專利名稱：一種發(fā)射波束跟蹤方法、系統(tǒng)及發(fā)射端設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)射波束跟蹤方法、系統(tǒng)及發(fā)射 端設(shè)備。
背景技術(shù)：
對(duì)于上、下行信道各異的頻分雙工(Frequency Division Duplex., FDD)無 線通信系統(tǒng)，下行信道估計(jì)并不能由上行信道估計(jì)直接獲得?，F(xiàn)有技術(shù)通常通 過兩類方法來獲取下行信道參數(shù) 一類是由上行信道估計(jì)獲得的信道參數(shù)推導(dǎo) 下行信道的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)；另一類是通過增加一條接收端到發(fā)射機(jī)的反饋鏈路， 將接收端估計(jì)的信道參數(shù)反饋給發(fā)射機(jī)來實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)有在CDMA系統(tǒng)中結(jié)合智能天線與功率控制技術(shù)是一種非常有效方法， 可以大大增加系統(tǒng)容量。而同時(shí)CDMA系統(tǒng)中的閉環(huán)功率控制也是一種特殊的 反饋方法，使接收端的信號(hào)接收質(zhì)量可靠而發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率又不會(huì)過大，接 收端根據(jù)接收的信號(hào)與干擾加噪聲比(Signal to Interference plus Noise Ratio, SINR)來指示發(fā)射機(jī)調(diào)整其發(fā)射功率，這其中實(shí)際上也暗示了信道強(qiáng)度編號(hào)。
在WEN W K和ZHOU Y P的論文"Transmit beam-tracking algorithm in FDD DMA cellular wireless system" IEE Electronics Letter,2004，40 ( 13 ) :814-816 中提出了一種在功率控制下的發(fā)射波束跟蹤方法。當(dāng)基站使用智能天線時(shí)，由 于智能天線空間譜的方向性，如圖1所示，發(fā)射功率尸隨波束的指向而有所不 同，即具有方向性，可寫為 '
由, ")
其中，&(力=v(orfi^為發(fā)射波束空間鐠表達(dá)式，y。為用戶要求的SINR閾值，G為信道增益，I為干擾，N為噪聲，e為發(fā)射方位角e, v(cr)為用戶角"
方向上的導(dǎo)向向量， 為對(duì)應(yīng)發(fā)射方位角e的智能天線權(quán)向量，(')"表示共軛轉(zhuǎn) 置。
并且，如果智能天線陣列是均勻線陣(NonuniformLinear Antenna Array, ULA),且陣元距為半波長(zhǎng)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)射功率P與發(fā)射方位角S之間具有如下 兩個(gè)性質(zhì) 、
性質(zhì)1.當(dāng)- = 時(shí)，系統(tǒng)發(fā)射功率最小，即尸(《)《/>(。；
性質(zhì)2. 假設(shè)F。 (e)主瓣內(nèi)的方位角S和《滿足-"| ^ |《-a| ,則 ■)。
因此，系統(tǒng)發(fā)射方位角離用戶越遠(yuǎn)，尸(力就越大；當(dāng)且僅當(dāng)系統(tǒng)發(fā)射波束 對(duì)準(zhǔn)用戶，即發(fā)射方位角為a時(shí)，才有最小系統(tǒng)發(fā)射功率P(")。
假設(shè)用戶落在當(dāng)前發(fā)射波束空間譜尸,)的主瓣范圍內(nèi)，設(shè)當(dāng)前發(fā)射功率為
p(《)，若滿足尸(《)s尸(《一,;)，則說明當(dāng)前發(fā)射方位角《比前一次的發(fā)射方位角
《-，更接近a;反之，則說明當(dāng)前發(fā)射方位角遠(yuǎn)離"。則有如下跟蹤迭代算法， 以搜索用戶方位角
其中，
f一;i 戶(《)〉尸(《J 丄i 豐)《來,)
(2)
(3)
(4)
而G為收斂因子，5;為方位角迭代步長(zhǎng)?？梢宰C明此算法是收斂的，且
lim《=a
在每次通過(2)式得到一個(gè)發(fā)射方位角《后，就通過閉環(huán)發(fā)射功率控制調(diào) 整發(fā)射功率，直到滿足用戶的SINR要求，將滿足要求的發(fā)射功率記為P(《)， 將P(《)和尸(D作比較，根據(jù)(3) 、 (4)式更新&和&。然后，再根據(jù)(2)式進(jìn)行發(fā)射方位角調(diào)整，接著根據(jù)調(diào)整后的發(fā)射方位角進(jìn)行發(fā)射功率調(diào)整，這 樣重復(fù)對(duì)發(fā)射方位角和發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)整，直到通信結(jié)束。
但是，當(dāng)信道變化時(shí)，如圖2(1)所示，當(dāng)發(fā)射方位角迭代到某一角度《+2
時(shí)由于信道出現(xiàn)大的衰落等原因，需要的發(fā)射功率P(《J相對(duì)靜止信道時(shí)大很 多，但由于尸(《+2)>尸(《+,)，發(fā)射方位角進(jìn)行反向迭代，直到到達(dá)-時(shí)，由于 f(《h尸(《+,)，再次反向迭代。于是發(fā)射方位角就在角度《+,附近往返迭代，很 難再搜索到用戶角"。'
另外，如圖2(2)所示，當(dāng)用戶以足夠的速度遠(yuǎn)離基站時(shí)，根據(jù)上述方法 提供的發(fā)射方位角迭代條件，會(huì)造成錯(cuò)誤方向迭代；如圖2(3)所示，當(dāng)用戶 以足夠的速度接近基站時(shí)，4艮據(jù)上述方法提供的發(fā)射方位角迭代條件，也會(huì)造 成錯(cuò)誤方向迭代。
由上可知，現(xiàn)有發(fā)射波束跟蹤方法只適用于靜態(tài)信道，在動(dòng)態(tài)信道中采用 該方法則不一定能跟蹤到用戶角，不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需求，這是本領(lǐng)域一個(gè) 急待解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種發(fā)射波束跟蹤方法， 使得在動(dòng)態(tài)信道中仍能跟蹤到用戶角，滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種發(fā)射波束跟蹤系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的還在于提供一種包含上述發(fā)射波束跟蹤系統(tǒng)的發(fā)射端設(shè)備。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。 A.本發(fā)明提供了 一種發(fā)射波束跟蹤方法，所述方法包括下述步驟
步驟a、用等間隔寬度的波束搜索小區(qū)，將具有最小發(fā)射功率波束的主瓣 角度作為當(dāng)前發(fā)射方位角；
步驟b、在當(dāng)前發(fā)射方位角下，根據(jù)接收到的功率控制反饋信息進(jìn)行發(fā)射 功率調(diào)整，并統(tǒng)計(jì)連續(xù)接收到的要求增加發(fā)射功率的功率控制反饋信息的次數(shù)；步驟C、判斷統(tǒng)計(jì)到的次數(shù)等于預(yù)設(shè)的第一判斷閾值時(shí)，增加方位角迭代
步長(zhǎng)，然后執(zhí)行步驟f;
步驟d、判斷統(tǒng)計(jì)到的次數(shù)等于預(yù)設(shè)的第二判斷閾值時(shí)，將統(tǒng)計(jì)到的次數(shù) 清零，然后執(zhí)行步驟a;
步驟e、判斷到當(dāng)前發(fā)射方位角下的發(fā)射功率調(diào)整未完成時(shí)，執(zhí)行步驟b;
步驟f、根據(jù)當(dāng)前發(fā)射方位角下發(fā)射功率調(diào)整完成后的發(fā)射功率與上一發(fā) 射方位角下發(fā)射功率調(diào)整完成后的發(fā)射功率，采用動(dòng)態(tài)方位角迭代步長(zhǎng)進(jìn)行發(fā) 射方位角更新，然后執(zhí)行步驟b;
所述第 一判斷閾值小于所述第二判斷閾值。
B.本發(fā)明提供了 一種發(fā)射波束跟蹤系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括
波束搜索單元，用等間隔寬度的波束搜索小區(qū)，將具有最小發(fā)射功率波束 的主瓣角度作為當(dāng)前發(fā)射方位角；
發(fā)射方位角更新單元，用于根據(jù)當(dāng)前發(fā)射方位角下發(fā)射功率調(diào)整完成后的 發(fā)射功率與上一發(fā)射方位角下發(fā)射功率調(diào)整完成后的發(fā)射功率，采用動(dòng)態(tài)方位 角迭代步長(zhǎng)進(jìn)行發(fā)射方位角更新；
發(fā)射功率更新單元，用于在當(dāng)前發(fā)射方位角下，根據(jù)接收到的功率控制反 饋信息進(jìn)行發(fā)射功率調(diào)整，并統(tǒng)計(jì)連續(xù)接收到的要求增加發(fā)射功率的功率控制 反饋信息的次數(shù)；
迭代步長(zhǎng)增加單元，用于當(dāng)所述發(fā)射功率更新單元統(tǒng)計(jì)到的次數(shù)等于預(yù)設(shè) 的第一判斷閎值時(shí)，增加所述發(fā)射方位角更新單元的方位角迭代步長(zhǎng)后，觸發(fā) 所述發(fā)射方位角更新單元更新當(dāng)前發(fā)射方位角；
功率控制判斷單元，用于判斷當(dāng)前發(fā)射方位角下的發(fā)射功率調(diào)整是否完成， 如果是則觸發(fā)所述發(fā)射方位角更新單元更新當(dāng)前發(fā)射方位角，否則，觸發(fā)所述 發(fā)射功率更新單元進(jìn)行發(fā)射功率調(diào)整；
搜索判斷單元，用于判斷所述發(fā)射功率更新單元統(tǒng)計(jì)到的次數(shù)是否等于預(yù) 設(shè)的第二判斷閾值，如果是則將所述發(fā)射功率更新單元統(tǒng)計(jì)到的次數(shù)清零，并觸發(fā)所述波束搜索單元重新搜索小區(qū)，以重新確定當(dāng)前發(fā)射方位角，否則，觸
發(fā)所述功率控制判斷單元進(jìn)行判斷；
所述第 一判斷閾值小于所述第二判斷閾值。
c.本發(fā)明提供了一種包含上述發(fā)射波束跟蹤系統(tǒng)的發(fā)射端設(shè)備，所述設(shè)
備包含天線陣列。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)
在本發(fā)明中，通過統(tǒng)計(jì)連續(xù)接收到的要求增加發(fā)射功率的功率控制反饋信 息的次數(shù)，確定是否需要采用動(dòng)態(tài)方位角迭代步長(zhǎng)進(jìn)行發(fā)射方位角更新，或重 新搜索小區(qū)以重新確定當(dāng)前發(fā)射方位角，實(shí)現(xiàn)了一種發(fā)射波束跟蹤方法。該方 法在靜態(tài)信道或動(dòng)態(tài)中均能有效跟蹤到用戶角，大大提高了無線通信系統(tǒng)發(fā)射 端跟蹤用戶角的準(zhǔn)確性，使現(xiàn)存的技術(shù)難題迎刃而解。


圖l是現(xiàn)有技術(shù)提供的智能天線空間譜的方向示意圖； 圖2 ( 1 )是現(xiàn)有技術(shù)提供的當(dāng)信道出現(xiàn)大的衰落時(shí)，發(fā)射方位角的迭代示 意圖2 (2)是現(xiàn)有技術(shù)提供的當(dāng)用戶以足夠的速度遠(yuǎn)離基站時(shí)，發(fā)射方位角 的迭代示意圖2 (3)是現(xiàn)有技術(shù)提供的當(dāng)用戶以足夠的速度接近基站時(shí)，發(fā)射方位角 的迭代示意圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的發(fā)射波束跟蹤方法的實(shí)現(xiàn)流程圖； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的發(fā)射波束跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí) 施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。 實(shí)施例1
通過統(tǒng)計(jì)連續(xù)接收到的要求增加發(fā)射功率的功率控制反饋信息的次數(shù)，確 定是否需要釆用動(dòng)態(tài)方位角迭代步長(zhǎng)進(jìn)行發(fā)射方位角更新，或重新搜索小區(qū)以 重新確定當(dāng)前發(fā)射方位角。
圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的發(fā)射波束跟蹤方法的實(shí)現(xiàn)流程，詳述如下 在步驟S301中，用等間隔寬度的波束搜索小區(qū)，將具有最小發(fā)射功率波束
的主瓣角度作為當(dāng)前發(fā)射方位角；
在步驟S302中，在當(dāng)前發(fā)射方位角下，根據(jù)接收到的功率控制反饋信息進(jìn)
行發(fā)射功率調(diào)整，并統(tǒng)計(jì)連續(xù)接收到的要求增加發(fā)射功率的功率控制反饋信息
的次數(shù)；
在步驟S303中，判斷統(tǒng)計(jì)到的次數(shù)，當(dāng)統(tǒng)計(jì)到的次數(shù)等于預(yù)設(shè)的第一判斷 閾值時(shí)，執(zhí)行步驟S304,否則執(zhí)行步驟S305;
在步驟S304中，增加方位角迭代步長(zhǎng)，然后執(zhí)行步驟S308;
在步驟S305中，判斷統(tǒng)計(jì)到的次數(shù)，當(dāng)統(tǒng)計(jì)到的次數(shù)等于預(yù)設(shè)的第二判斷 閾值時(shí)，執(zhí)行步驟S306,否則執(zhí)行步驟S307;
在步驟S306中，將統(tǒng)計(jì)到的次數(shù)清零，然后執(zhí)行步驟S301，重新確定當(dāng) 前發(fā)射方位角；
在步驟S307中，判斷當(dāng)前發(fā)射方位角下的發(fā)射功率調(diào)整是否完成，如果是 則執(zhí)行步驟S308,否則執(zhí)行步驟S302。
在步驟S308中，才艮據(jù)當(dāng)前發(fā)射方位角下發(fā)射功率調(diào)整完成后的發(fā)射功率與 上一發(fā)射方位角下發(fā)射功率調(diào)整完成后的發(fā)射功率，釆用動(dòng)態(tài)方位角迭代步長(zhǎng) 進(jìn)行發(fā)射方位角更新，然后執(zhí)行步驟S302;
發(fā)射波束跟蹤方法應(yīng)用于無線通信環(huán)境下，例如FDD無線通信系統(tǒng)、TDD 無線通信系統(tǒng)等，其發(fā)射端設(shè)備包含天線陣列，例如均勻線陣、圓陣、方陣等 均適用，預(yù)設(shè)的第一判斷閾值大于預(yù)設(shè)的第二判斷閥值。首先，執(zhí)行步驟S301,用間隔是一個(gè)波束寬度的等間隔寬度的波束搜索小 區(qū)，選擇具有最小發(fā)射功率尸。^。)波束的主瓣角度作為當(dāng)前發(fā)射方位角，記為 《，這樣可以保證期望用戶在初始發(fā)射波束主瓣內(nèi)。
然后，執(zhí)行步驟S302,在當(dāng)前發(fā)射方位角《下，根據(jù)接收到的功率控制反 饋信息，采用固定步長(zhǎng)功率控制進(jìn)行發(fā)射功率調(diào)整。這里，假設(shè)當(dāng)前發(fā)射方位 角為《，采用下式進(jìn)行在發(fā)射方位角《下的發(fā)射功率調(diào)整
其中，為發(fā)射端接收到的接收端返回的功率控制反饋信息， 為1表示接收端要求發(fā)射端增加發(fā)射功率，/(")為-1表示接收端要求發(fā)射端減 少發(fā)射功率；A為固定功率控制步長(zhǎng)，單位是dB,選取無線通信系統(tǒng)支持的步 長(zhǎng)即可，例如，在WCDMA系統(tǒng)中，固定功率控制步長(zhǎng)A取0.5dB或0.2dB, 這里，固定功率控制步長(zhǎng)A取0.5dB;標(biāo)號(hào)"表示發(fā)射端調(diào)整發(fā)射功率的次數(shù)， 取大于等于0的整數(shù)；《為當(dāng)前發(fā)射方位角；標(biāo)號(hào);t表示發(fā)射端發(fā)射調(diào)整發(fā)射 方位角的次數(shù)，取大于等于O的整數(shù)，其中，A為0表示第一次執(zhí)行步驟S301 確定的當(dāng)前發(fā)射方位角。對(duì)于各發(fā)射方位角《下的初始發(fā)射功率,")，可以 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取一固定值。當(dāng)然，也可以取發(fā)射方位角&,下的最后一次發(fā)射功率
')，但對(duì)于發(fā)射方位角<9。，則取步璩S301中所選擇的具有最小發(fā)射功率 波束的發(fā)射功率P。p。)。
同時(shí)，統(tǒng)計(jì)連續(xù)接收到的要求增加發(fā)射功率的功率控制反饋信息的次數(shù)， 即統(tǒng)計(jì)接收到的/W連續(xù)為1的次數(shù)。
接著，執(zhí)行步驟S303,判斷統(tǒng)計(jì)到的/(")連續(xù)為1的次數(shù)是否等于預(yù)設(shè)的 第一判斷閾值Time」。其中，第一判斷閾值Time一l的選取與步驟S302中采用 的進(jìn)行發(fā)射功率調(diào)整的方法有關(guān)，與功率控制步長(zhǎng)成反比關(guān)系。對(duì)應(yīng)于步驟 S302釆用固定步長(zhǎng)功率控制進(jìn)行發(fā)射功率調(diào)整，且固定功率控制步長(zhǎng)A取0.5dB 情況，只需要第一判斷閾值Time 1> 3即可， 一般取3 ~ 6之間的任意整數(shù)。這里，第一判斷閾值Time—1取4。當(dāng)然，第一判斷閾值Time—1也可以取3或 5等。另外，對(duì)于固定功率控制步長(zhǎng)A取0.2dB時(shí)，第一判斷閾值Time一l的取 值應(yīng)再稍微增大，例如第 一判斷閾值Time_l取5或6 。
假設(shè)當(dāng)前發(fā)射方位角為《，如果統(tǒng)計(jì)到的/")連續(xù)為1的次數(shù)等于預(yù)設(shè)的第 一判斷閾值Timej,則說明當(dāng)前發(fā)射方位角《沒有接近用戶角，需要增加方位 角迭代步長(zhǎng)后更新當(dāng)前發(fā)射方位角，執(zhí)4亍步驟S304,將方位角迭代步長(zhǎng)&置為 預(yù)設(shè)的第一方位角迭代步長(zhǎng)&d后，再由上述(2)式更新發(fā)射方位角；否則， 執(zhí)行步驟S305,判斷統(tǒng)計(jì)到的/(">連續(xù)為1的次數(shù)是否等于預(yù)設(shè)的第二判斷閾 值Time_2。
其中，第一方位角迭代步長(zhǎng)L的取值與信道參數(shù)變化幅度、發(fā)射波束主瓣 寬度等有關(guān)，與信道參數(shù)變化幅度或發(fā)射波束主瓣寬度成正比，第一方位角迭 代步長(zhǎng)&'的取值一般不超過發(fā)射波束主瓣寬度的1/6,可以取<^&-S。之間的任 意值。另外，第二判斷閾值Time_2 —般設(shè)置為當(dāng)前通信環(huán)境下用戶角出現(xiàn)大 角度跳變所需要增大的功率數(shù)(單位為dB )除以所選取的功率控制步長(zhǎng)的得到 商值，并可根據(jù)通信模型適當(dāng)在計(jì)算得到的商值附近作小幅調(diào)整。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)， 對(duì)應(yīng)于采用固定步長(zhǎng)功率控制進(jìn)行發(fā)射功率調(diào)整，且固定功率控制步長(zhǎng)A取 0.5dB時(shí)， 一般用戶角出現(xiàn)大角度跳變，需要增大的功率大部分會(huì)達(dá)到十幾個(gè) dB，所以第二判斷閾值times一2可以取25 50之間的任意整數(shù)值，這里，第二 判斷閾值thnes—2取30。當(dāng)然，第二判斷閾值times—2還可以取25、 50等。
假設(shè)當(dāng)前發(fā)射方位角為《，如果統(tǒng)計(jì)到的/W連續(xù)為1的次數(shù)等于預(yù)設(shè)的第 二判斷閾值Time一2，說明經(jīng)過多次發(fā)射方位角的更新后，當(dāng)前發(fā)射方位角《可 能已經(jīng)遠(yuǎn)離用戶角，則執(zhí)行步驟S306,將統(tǒng)計(jì)到的/W連續(xù)為1的次數(shù)清零后， 返回步驟S301,重新用間隔是一個(gè)波束寬度的等間隔寬度的波束搜索小區(qū)，以 重新確定當(dāng)前發(fā)射方位角《+1;否則，執(zhí)行步驟S307,判斷當(dāng)前發(fā)射方位角《下 的發(fā)射功率調(diào)整是否完成。如果判斷結(jié)果為已經(jīng)完成當(dāng)前發(fā)射方位角《下的發(fā)射功率調(diào)整，則執(zhí)行步驟S308,根據(jù)當(dāng)前發(fā)射方位角《下發(fā)射功率調(diào)整完成后 的發(fā)射功率與上一發(fā)射方位角《一,下發(fā)射功率調(diào)整完成后的發(fā)射功率，采用動(dòng)態(tài)
方位角迭代步長(zhǎng)進(jìn)行發(fā)射方位角更新得《+|，然后返回步驟S302，在更新后的 發(fā)射方位角《+,下進(jìn)行發(fā)射功率調(diào)整；否則，直接返回步驟S302，繼續(xù)在原發(fā) 射方位角《下進(jìn)行發(fā)射功率調(diào)整。以此類推，重復(fù)上述過程，直到用戶結(jié)束通
其中，上述步驟S308具體為
當(dāng)不存在上一發(fā)射方位角或當(dāng)當(dāng)前發(fā)射方位角下發(fā)射功率調(diào)整完成后的發(fā) 射功率不大于上一發(fā)射方位角下發(fā)射功率調(diào)整完成后的發(fā)射功率時(shí)，正向迭代 更新當(dāng)前發(fā)射方位角；
當(dāng)當(dāng)前發(fā)射方位角下發(fā)射功率調(diào)整完成后的發(fā)射功率大于上一發(fā)射方位角 下發(fā)射功率調(diào)整完成后的發(fā)射功率時(shí)，反向迭代更新當(dāng)前發(fā)射方位角。
在本實(shí)施例中，對(duì)于存在上一發(fā)射方位角的情況，即標(biāo)號(hào)/t取大于等于1
的整數(shù)。假設(shè)當(dāng)前發(fā)射方位角為《，上一發(fā)射方位角為《一。先才艮據(jù)當(dāng)前發(fā)射方
位角《下發(fā)射功率調(diào)整完成后的發(fā)射功率尸(《)和上一發(fā)射方位角《—,下發(fā)射功
率調(diào)整完成后的發(fā)射功率P(U,用上述(3)式確定收斂因子G，即
然后，根據(jù)收斂因子c;用上述(4)式更新方位角迭代步長(zhǎng)，即&=^_,5,
對(duì)于不存在上一發(fā)射方位角的情況，即對(duì)于第一次執(zhí)行步驟S301，搜索確 定當(dāng)前發(fā)射方位角為《，標(biāo)號(hào)/t取0，則設(shè)初始收斂因子C。-1，初始步長(zhǎng)為51。， 更新當(dāng)前發(fā)射方位角為《，即正向迭代更新當(dāng)前發(fā)射方位角，用得 到的《作為無線通信系統(tǒng)當(dāng)前發(fā)射方位角。初始步長(zhǎng)S。的選取與發(fā)射波束主瓣
0<義<1 J
最后，寬度成正比， 一般取發(fā)射波束主瓣寬度的1/8-1/6。
正常情況下，發(fā)射方位角跟蹤上用戶角后，就在用戶角附近來回迭代，對(duì)
應(yīng)于步驟S302采用固定步長(zhǎng)功率控制進(jìn)行發(fā)射功率調(diào)整的方式，在步驟S307 中，可以根據(jù)接收到的功率控制反饋/(")出現(xiàn)連續(xù)變號(hào)的次數(shù)是否等于預(yù)設(shè)的第 三判斷閾值Time—3判斷發(fā)射功率調(diào)整是否完成。其中，第三判斷閾值1^116_3 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取， 一般取3-6之間的任意整數(shù)。這里，第三判斷閾值Time—3取 3，認(rèn)為當(dāng)接收到的功率控制反饋/W出現(xiàn)連續(xù)3次變號(hào)時(shí)，發(fā)射功率調(diào)整完成。 假設(shè)對(duì)于當(dāng)前發(fā)射角《，從第n次功率更新開始，功率控制反饋/'0連續(xù)3次出
現(xiàn)變號(hào)，即發(fā)射功率連續(xù)更新為PW")和10(—1一、《)，即認(rèn)為在當(dāng)前發(fā)射方
位角《下的發(fā)射功率調(diào)整已經(jīng)完成,將發(fā)射功率盧")(《)或10(—4'"')戶w(《)記為當(dāng)前 發(fā)射方位角《下發(fā)射功率調(diào)整完成后的發(fā)射功率P(《)，執(zhí)行步驟S308,以更
新當(dāng)前發(fā)射方位角。
當(dāng)然，對(duì)于采用固定步長(zhǎng)功率控制進(jìn)行發(fā)射功率調(diào)整的方式，步驟S307 中第三判斷閾值Time_3還可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置為其它值，例如4 、 6等。
實(shí)施例2
進(jìn)一步地，在發(fā)射方位角接近用戶角后，為了保證所述方法在用戶角突變 的情況下仍然能夠跟蹤到用戶角，作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在步驟S302 后，還包括
判斷方位角迭代步長(zhǎng)是否小于預(yù)設(shè)的最小方位角迭代步長(zhǎng)，如果是則統(tǒng)計(jì) 連續(xù)接收到的要求減少發(fā)射功率的功率控制反饋信息的次數(shù)，否則執(zhí)行步驟 S303;
' 判斷統(tǒng)計(jì)到的要求減少發(fā)射功率的功率控制反饋信息的連續(xù)次數(shù)等于預(yù)設(shè) 的第四判斷閾值時(shí)，增加方位角迭代步長(zhǎng)后執(zhí)行步驟S308，否則執(zhí)行步驟S303。 這里，選取的最小方位角迭代步長(zhǎng)與通信系統(tǒng)支持的最小方位角迭代步長(zhǎng) 成正比，與發(fā)射波束主瓣峰值處的尖銳程度成正比，發(fā)射波束主瓣峰值處越尖銳則最小方位角迭代步長(zhǎng)選取值越小。這里，最小方位角迭代步長(zhǎng)可以取0.1
。~3°之間的任意值，例如0.1° 、 0.2。 、 3°等。 一般情況下，當(dāng)方位角迭 代步長(zhǎng)小于預(yù)設(shè)的最小方位角迭代步長(zhǎng)時(shí)，發(fā)射角就已經(jīng)跟蹤上用戶角，在正 常情況下要求連續(xù)減少發(fā)射功率的次數(shù)一般不會(huì)太多，當(dāng)要求連續(xù)減少發(fā)射功 率的次數(shù)過多，達(dá)到一定值時(shí)，認(rèn)為可能由于用戶以足夠的速度接近發(fā)射端等 而造成用戶角突變，發(fā)射角沒有跟蹤上用戶角。第四判斷閾值Time_4的選取 與采用的進(jìn)行發(fā)射功率調(diào)整的方法及其對(duì)應(yīng)的判斷發(fā)射功率調(diào)整是否穩(wěn)定的條 件有關(guān)，與所選取的功率控制步長(zhǎng)成反比關(guān)系， 一般取4~10中的任意整數(shù)， 在本實(shí)施例中，第四判斷閾值Time—4取6，當(dāng)要求連續(xù)減少發(fā)射功率的次數(shù)達(dá) 到6次時(shí)，認(rèn)為可能由于用戶以足夠的速度接近發(fā)射端等而造成用戶角突變， 發(fā)射角沒有跟蹤上用戶角。此時(shí)，需要增加方位角迭代步長(zhǎng)后執(zhí)行步驟S308， 更新當(dāng)前發(fā)射方位角，即將方位角迭代步長(zhǎng)&置為預(yù)設(shè)的第二方位角迭代步長(zhǎng) 值^2后，再由上述(2)式更新當(dāng)前發(fā)射方位角,。與第一方位角迭代步長(zhǎng)&,的 取值相似，第二方位角迭代步長(zhǎng)&的取值一般不超過發(fā)射波束發(fā)射波束主瓣寬 度的1/6,可以取C,& S。之間的任意值。 實(shí)施例3
為了提高波束定位的精確性，作為本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，步驟S302 釆用動(dòng)態(tài)功率控制步長(zhǎng)進(jìn)行發(fā)射功率調(diào)整，假設(shè)當(dāng)前發(fā)射方位角為《，采用下 式進(jìn)行在發(fā)射方位角《下的發(fā)射功率調(diào)整
尸(")(《)=10(/ (6) 其中，A(")為動(dòng)態(tài)功率控制步長(zhǎng)，由下式確定
A(w)^(")A(/7-l) (7) 而^W為功率控制收斂因子，滿足下式
-、、"其中，0<^<1，則有l(wèi)imA('""im (/ )"'△(。>=()，即發(fā)射功率是收斂的。 此時(shí)，預(yù)設(shè)最小動(dòng)態(tài)功率控制步長(zhǎng)~ ,當(dāng)A"、A,目時(shí)即認(rèn)為當(dāng)前發(fā)射方位
角下的發(fā)射功率調(diào)整已經(jīng)完成，步驟S307中就采用這種方式判斷當(dāng)前發(fā)射方位 角下的發(fā)射功率調(diào)整是否完成。這種情況下，第一判斷閾值Time一l、第二判斷 閾值Time—2的選耳又要根據(jù)動(dòng)態(tài)功率控制步長(zhǎng)的變化規(guī)律、信道變化幅度等因 素綜合考慮確定。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟 是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可以在存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī) 可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，如ROM/RAM、磁盤、光盤等。
實(shí)施例4
圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的發(fā)射波束跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，為了便于說明 僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分。
該系統(tǒng)可以用于包含均勻線陣、圓陣、方陣等天線陣列的發(fā)射端設(shè)備，可 以是運(yùn)行于這些設(shè)備內(nèi)的軟件單元、硬件單元或者軟硬件相結(jié)合的單元，也可 以作為獨(dú)立的掛件集成到這些設(shè)備中或者運(yùn)行于這些設(shè)備的應(yīng)用系統(tǒng)中，其中
波束搜索單元401，用等間隔寬度的波束搜索小區(qū)，將具有最小發(fā)射功率 波束的主瓣角度作為當(dāng)前發(fā)射方位角，其實(shí)現(xiàn)方式如上所述，不再贅述。
發(fā)射方位角更新單元402，根據(jù)當(dāng)前發(fā)射方位角下發(fā)射功率調(diào)整完成后的 發(fā)射功率與上一發(fā)射方位角下發(fā)射功率調(diào)整完成后的發(fā)射功率，采用動(dòng)態(tài)方位 角迭代步長(zhǎng)進(jìn)行發(fā)射方位角更新，其實(shí)現(xiàn)方式如上所述，不再贅述。
發(fā)射功率更新單元403，在當(dāng)前發(fā)射方位角下，根據(jù)接收到的功率控制反 饋信息進(jìn)行發(fā)射功率調(diào)整，并統(tǒng)計(jì)連續(xù)接收到的要求增加發(fā)射功率的功率控制 反饋信息的次數(shù)，其實(shí)現(xiàn)方式如上所述，不再贅述。
迭代步長(zhǎng)增加單元404，當(dāng)發(fā)射功率更新單元403統(tǒng)計(jì)到的次數(shù)等于預(yù)設(shè) 的第一判斷閾值時(shí)，增加發(fā)射方位角更新單元402的方位角迭代步長(zhǎng)后，觸發(fā) 發(fā)射方位角更新單元402更新當(dāng)前發(fā)射方位角，其實(shí)現(xiàn)方式如上所述，不再贅述。
功率控制判斷單元405，判斷當(dāng)前發(fā)射方位角下的發(fā)射功率調(diào)整是否完成，
如果是則觸發(fā)發(fā)射方位角更新單元402更新當(dāng)前發(fā)射方位角，否則，觸發(fā)發(fā)射 功率更新單元403進(jìn)行發(fā)射功率調(diào)整，其實(shí)現(xiàn)方式如上所述，不再贅迷。
搜索判斷單元406,判斷發(fā)射功率更新單元403統(tǒng)計(jì)到的次數(shù)是否等于預(yù) 設(shè)的第二判斷閾值，如果是則將發(fā)射功率更新單元403統(tǒng)計(jì)到的次數(shù)清零，并 觸發(fā)波束搜索單元401重新搜索小區(qū)，以重新確定當(dāng)前發(fā)射方位角，否則，觸 發(fā)功率控制判斷單元405進(jìn)行判斷，其實(shí)現(xiàn)方式如上所述，不再贅述。
其中，上述第 一判斷閾值小于上述第二判斷閾值。
實(shí)施例5
進(jìn)一步地，發(fā)射波束跟蹤系統(tǒng)還可以包括
迭代步長(zhǎng)判斷單元407,在發(fā)射方位角更新單元402的方位角迭代步長(zhǎng)小
于預(yù)設(shè)的最小方位角迭代步長(zhǎng)時(shí)，統(tǒng)計(jì)發(fā)射功率更新單元403連續(xù)接收到的要
求減少發(fā)射功率的功率控制反饋信息的次數(shù)，并在統(tǒng)計(jì)到的要求減少發(fā)射功率 的功率控制反饋信息的連續(xù)次數(shù)等于預(yù)設(shè)的第四判斷閾值時(shí)，增加發(fā)射方位角
更新單元402的方位角迭代步長(zhǎng)后，觸發(fā)發(fā)射方位角更新單元402更新當(dāng)前發(fā)
射方位角，其實(shí)現(xiàn)方式如上所述，不再贅述。
在本發(fā)明實(shí)施例中，通過統(tǒng)計(jì)連續(xù)接收到的要求增加發(fā)射功率的功率控制 反饋信息的次數(shù)，確定是否需要采用動(dòng)態(tài)方位角迭代步長(zhǎng)進(jìn)行發(fā)射方位角更新， 或重新搜索小區(qū)以重新確定當(dāng)前發(fā)射方位角，實(shí)現(xiàn)了 一種發(fā)射波束跟蹤方法。 該方法在靜態(tài)信道或動(dòng)態(tài)中均能有效跟蹤到用戶角，提高了無線通信系統(tǒng)發(fā)射 端跟蹤用戶角的準(zhǔn)確性。
并且，通過統(tǒng)計(jì)接收到的要求減少發(fā)射功率的功率控制反饋信息的連續(xù)次 數(shù)，以確定是否需要增加方位角迭代步長(zhǎng)，以在發(fā)射方位角接近用戶角后，任 能保-〖正在用戶角突變的情況下跟蹤到用戶角。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(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
1、一種發(fā)射波束跟蹤方法，所述方法包括下述步驟步驟a、用等間隔寬度的波束搜索小區(qū)，將具有最小發(fā)射功率波束的主瓣角度作為當(dāng)前發(fā)射方位角；步驟b、在當(dāng)前發(fā)射方位角下，根據(jù)接收到的功率控制反饋信息進(jìn)行發(fā)射功率調(diào)整，并統(tǒng)計(jì)連續(xù)接收到的要求增加發(fā)射功率的功率控制反饋信息的次數(shù)；步驟c、判斷統(tǒng)計(jì)到的次數(shù)等于預(yù)設(shè)的第一判斷閾值時(shí)，增加方位角迭代步長(zhǎng)，然后執(zhí)行步驟f；步驟d、判斷統(tǒng)計(jì)到的次數(shù)等于預(yù)設(shè)的第二判斷閾值時(shí)，將統(tǒng)計(jì)到的次數(shù)清零，然后執(zhí)行步驟a；步驟e、判斷到當(dāng)前發(fā)射方位角下的發(fā)射功率調(diào)整未完成時(shí)，執(zhí)行步驟b；步驟f、根據(jù)當(dāng)前發(fā)射方位角下發(fā)射功率調(diào)整完成后的發(fā)射功率與上一發(fā)射方位角下發(fā)射功率調(diào)整完成后的發(fā)射功率，采用動(dòng)態(tài)方位角迭代步長(zhǎng)進(jìn)行發(fā)射方位角更新，然后執(zhí)行步驟b；所述第一判斷閾值小于所述第二判斷閾值。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述步驟f具體為當(dāng)不存在上一發(fā)射方位角或當(dāng)當(dāng)前發(fā)射方位角下發(fā)射功率調(diào)整完成后的發(fā) 射功率不大于上一發(fā)射方位角下發(fā)射功率調(diào)整完成后的發(fā)射功率時(shí)，正向迭代 更新當(dāng)前發(fā)射方位角；當(dāng)當(dāng)前發(fā)射方位角下發(fā)射功率調(diào)整完成后的發(fā)射功率大于上一發(fā)射方位角 下發(fā)射功率調(diào)整完成后的發(fā)射功率時(shí)，反向迭代更新當(dāng)前發(fā)射方位角。
3、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步-驟b中采用固定步長(zhǎng)功 率控制或動(dòng)態(tài)步長(zhǎng)功率控制進(jìn)行發(fā)射功率調(diào)整。
4、 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步驟b中采用固定步長(zhǎng) 功率控制進(jìn)行發(fā)射功率調(diào)整時(shí)，所述第一判斷閾值的取值范圍為3~6,所述第 二判斷閾值的取值范圍為25 ~ 50。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在所述步驟b后，所述方法還包括下述步驟判斷到方位角迭代步長(zhǎng)小于預(yù)設(shè)的最小方位角迭代步長(zhǎng)時(shí)，統(tǒng)計(jì)連續(xù)接收 到的要求減少發(fā)射功率的功率控制反饋信息的次數(shù)；判斷統(tǒng)計(jì)到的要求減少發(fā)射功率的功率控制反饋信息的連續(xù)次數(shù)等于預(yù)設(shè) 的第四判斷閾值時(shí)，增加方位角迭代步長(zhǎng)后執(zhí)行步驟f。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第四判斷閾值的取值范圍 為4~ 10。
7、 一種發(fā)射波束跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括 波束搜索單元，用等間隔寬度的波束搜索小區(qū)，將具有最小發(fā)射功率波束的主瓣角度作為當(dāng)前發(fā)射方位角；發(fā)射方位角更新單元，用于根據(jù)當(dāng)前發(fā)射方位角下發(fā)射功率調(diào)整完成后的 發(fā)射功率與上一發(fā)射方位角下發(fā)射功率調(diào)整完成后的發(fā)射功率，采用動(dòng)態(tài)方位角迭代步長(zhǎng)進(jìn)行發(fā)射方位角更新；發(fā)射功率更新單元，用于在當(dāng)前發(fā)射方位角下，根據(jù)接收到的功率控制反 饋信息進(jìn)行發(fā)射功率調(diào)整，并統(tǒng)計(jì)連續(xù)接收到的要求增加發(fā)射功率的功率控制 反饋信息的次數(shù)；迭代步長(zhǎng)增加單元，用于當(dāng)所述發(fā)射功率更新單元統(tǒng)計(jì)到的次數(shù)等于預(yù)設(shè) 的第一判斷閾值時(shí)，增加所述發(fā)射方位角更新單元的方位角迭代步長(zhǎng)后，觸發(fā) 所述發(fā)射方位角更新單元更新當(dāng)前發(fā)射方位角；功率控制判斷單元，用于判斷當(dāng)前發(fā)射方位角下的發(fā)射功率調(diào)整是否完成， 如果是則觸發(fā)所述發(fā)射方位角更新單元更新當(dāng)前發(fā)射方位角，否則，觸發(fā)所述 發(fā)射功率更新單元進(jìn)行發(fā)射功率調(diào)整；搜索判斷單元，用于判斷所述發(fā)射功率更新單元統(tǒng)計(jì)到的次數(shù)是否等于預(yù) 設(shè)的第二判斷閾值，如果是則將所述發(fā)射功率更新單元統(tǒng)計(jì)到的次數(shù)清零，并 觸發(fā)所述波束搜索單元重新搜索小區(qū)，以重新確定當(dāng)前發(fā)射方位角，否則，觸發(fā)所述功率控制判斷單元進(jìn)行判斷；所述第 一判斷閾值小于所述第二判斷閾值。
8、 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射功率更新單元采用定 步長(zhǎng)功率控制進(jìn)行發(fā)射功率調(diào)整，所述第一判斷閾值的取值范圍為3~6，所述 第二判斷閾值的取值范圍為25 -50。
9、 一種包含權(quán)利要求7或8所述發(fā)射波束跟蹤系統(tǒng)的發(fā)射端設(shè)備。
10、 如權(quán)利要求9所述的發(fā)射端設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包含天線陣
全文摘要
本發(fā)明適用于無線通信領(lǐng)域，提供了一種發(fā)射波束跟蹤方法、系統(tǒng)及發(fā)射端設(shè)備。在本發(fā)明中，通過統(tǒng)計(jì)連續(xù)接收到的要求增加發(fā)射功率的功率控制反饋信息的次數(shù)，確定是否需要采用動(dòng)態(tài)方位角迭代步長(zhǎng)進(jìn)行發(fā)射方位角更新，或重新搜索小區(qū)以重新確定當(dāng)前發(fā)射方位角，實(shí)現(xiàn)了一種發(fā)射波束跟蹤方法。該方法在靜態(tài)信道或動(dòng)態(tài)中均能有效跟蹤到用戶角，提高了無線通信系統(tǒng)發(fā)射端跟蹤用戶角的準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)H04W52/00GK101616472SQ20091009477
公開日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月28日
發(fā)明者區(qū)達(dá)斌, 暉 王, 寧 謝, 錢恭斌 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)