的函數(shù)；
=G'
利用G' (9i+i^)、G' 和總接收功率G' (e》，根據(jù)公式G' (e》
(e i+ va) +g' (e i+ ve)，得到一組關(guān)于va禾P ve的方程組
)=G'((9, + ^) + +
G'(0,,,) = G'(0 , +'//J + G'(0m +^)
'G'(《)=,+i) + G'(《+^)
求解所述方程組 ... ，得到U^和U^。
較佳地，所述步驟b為 確定g" (e， s) = |a〃 (e， s) |2/^2取最大值時(shí)，s禾p e所滿足的函數(shù)關(guān) 系s 二f(e)，其中，G〃 (e， s)為在直線陣列的陣子中順序加入相位偏移o、 s、2S、
3 S、 (N-l) s后得到的合成陣列的功率函數(shù)，A〃 ( e)為所述合成陣列的陣因子系數(shù)，
，,。二lx一—
V /々 乂根據(jù)s 二f(e)，令e = Va，計(jì)算出與所述V。對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)閍的第一組
陣子的各天線單元上的單位相位偏移量S a ; 根據(jù)S 二f(e)，令e = Ve，計(jì)算出與所述Ve對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)镻的第二組 陣子的各天線單元上的單位相位偏移量S e ; 根據(jù)S a，得到與所述對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)閍的第一組陣子的各天線單元上的
5相位偏移值{0， S a，2S a，3S a，…，(N-l) S a}; 根據(jù)S e，得到與所述Ve對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)?3的第二組陣子的各天線單元上的 相位偏移值{0， S e，2S e，3S e，， (N_l) S e}。
較佳地，所述步驟b為 根據(jù)S a = -2^1(181111^/^。，計(jì)算出與所述對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)閍的第一組 陣子的各天線單元上的單位相位偏移量S a ; 根據(jù)S e = -2 Ji dsin V e/ A 。，計(jì)算出與所述v e對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)镻的第二組 陣子的各天線單元上的單位相位偏移量S e ; 根據(jù)S a，得到與所述對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)閍的第一組陣子的各天線單元上的 相位偏移值{0， S a，2S a，3S a，， (N-l) S a}; 根據(jù)S e，得到與所述Ve對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)?3的第二組陣子的各天線單元上的 相位偏移值{0， S e，2S e，3S e，， (N_l) S e}。 綜上所述，本發(fā)明首先根據(jù)用戶的網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求，確定出滿足所述要求時(shí)的兩個(gè) 極化方向a和P上的兩組陣子的主波束偏移角Va和Ve ;然后，確定出需要在各極化方 向的天線陣列的陣子中需要加入的具體相位偏移值；接下來(lái)，根據(jù)所述相位偏移值，確定出 與極化方向?yàn)閍的第一天線陣列所需要的廣播波束權(quán)值矢量A對(duì)應(yīng)的幅度與相位，以及與 極化方向?yàn)镻的第二天線陣列所需要的廣播波束權(quán)值矢量^^對(duì)應(yīng)的幅度與相位；最后，根 據(jù)確定出的所述幅度與相位對(duì)廣播波束賦形，得到滿足用戶要求的賦形波束。可見(jiàn)，本發(fā)明 可以根據(jù)用戶的網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求，確定當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下兩極化方向上用于對(duì)廣播波束賦形的 廣播波束權(quán)值矢量《和 ，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)廣播波束權(quán)值的靈活修改，有效地提高了網(wǎng)絡(luò)邊 緣的覆蓋性能。另外，本發(fā)明通過(guò)僅對(duì)天線陣列的相位進(jìn)行調(diào)整，即可得到滿足用戶的網(wǎng)絡(luò) 覆蓋要求的主波束偏移角Va和U^，避免了由幅度方面的調(diào)整所產(chǎn)生的功率損耗。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的流程示意圖 圖2 圖6為針對(duì)不同用戶的網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求實(shí)現(xiàn)的波束仿真圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì) 本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。 由于無(wú)線通信的傳播環(huán)境十分復(fù)雜，存在許多散射體，使得電磁波從發(fā)送端到達(dá) 接收端需要經(jīng)過(guò)多次反射與折射。研究發(fā)現(xiàn)電磁波經(jīng)過(guò)反射、折射后，一方面極化方向可能 發(fā)生改變，另一方面，在反射介質(zhì)邊界處不同極化特性電磁波的反射系數(shù)也是不同的，這將 導(dǎo)致經(jīng)歷多次反射后，信號(hào)的幅度與相位會(huì)出現(xiàn)差異，不同極化方向上的信號(hào)也就變得相 互獨(dú)立。因此，不同極化方向的天線可以利用不同的權(quán)值進(jìn)行波束賦形，通過(guò)兩組賦形波束 的互補(bǔ)協(xié)調(diào)可以使得整體的廣播波束特性最優(yōu)。 基于此，本發(fā)明的主要思想是根據(jù)用戶的網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求，確定出相應(yīng)的兩個(gè)極 化方向的陣子的主波束偏移角，然后確定出與所述主波束偏移角對(duì)應(yīng)的優(yōu)化的廣播波束權(quán) 值，利用優(yōu)化的廣播波束權(quán)值對(duì)波束賦形，即可得到滿足用戶要求的賦形波束，從而可以靈
6活方便地提高網(wǎng)絡(luò)邊緣覆蓋性能。
如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例一主要包括 步驟101、根據(jù)用戶要求的一組指定9i上的總接收功率G' (9》，確定極化方向 為a的第一組陣子的主波束偏移角Va和極化方向?yàn)?3的第二組陣子的主波束偏移角 Ve，其中，ei為信號(hào)入射到天線陣列時(shí)相對(duì)于陣面法線的夾角，l《i《m， i和m均為自然數(shù)。 這里，通過(guò)一組指定9i上的總接收功率G' (e》來(lái)表示用戶的網(wǎng)絡(luò)覆 蓋要求，需要說(shuō)明的是，從用于計(jì)算兩個(gè)極化方向上的總接收功率公式G' (e》= G' (ei+Va)+G' (9i+Ve)，可以看出用戶要求的總接收功率G' (e》與Va禾PVe的 取值有關(guān)，因此，通過(guò)調(diào)節(jié)u^和的取值即可得到滿足用戶覆蓋要求的智能天線增益方向圖。 本步驟中，根據(jù)用戶的網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求，即所述一組指定9i上的總接收功率 G' (9》，確定出滿足所述要求時(shí)的兩個(gè)極化方向a和|3上的兩組陣子的主波束偏移角 Va禾P Ve，具體的確定方法可以為根據(jù)信號(hào)入射到天線陣列時(shí)相對(duì)于陣面法線的夾角為e時(shí)接收功率增益的計(jì)算
公式
1>4 ('.-l)e
)〔2
分別令e = ei+Va、e = ei+u/e，得到極化
/w2
方向?yàn)閍的第一陣子上偏移Va后的接收功率G' (9i+Va)和極化方向?yàn)?3的第二陣 子上偏移Ve后的接收功率G' (^+Ve); 其中，d為同一極化方向的陣子間隔，A。為電磁波的波長(zhǎng)，所述G' (9i+V。)和 G' (9i+i1^)分別為Va禾卩Ve的函數(shù)； 利用G '( 9 i+ V a) 、 G '( 9 i+ V e)禾P總接收功率G '( e》，根據(jù)公
式G ' (e》=G '(ei+Va)+G '
(ei+Ve)，得到一組關(guān)于Va和Ve的方程組 求解方程組<
'即可得到V a和Ve 。 步驟102、根據(jù)所述V。，確定與所述Va對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)閍的第一組陣子的 各天線單元上的相位偏移值{0， S a，2S a，3S a，…，(N-l) S a};根據(jù)所述Ve，確定與所 述Ve對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)镻的第二組陣子的各天線單元上的相位偏移值{0， S e，2S e， 3Se，…，(N-l) Se};其中，N為同一極化方向上的陣子數(shù)，Sa為極化方向?yàn)閍的第一組 陣子的各天線單元上的單位相位偏移量，S e為極化方向?yàn)?3的第二組陣子的各天線單元 上的單位相位偏移量。 本步驟用于確定如何通過(guò)加權(quán)使得兩極化方向上的兩組陣子的主波束偏移角分 別達(dá)到Va和Ve，為了避免由于幅度方面的調(diào)整而產(chǎn)生的功率損耗，這里，將考慮僅通過(guò) 對(duì)相位的調(diào)整，使兩極化方向上的主波束偏移角分別達(dá)到Va和Ve。
7
在對(duì)本步驟的具體方法進(jìn)行詳細(xì)描述之前，先對(duì)所依據(jù)的原理說(shuō)明如下信號(hào)以相對(duì)于陣面法線的夾角為e的方向入射到直線陣列，在其陣子中順序
加入{0、 S、2S、3S…(n-1) S}的相位偏移后，所得到的合成陣列的陣因子系數(shù)為
<formula>formula see original document page 8</formula>,相應(yīng)地，該合成陣列對(duì)應(yīng)的歸一化方向圖的增
益函數(shù)(即功率函數(shù))為G〃 (e，s) = |A〃 (e ， s) |2/^2，該合成陣列的陣因子最大的
方向，即該歸一化方向圖中主波束對(duì)應(yīng)的方向，與該歸一化方向圖的增益最大值相對(duì)應(yīng)。也 就是說(shuō)，當(dāng)G〃 (e， s)取最大值時(shí)，所對(duì)應(yīng)的e為合成陣列的主波束相對(duì)于陣面法線的 夾角。從g" (e，s) = |A〃 (e， s)I2/n2中可以看出，當(dāng)g" (e ， s)取最大值時(shí)，e ， s將滿足一種關(guān)系，該關(guān)系可以用函數(shù)s 二f(e)表示，函數(shù)s = "9)具體形式的確定 屬于普通的求極值問(wèn)題，此處不再贅述。 由于初始廣播波束權(quán)值矢量&對(duì)應(yīng)的主波束的方向?yàn)樘炀€陣列的法線方向，對(duì)
于極化方向a的第一組陣子的偏移角為Va的主波束而言，其相對(duì)于陣面法線的夾角為
ur。，即e = Va ;對(duì)于極化方向e的第二組陣子的的偏移角為ve的主波束而言，其相對(duì) 于陣面法線的夾角為u^，即e = ve。因此，這里可以利用對(duì)G〃 (e， s)求最大值時(shí)所
得到的函數(shù)S ="9)，根據(jù)步驟101中得到的ij/a和Ve，分別求出相對(duì)應(yīng)的單位相位偏 移量S a、 S e。 基于上述理論分析，步驟102的具體實(shí)現(xiàn)方法可以為 確定g〃 (e， s) = |a〃 (e， s) |2/^2取最大值時(shí)，s禾p e所滿足的函數(shù)關(guān) 系s 二f(e)，其中，G〃 (e， s)為在直線陣列的陣子中順序加入相位偏移o、 s、2S、
3 S、 (n-l) s后得到的合成陣列的功率函數(shù)，A〃 ( e)為所述合成陣列的陣因子系數(shù)，
、 /々 〉
，)=2>,—^
,=
根據(jù)s 二f(e)，令e = Va
陣子的各天線單元上的單位相位偏移量
根據(jù)s 二f(e)，令e = ure
陣子的各天線單元上的單位相位偏移量
計(jì)算出與所述Va對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)閍的第一組
s a;
計(jì)算出與所述Ve對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)閜的第二組 S ; 根據(jù)S a，得到與所述對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)閍的第一組陣子的各天線單元上的 相位偏移值{0， S a，2S a，3S a，， (n-l) S a}; 根據(jù)S e，得到與所述Ve對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)?3的第二組陣子的各天線單元上的 相位偏移值{0， S e，2S e，3S e，， (n_l) S e}。
上述通過(guò)對(duì)G〃 ( e ， s) = |a〃 ( e ， s) |2/n2求最大值來(lái)獲取s = f (e)的過(guò)
程，在具體實(shí)施時(shí)比較繁瑣，為此，可以利用下述方法對(duì)該過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化 由于在實(shí)際應(yīng)用中，初始廣播波束權(quán)值矢量^對(duì)應(yīng)的主波束的方向通常為天線陣
列的法線方向，因此直線陣列的陣子中順序加入{0、 S 、2 S 、3 S…(n-l) S }的相位偏移
后，合成陣列的陣因子系數(shù)可以近似簡(jiǎn)化為
8
L k A "公式d) 根據(jù)公式(1)，當(dāng)A' 〃 (e)最大時(shí)，S+2Jidsin9/入。二0，艮卩S =-2Jidsine/
入。，因此，根據(jù)s 二-2Jidsine/A。，令e = 1^，即可計(jì)算出與所述對(duì)應(yīng)的極化方向
為a的第一組陣子的各天線單元上的單位相位偏移量S a ;根據(jù)S e 二-2JidsinU/e/入。， 令e = U^，即可計(jì)算出與所述Ve對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)閑的第二組陣子的各天線單元上 的單位相位偏移量S e 。 通過(guò)上述方法，可以確定出使上述兩組陣子的主波束偏移角分別達(dá)到Va 和Ve時(shí)，在各極化方向的天線陣列的陣子中需要加入的具體相位偏移值，這樣，通 過(guò)相位方面的調(diào)整，便可實(shí)現(xiàn)利用電調(diào)的方式進(jìn)行廣播波束的水平調(diào)整，因此，本步 驟的實(shí)現(xiàn)方法還可以應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時(shí)對(duì)廣播波束水平調(diào)整的場(chǎng)景。步驟103、利
用初始廣播波束權(quán)值矢量&對(duì)應(yīng)的幅度與相位"4j,^U,(4肩卜'(4^，^一，H、
所述{0， S a，2S a，3S a， …，(N-l) S a}禾P {0， S e，2S e，3S e， …，(N_l) S e}， 確定與極化方向?yàn)閍的第一天線陣列所需要的廣播波束權(quán)值矢量A對(duì)應(yīng)的幅
度與相位{{4,%},{4,+&},{4,仍+2&「"{4—,+(iv — i)&}}，以及與極
化方向?yàn)镻的第二天線陣列所需要的廣播波束權(quán)值矢量—對(duì)應(yīng)的幅度與相位 {{4,%},{4,+~},{4,+2&}-,-{夂——1)^}} ° 這里，初始廣播權(quán)值4與天線陣列的法線方向相關(guān)，該值是設(shè)備出廠時(shí)配置的，以 構(gòu)成天線陣列的各陣子的幅度與相位的形式表示，即fH,W,M，W…Ww-"^-,H，其中， &為第i個(gè)陣子的幅度，A為第i個(gè)陣子的相位。步驟104、利用卩4),^,^,+W,.M,+2U…^u(7V-和 ^。,W，(4,+W,(4屑+2c^…pw，^+(W-l)^卄對(duì)廣播波束賦形。 這里，具體的波束賦形方法為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。
綜上所述，本發(fā)明優(yōu)化廣播波束的方法可總結(jié)為 首先，根據(jù)用戶的網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求，即所述一組指定9i上的總接收功率G' (e》， 確定出滿足所述要求時(shí)的兩個(gè)極化方向a和P上的兩組陣子的主波束偏移角Va和 Ve ;然后，確定出需要在各極化方向的天線陣列的陣子中加入的具體相位偏移值，即 {0， S a，2S a，3S a，…，(N-l) S a}禾P {0， S e，2S e，3S e， ， (N_l) S e};接下來(lái)，
利用初始廣播波束權(quán)值矢量4對(duì)應(yīng)的幅度與相位H4),科山Pi，釣卜'l4M，^-iH 、 所述{0， S a，2 S a，3 S a， …，(N-l) S a}禾卩{0， S e，2S e，3S e， …，(N-l) "}，確定出與極化方向?yàn)閍的第一天線陣列所需要的廣播波束權(quán)值矢量^ 對(duì)應(yīng)的幅度與相位"4,^,M,A+W"4肩+2W…l4v卞^v-,+(W-1)&}}， 以及與極化方向?yàn)镻的第二天線陣列所需要的廣播波束權(quán)值矢量 對(duì)應(yīng)的 幅度與相位 (H,^,(4,+W,(4,^+2W…^——1)^}};最后，根據(jù)所述卩4),^U,^,+^J,M肩+2^J…(4—,+(A^ —和
{{4,%}，{4,+~},{4，^+2~}."{4—,為—,+(W-l)^卄對(duì)廣播波束賦形，得到滿足用
戶要求的賦形波束?？梢?jiàn)，本發(fā)明可以根據(jù)用戶實(shí)際需要，對(duì)廣播波束路徑權(quán)值進(jìn)行實(shí)時(shí)地 改動(dòng)，具有靈活性。 根據(jù)上述技術(shù)方案，圖2 圖5分別給出了針對(duì)不同用戶的網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求實(shí)現(xiàn)的 波束圖。 其中，圖2中用戶覆蓋要求為e工=60時(shí)的總接收功率G' ( 9》為-lOdbm， e 2 =-60時(shí)的總接收功率G' ( 9 2)為-9. 5dbm ;對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)閍 = -45的第一組陣子 的主波束偏移角V a為0 ;極化方向?yàn)?3 = 45的第二組陣子的主波束偏移角V e為0 ;曲 線201為本發(fā)明合成陣列的波束圖，曲線202為-45度極化方向的波束圖，曲線203為45 度極化方向的波束圖； 圖3中用戶覆蓋要求為91 = 60時(shí)的總接收功率6' ( e》為-7. 5dbm， e 2 =-60 時(shí)的總接收功率G' ( 9 2)為-7. 5dbm ;對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)閍 = -45的第一組陣子的主波 束偏移角V a為-10度；極化方向?yàn)?3 = 45的第二組陣子的主波束偏移角V e為10度； 曲線301為本發(fā)明合成陣列的波束圖，曲線302為_(kāi)45度極化方向旋轉(zhuǎn)-10度后的波束圖， 曲線303為45度極化方向旋轉(zhuǎn)10度后的波束圖； 圖4中用戶覆蓋要求為91 = 60時(shí)的總接收功率6' ( e》為-4. 6dbm， e 2 =-60 時(shí)的總接收功率G' ( 9 2)為-5. 2dbm ;對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)閍 = -45的第一組陣子的主波 束偏移角V a為-20度；極化方向?yàn)?3 = 45的第二組陣子的主波束偏移角V e為20度； 曲線401為本發(fā)明合成陣列的波束圖，曲線402為_(kāi)45度極化方向旋轉(zhuǎn)-20度后的波束圖， 曲線403為45度極化方向旋轉(zhuǎn)20度后的波束圖； 圖5中用戶覆蓋要求為91 = 60時(shí)的總接收功率6' ( e》為-2. ldbm， e 2 =-60 時(shí)的總接收功率G' ( 9 2)為-2. 9dbm ;對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)閍 = -45的第一組陣子的主波 束偏移角V a為-30度；極化方向?yàn)?3的第二組陣子的主波束偏移角V e為30度；曲線 501為本發(fā)明合成陣列的波束圖，曲線502為-45度極化方向旋轉(zhuǎn)-30度后的波束圖，曲線 503為45度極化方向旋轉(zhuǎn)30度后的波束圖； 圖6中用戶覆蓋要求為91 = 60時(shí)的總接收功率6' ( e》為-5. 5dbm， e 2 =-60 時(shí)的總接收功率G' ( 9 2)為-5. 5dbm ;對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)閍 = -45的第一組陣子的主波 束偏移角V a為-10度；極化方向?yàn)?3 = 45的第二組陣子的主波束偏移角V e為5度； 曲線601為本發(fā)明合成陣列的波束圖，曲線602為_(kāi)45度極化方向旋轉(zhuǎn)-10度后的波束圖， 曲線603為45度極化方向旋轉(zhuǎn)5度后的波束圖； 從上述仿真結(jié)果可以看出，通過(guò)波束的合成能得到各種特性的波束圖，從而能夠 更大程度上滿足用戶的實(shí)際覆蓋要求。 另外，在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明中確定如何通過(guò)加權(quán)使得兩極化方向上的兩組陣子 的主波束偏移角分別達(dá)到Va和Ve的方法，還可以應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時(shí)對(duì)廣播波束水平方 向調(diào)整的場(chǎng)景，以解決目前無(wú)法采用電調(diào)的方式而只能由塔工進(jìn)行廣播波束水平調(diào)整所帶 來(lái)的費(fèi)時(shí)費(fèi)工、不安全等問(wèn)題。 綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
10凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種優(yōu)化廣播波束的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟a、根據(jù)用戶要求的一組指定θi上的總接收功率G′(θi)，確定極化方向?yàn)棣恋牡谝唤M陣子的主波束偏移角ψα和極化方向?yàn)棣碌牡诙M陣子的主波束偏移角ψβ，其中，θi為信號(hào)入射到天線陣列時(shí)相對(duì)于陣面法線的夾角，1≤i≤m，i和m均為自然數(shù)；b、根據(jù)所述ψα，確定與所述ψα對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)棣恋牡谝唤M陣子的各天線單元上的相位偏移值{0，δα，2δα，3δα，…，(N-1)δα}；根據(jù)所述ψβ，確定與所述ψβ對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)棣碌牡诙M陣子的各天線單元上的相位偏移值{0，δβ，2δβ，3δβ，…，(N-1)δβ}；其中，N為同一極化方向上的陣子數(shù)，δα為極化方向?yàn)棣恋牡谝唤M陣子的各天線單元上的單位相位偏移量，δβ為極化方向?yàn)棣碌牡诙M陣子的各天線單元上的單位相位偏移量；c、利用初始廣播波束權(quán)值矢量對(duì)應(yīng)的幅度與相位所述{0，δα，2δα，3δα，…，(N-1)δα}和{0，δβ，2δβ，3δβ，…，(N-1)δβ}，確定與極化方向?yàn)棣恋牡谝惶炀€陣列所需要的廣播波束權(quán)值矢量對(duì)應(yīng)的幅度與相位以及與極化方向?yàn)棣碌牡诙炀€陣列所需要的廣播波束權(quán)值矢量對(duì)應(yīng)的幅度與相位d、利用和對(duì)廣播波束賦形。F200910077299XC0000011.tif,F200910077299XC0000012.tif,F200910077299XC0000013.tif,F200910077299XC0000014.tif,F200910077299XC0000015.tif,F200910077299XC0000016.tif,F200910077299XC0000017.tif,F200910077299XC0000018.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟a為W— -/('-"f2根據(jù)接收功率增益的計(jì)算公式， S&(卜1)6=ei+Va、 e = ei+u/e，得到極化方向?yàn)閍的第一陣子上偏移va后的接收功率G' (9i+Va)和極化方向?yàn)?3的第二陣子上偏移Ve后的接收功率G' (ei+u/e)，其中，e為信號(hào)入射到天線陣列時(shí)相對(duì)于陣面法線的夾角，d為同一極化方向的陣子間隔，入。為電磁波的波長(zhǎng)，所述G'(ei+ur。)和G' 分別為Va禾P Ve的函數(shù)；利用G' (ei+Va)、G' (9i+us)和總接收功率G ' (e》，根據(jù)公式 G' (e》=G' (ei+Va)+G' (9i+ve)，得到一組關(guān)于va禾P ve的方程組分別令e求解所述方程組^… ，得到L和11^。) =+ w ) ++ ^ )
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟b為確定g〃 (e， s) = |a〃 (e， s) |2/^2取最大值時(shí)，s和e所滿足的函數(shù)關(guān)系 s 二f(e)，其中，G〃 (e， s)為在直線陣列的陣子中順序加入相位偏移o、 s、2S、`3 S、 (N-l) S后得到的合成陣列的功率函數(shù)，A〃 ( e)為所述合成陣列的陣因子系數(shù)，根據(jù)s 二f(e)，令e = 1^，計(jì)算出與所述1^對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)閍的第一組陣子 的各天線單元上的單位相位偏移量s a ;根據(jù)s 二f(e)，令e = u^，計(jì)算出與所述u^對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)閑的第二組陣子的各天線單元上的單位相位偏移量S e ;根據(jù)S a，得到與所述Va對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)閍的第一組陣子的各天線單元上的相位 偏移值{0， S a，2S a，3S a，， (N-l) S a};根據(jù)S e，得到與所述Ve對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)?3的第二組陣子的各天線單元上的相位 偏移值{0， S e，2S e，3S e，， (N_l) S e}。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟b為根據(jù)S a = -2Jid sinV。/A。，計(jì)算出與所述ura對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)閍的第一組陣 子的各天線單元上的單位相位偏移量S a ;根據(jù)S e = -2Jid sinU^/A。，計(jì)算出與所述對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)镻的第二組陣 子的各天線單元上的單位相位偏移量S e ;根據(jù)S a，得到與所述Va對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)閍的第一組陣子的各天線單元上的相位 偏移值{0， S a，2S a，3S a，， (N-l) S a};根據(jù)S e，得到與所述Ve對(duì)應(yīng)的極化方向?yàn)?3的第二組陣子的各天線單元上的相位 偏移值{0， S e，2S e，3S e，， (N_l) S e}。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種優(yōu)化廣播波束的方法，包括根據(jù)用戶要求的一組指定θi上的總接收功率G′(θi)，確定極化方向?yàn)棣恋牡谝唤M陣子的主波束偏移角ψα和極化方向?yàn)棣碌牡诙M陣子的主波束偏移角ψβ；根據(jù)所述ψα，確定與 化方向?yàn)棣恋牡谝惶炀€陣列所需要的廣播波束權(quán)值矢量根據(jù)所述ψβ，與極化方向?yàn)棣碌牡诙炀€陣列所需要的廣播波束權(quán)值矢量利用所述廣播波束權(quán)值矢量對(duì)廣播波束賦形。本發(fā)明通過(guò)上述方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)廣播波束路徑權(quán)值的動(dòng)態(tài)改變，靈活有效地提高了網(wǎng)絡(luò)邊緣的覆蓋性能，并且避免了由幅度方面的調(diào)整所產(chǎn)生的功率損耗。
文檔編號(hào)H04B7/005GK101783694SQ200910077299
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者吳小斌, 楊春蘭, 王健康, 申志堅(jiān) 申請(qǐng)人:鼎橋通信技術(shù)有限公司