專利名稱：一種控制多天線信號(hào)發(fā)射的方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多天線技術(shù)，特別涉及一種控制多天線信號(hào)發(fā)射的方法、裝置和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無線通信系統(tǒng)當(dāng)中存在廣播、多播和單播等信號(hào)。單播是指一個(gè)特定的信號(hào)發(fā)送給一個(gè)特定的用戶，而多播和廣播是指一個(gè)特定的信號(hào)發(fā)給多個(gè)或者全部用戶。例如移動(dòng)通信系統(tǒng)的廣播信道(Broadcast Channel, BCH)中的系統(tǒng)信息，組播信道(Multicast Channel, MCH) Φ^^^ ΦΓβ^- (Multimedia Broadcasting and Multicasting Service,MBMS)數(shù)據(jù)等等，屬于廣播多播信號(hào)。廣播信號(hào)的發(fā)射，需要對(duì)小區(qū)或扇區(qū)中的所有方向進(jìn)行相同信號(hào)質(zhì)量的覆蓋。無論是全向天線還是定向天線，單副天線所發(fā)射信號(hào)具有對(duì)小區(qū)或者扇區(qū)的全面覆蓋特性，單天線基站進(jìn)行廣播發(fā)射比較容易。在現(xiàn)有的配置多天線的基站中，一般從全向或定向天線陣列中選取一個(gè)天線陣元或新增一個(gè)天線陣元進(jìn)行廣播信號(hào)發(fā)射。這樣，為了達(dá)到多天線相同的小區(qū)和扇區(qū)覆蓋范圍，需要對(duì)該天線陣元配置高功率放大器。但是由于功率放大器成本較高、功耗較大，導(dǎo)致現(xiàn)有方案成本過高、功耗過大，難以在實(shí)際系統(tǒng)中商用，無法有效地實(shí)現(xiàn)小區(qū)或者扇區(qū)的全面覆蓋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的是提供一種控制多天線信號(hào)發(fā)射的方法、裝置和系統(tǒng)。，以有效地實(shí)現(xiàn)小區(qū)或者扇區(qū)的全面覆蓋。為解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種控制多天線信號(hào)發(fā)射的方法，其中，包括在第一發(fā)射時(shí)間，選取角度維度上波動(dòng)性低于一預(yù)先設(shè)定數(shù)值的信號(hào)波束的權(quán)向量為第一基本權(quán)向量；利用所述第一基本權(quán)向量對(duì)多天線上各天線陣元的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理，得到每個(gè)天線陣元上的第一加權(quán)信號(hào)；將所述每個(gè)天線陣元上的第一加權(quán)信號(hào)分別延遲對(duì)應(yīng)的設(shè)定時(shí)間后發(fā)射。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種控制多天線信號(hào)發(fā)射的裝置，其中，包括選取單元，用于在第一發(fā)射時(shí)間，選取角度維度上波動(dòng)性低于一預(yù)先設(shè)定數(shù)值的信號(hào)波束的權(quán)向量為第一基本權(quán)向量；加權(quán)單元，利用所述第一基本權(quán)向量對(duì)多天線上各天線陣元的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理，得到每個(gè)天線陣元上的第一加權(quán)信號(hào)；發(fā)射單元，用于將所述每個(gè)天線陣元上的第一加權(quán)信號(hào)遲對(duì)應(yīng)的設(shè)定時(shí)間后發(fā)射。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種控制多天線信號(hào)發(fā)射的系統(tǒng)，其中，包括上述的多天線信號(hào)發(fā)射的裝置和多個(gè)天線陣元；
所述多天線信號(hào)發(fā)射的裝置，用于在第一發(fā)射時(shí)間，選取角度維度上波動(dòng)性低于一預(yù)先設(shè)定數(shù)值的信號(hào)波束的權(quán)向量為第一基本權(quán)向量；利用所述基本權(quán)向量對(duì)所述多天線系統(tǒng)中各天線陣元的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理，得到每個(gè)天線陣元上的第一加權(quán)信號(hào)；將所述每個(gè)天線陣元上的第一加權(quán)信號(hào)分別延遲對(duì)應(yīng)的設(shè)定時(shí)間后發(fā)射。本發(fā)明實(shí)施例通過基本權(quán)向量對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理后再進(jìn)行延遲處理后，通過簡單的延時(shí)實(shí)現(xiàn)頻域分集的效果，得到的波束模式是方向角和信號(hào)頻率的二元函數(shù)。方向角固定時(shí)，信號(hào)波束模式仍然隨信號(hào)頻率變化，通過簡單的延時(shí)實(shí)現(xiàn)充分的頻率分集，可以使得所有頻率上的波束的平均波束與方向角無關(guān)，從而使得多天線信號(hào)的平均發(fā)射功率在各個(gè)方向上相等，有效地實(shí)現(xiàn)了小區(qū)或者扇區(qū)的全面覆蓋。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例控制多天線信號(hào)發(fā)射的方法具體實(shí)施例一的流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中多天線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例控制多天線信號(hào)發(fā)射的方法具體實(shí)施例二的流程圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例控制多天線信號(hào)發(fā)射的方法具體實(shí)施例二的波束方向圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施中不同信號(hào)頻率上所有波束的平均波束方向圖；圖6A為本發(fā)明實(shí)施例中TD-SCDMA系統(tǒng)中的幀結(jié)構(gòu)示意圖；圖6B為本發(fā)明實(shí)施例中TD-SCDMA系統(tǒng)中的時(shí)隙結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例控制多天線信號(hào)發(fā)射的方法仿真驗(yàn)證的曲線圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例控制多天線信號(hào)發(fā)射的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例控制多天線信號(hào)發(fā)射的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本發(fā)明實(shí)施例多天線信號(hào)發(fā)射的方法具體實(shí)施例一圖1為本發(fā)明實(shí)施例控制多天線信號(hào)發(fā)射的方法具體實(shí)施例一的流程圖。如圖1 所示，本發(fā)明實(shí)施例控制多天線信號(hào)發(fā)射的方法具體包括如下步驟步驟101、選取角度維度上波動(dòng)性低于一預(yù)先設(shè)定數(shù)值的信號(hào)波束的權(quán)向量為第一基本權(quán)向量；圖2為應(yīng)用本發(fā)明方法實(shí)施例的多天線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，多天線系統(tǒng)由N個(gè)天線陣元組成，N為大于1的正整數(shù)，該多天線系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的方向向量表示為a( θ )， a(e)是一個(gè)N維列向量，a(9) = [^(ΘΜΖΘΡμ^Θ)]1，與信號(hào)的傳播方向角度θ有關(guān)。選取一個(gè)加權(quán)向量《，該向量包含N個(gè)加權(quán)系數(shù)，在每個(gè)天線陣元上利用對(duì)應(yīng)的加權(quán)系數(shù)對(duì)發(fā)射信號(hào)s (t)進(jìn)行加權(quán)并發(fā)射，根據(jù)波束賦型的原理很容易獲取該加權(quán)向量在多天線上形成的波束模式g( θ ) = wHa( θ )(1)為了達(dá)到發(fā)射信號(hào)全面覆蓋小區(qū)或扇區(qū)所有方向的目的，首先要選取角度維度上波動(dòng)性低于預(yù)先設(shè)定數(shù)值的信號(hào)波束的權(quán)向量為第一基本權(quán)向量。波束在角度維度上的波動(dòng)性可以由波束的峰均功率比(Peak to Average Ratio，PAPR)，波束幅度或功率的峰值或者波束幅度的方差來度量。波束的峰均功率比的計(jì)算方法為
papr=^M(M1f>_2 浙⑵上式中的Hiax0 ( ·)表示計(jì)算角度維度θ上的最大值，|g( θ ) I表示波束的幅度。 波束峰值幅度的計(jì)算方法為Peak = max θ (| g ( θ ) |)或者Peak = max0 (|g( θ ) I2)(3)波束幅度的方差的計(jì)算方法為o2 = E[|g(0)|2]-E2[|g(0)|](4)其中，E[x]表示隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望。假設(shè)波動(dòng)性低于一預(yù)先設(shè)定數(shù)值為α，則選取波動(dòng)性低于的α的波束的具體方式可以為下面方式中的任意一種選取波束的峰均功率比低于預(yù)設(shè)值PAI^R < α工、波束峰值低于預(yù)設(shè)值Peak < Ci2、或波束幅度方差低于預(yù)設(shè)值α 3的波束所對(duì)應(yīng)的加權(quán)向量 w作為基本權(quán)向量。其中，加權(quán)向量w如公式(5)所示，Wn為復(fù)加權(quán)系數(shù)W= [W1 w2...wN]T(5)上述的多天線可以是全向多天線，也可以是覆蓋扇區(qū)的定向多天線；對(duì)于全向多天線，需要進(jìn)行360°全向的廣播信號(hào)覆蓋；而在定向多天線中，需要對(duì)定向多天線所對(duì)應(yīng)的扇區(qū)中的所有方向進(jìn)行覆蓋，如120°扇區(qū)覆蓋，本發(fā)明所述方法可同時(shí)應(yīng)用于全向多天線和定向多天線。步驟102、利用第一基本權(quán)向量對(duì)多天線系統(tǒng)中各天線陣元的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理， 得到每個(gè)天線陣元上的第一加權(quán)信號(hào)；第一基本權(quán)向量中的N個(gè)加權(quán)系數(shù)按照在向量中的排列順序一一對(duì)應(yīng)多天線中的N個(gè)天線陣元，第一加權(quán)系數(shù)對(duì)應(yīng)第一天線陣元，第二加權(quán)系數(shù)對(duì)應(yīng)第二天線陣元，以此類推，第N加權(quán)系數(shù)對(duì)應(yīng)第N個(gè)天線陣元。在每個(gè)天線陣元上，利用對(duì)應(yīng)的加權(quán)系數(shù)，分別對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行加權(quán)，獲取N個(gè)加權(quán)信號(hào)。各天線陣元上的加權(quán)信號(hào)表示為sn(t) = wns(t),n = 1,…，N (6)其中，s(t)為發(fā)射信號(hào)，wn為公式(5)所示的基本權(quán)向量的加權(quán)系數(shù)。步驟103、將每個(gè)天線陣元上的第一加權(quán)信號(hào)分別延遲對(duì)應(yīng)的設(shè)定時(shí)間，以使上多天線系統(tǒng)在不同的頻率具有不同的發(fā)射模式，通過所述各個(gè)天線陣元分別發(fā)射延遲后的第一加權(quán)信號(hào)。需要說明的是，在一個(gè)實(shí)施例中上述各個(gè)天線陣元對(duì)應(yīng)的設(shè)定時(shí)間不完全相同； 在另一個(gè)實(shí)施例中，上述各個(gè)天線陣元對(duì)應(yīng)的設(shè)定時(shí)間各不相同。在傳統(tǒng)的波束賦型技術(shù)中，加權(quán)信號(hào)直接從對(duì)應(yīng)各天線陣元發(fā)射，形成所需的發(fā)射波束。而本發(fā)明實(shí)施例，為了獲取頻率分集，對(duì)各天線陣元上的第一加權(quán)信號(hào)在發(fā)射前分別延遲對(duì)應(yīng)的設(shè)定時(shí)間，這樣可以使多天線系統(tǒng)在不同的頻率具有不同的發(fā)射模式，從而通過簡單對(duì)應(yīng)設(shè)定時(shí)間的延時(shí)實(shí)現(xiàn)頻域分集的效果。方向角固定時(shí)，信號(hào)波束模式仍然隨信號(hào)頻率變化，通過簡單的延時(shí)實(shí)現(xiàn)充分的頻率分集，可以使得所有頻率上的波束的平均波束與方向角無關(guān)，從而使得多天線信號(hào)的平均發(fā)射功率在各個(gè)方向上相等，有效地實(shí)現(xiàn)了小區(qū)或者扇區(qū)的全面覆蓋。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)先設(shè)定的各陣元的延遲為τη，η=1，…，N。各陣元上經(jīng)過加權(quán)和延遲后的發(fā)射信號(hào)為sn(t) = wns(t-xn),n = 1, ···, N(7)發(fā)射信號(hào)為s⑴的傅立葉變換如下式所示S{f)=\ls{t)e-^ftdt (8)式(7)所示的各陣元加權(quán)和延遲信號(hào)所對(duì)應(yīng)的傅立葉變換為
權(quán)利要求
1.一種控制多天線信號(hào)發(fā)射的方法，其特征在于，包括在第一發(fā)射時(shí)間，選取角度維度上波動(dòng)性低于一預(yù)先設(shè)定數(shù)值的信號(hào)波束的權(quán)向量為第一基本權(quán)向量；利用所述第一基本權(quán)向量對(duì)多天線系統(tǒng)中各天線陣元的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理，得到每個(gè)天線陣元上的第一加權(quán)信號(hào)；將所述每個(gè)天線陣元上的第一加權(quán)信號(hào)分別延遲對(duì)應(yīng)的設(shè)定時(shí)間，以使所述多天線系統(tǒng)在不同的頻率具有不同的發(fā)射模式，通過所述各個(gè)天線陣元分別發(fā)射延遲后的第一加權(quán)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多天線信號(hào)發(fā)射的方法，其特征在于還包括在第二發(fā)射時(shí)間，重新選取角度維度上波動(dòng)性低于所述預(yù)先設(shè)定數(shù)值的信號(hào)波束的權(quán)向量為第二基本權(quán)向量；利用所述第二基本權(quán)向量對(duì)所述多天線系統(tǒng)中各天線陣元的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理，得到每個(gè)天線陣元上的第二加權(quán)信號(hào)；將所述每個(gè)天線陣元上的第二加權(quán)信號(hào)分別延遲所述對(duì)應(yīng)的設(shè)定時(shí)間，以使所述多天線系統(tǒng)在不同的頻率具有不同的發(fā)射模式，通過所述各個(gè)天線陣元分別發(fā)射延遲后的第二加權(quán)信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多天線信號(hào)發(fā)射的方法，其特征在于，所述角度維度上波動(dòng)性低于一預(yù)先設(shè)定數(shù)值的信號(hào)波束的權(quán)向量包括角度維度上波束的峰均功率比低于一預(yù)設(shè)數(shù)值的信號(hào)波束的權(quán)向量； 或者，角度維度上波束的峰值低于一預(yù)設(shè)數(shù)值的信號(hào)波束的權(quán)向量； 或者，角度維度上波束幅度的方差低于一預(yù)設(shè)數(shù)值的信號(hào)波束的權(quán)向量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多天線信號(hào)發(fā)射的方法，其特征在于，所述各個(gè)天線陣元對(duì)應(yīng)的設(shè)定時(shí)間不完全相同或者各不相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的多天線信號(hào)發(fā)射的方法，其特征在于，所述將所述每個(gè)天線陣元上的加權(quán)信號(hào)分別延遲對(duì)應(yīng)的設(shè)定時(shí)間的方法包括多天線的第一天線陣元上的加權(quán)信號(hào)不延遲，第二天線陣元的加權(quán)信號(hào)延遲Δ τ，第三天線陣元的加權(quán)信號(hào)延遲2 Δ τ，依次遞增，第L天線陣元的加權(quán)信號(hào)延遲(L-I) Δ τ ；所述加權(quán)信號(hào)包括第一加權(quán)信號(hào)和/或第二加權(quán)信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多天線信號(hào)發(fā)射的方法，其特征在于，所述多天線的第一天線陣元上的加權(quán)信號(hào)不延遲，第二天線陣元的加權(quán)信號(hào)延遲Δ τ，第三天線陣元的加權(quán)信號(hào)延遲2 Δ τ，依次遞增，第L天線陣元的加權(quán)信號(hào)延遲(L-I)A τ包括在TD-SCDMA系統(tǒng)中，最大的延遲量(L-I) Δ τ設(shè)定為不超過兩個(gè)碼片長度。
7.—種控制多天線信號(hào)發(fā)射的裝置，其特征在于，包括選取單元，用于在第一發(fā)射時(shí)間，選取角度維度上波動(dòng)性低于一預(yù)先設(shè)定數(shù)值的信號(hào)波束的權(quán)向量為第一基本權(quán)向量；加權(quán)單元，利用所述第一基本權(quán)向量對(duì)多天線系統(tǒng)中各天線陣元的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理，得到每個(gè)天線陣元上的第一加權(quán)信號(hào)；延時(shí)控制發(fā)射單元，用于將所述每個(gè)天線陣元上的第一加權(quán)信號(hào)分別延遲對(duì)應(yīng)的設(shè)定時(shí)間，以使所述各天線陣元在不同的頻率具有不同的發(fā)射波束模式，通過所述各個(gè)天線陣元分別發(fā)射延遲后的第一加權(quán)信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所示的多天線信號(hào)發(fā)射的裝置，其特征在于所述選取單元還用于在第二發(fā)射時(shí)間，重新選取角度維度上波動(dòng)性低于所述預(yù)先設(shè)定數(shù)值的信號(hào)波束的權(quán)向量為第二基本權(quán)向量；所述加權(quán)單元還用于利用所述第二基本權(quán)向量對(duì)所述多天線系統(tǒng)中各天線陣元的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理，得到每個(gè)天線陣元上的第二加權(quán)信號(hào)；所述延時(shí)控制發(fā)射單元還用于將所述每個(gè)天線陣元上的第二加權(quán)信號(hào)分別延遲對(duì)應(yīng)的設(shè)定時(shí)間，以使所述多天線系統(tǒng)在不同的頻率具有不同的發(fā)射模式，通過所述各個(gè)天線陣元分別發(fā)射延遲后的第二加權(quán)信號(hào)。
9.一種控制多天線信號(hào)發(fā)射的多天線系統(tǒng)，其特征在于，包括控制多天線信號(hào)發(fā)射的裝置和包括多個(gè)天線陣元的多天線系統(tǒng)所述控制多天線信號(hào)發(fā)射的裝置，用于在第一發(fā)射時(shí)間，選取角度維度上波動(dòng)性低于一預(yù)先設(shè)定數(shù)值的信號(hào)波束的權(quán)向量為第一基本權(quán)向量；利用所述第一基本權(quán)向量對(duì)多天線系統(tǒng)中各天線陣元的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理，得到每個(gè)天線陣元上的第一加權(quán)信號(hào)；將所述每個(gè)天線陣元上的第一加權(quán)信號(hào)分別延遲對(duì)應(yīng)的設(shè)定時(shí)間，以使所述多天線系統(tǒng)在不同的頻率具有不同的發(fā)射模式；所述多天線系統(tǒng)，用于通過所述各個(gè)天線陣元分別發(fā)射延遲后的第一加權(quán)信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多天線信號(hào)發(fā)射的系統(tǒng)，其特征在于，所述各個(gè)天線陣元對(duì)應(yīng)的設(shè)定時(shí)間不完全相同或者各不相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種控制多天線信號(hào)發(fā)射的方法、裝置及系統(tǒng)，其中，方法包括在第一發(fā)射時(shí)間，選取角度維度上波動(dòng)性低于一預(yù)先設(shè)定數(shù)值的信號(hào)波束的權(quán)向量為第一基本權(quán)向量；利用所述第一基本權(quán)向量對(duì)多天線系統(tǒng)中各天線陣元的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理，得到每個(gè)天線陣元上的第一加權(quán)信號(hào)；將所述每個(gè)天線陣元上的第一加權(quán)信號(hào)分別延遲對(duì)應(yīng)的設(shè)定時(shí)間，以使所述多天線系統(tǒng)在不同的頻率具有不同的發(fā)射模式，通過所述各個(gè)天線陣元分別發(fā)射延遲后的第一加權(quán)信號(hào)。本發(fā)明實(shí)施例通過以上技術(shù)方案，能獲得充分的頻率分級(jí)，從而使得多天線信號(hào)的平均發(fā)射功率在各個(gè)方向上相等。
文檔編號(hào)H04B7/06GK102457314SQ201010510079
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者楊學(xué)志, 蔣偉 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司