專利名稱：一種波束賦形中修正扇區(qū)邊緣業(yè)務(wù)波束指向的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通訊系統(tǒng)，具體涉及一種波束賦形中修正扇區(qū)邊緣業(yè)務(wù) 波束指向的方法。
背景技術(shù)：
智能天線由天線陣列構(gòu)成，利用無線信號傳輸?shù)目臻g特性和數(shù)字信號處 理技術(shù)，可以實現(xiàn)上行鏈路波達角估計以及下行鏈路波束貝武形，從而達到降 低噪聲干擾、增加容量、擴大覆蓋、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。
中國發(fā)明專利"一種波達角估計和波束賦形的方法"，中國申請?zhí)?br> CN200610074201，公開號CN1917396A，公開了 一種利用天線陣列中各根 天線的信道估計，計算各用戶的天線陣列的協(xié)方差矩陣；在天線陣列的覆蓋 角度范圍內(nèi)，計算各用戶對應(yīng)的上行接收功率瞬時值和接收功率的遞歸平均 值；搜索各用戶對應(yīng)的上行鏈路接收功率遞歸平均值的最大值，并據(jù)此生成 該用戶的下行鏈路波束賦形權(quán)值，實現(xiàn)波束賦形的方法，但是未考慮定向天 線不同方向上的發(fā)射功率及扇區(qū)邊緣角度大小對扇區(qū)邊緣業(yè)務(wù)波束指向的 影響。
在實際的智能天線系統(tǒng)中，如果采用的天線陣列不是由全向天線構(gòu)成， 而是由定向天線構(gòu)成的話，那么因為定向天線在各個不同的方向上的發(fā)射功 率不同，會使得扇區(qū)邊緣角度上的業(yè)務(wù)波束指向出現(xiàn)不同程度的偏差，該偏 差的具體數(shù)值與不同廠家生產(chǎn)的天線有關(guān)，而且也與扇區(qū)邊緣角度的大小有 關(guān)。因此需要有一套方法對波束賦形的權(quán)值進行修正，使得智能天線在使用 由定向天線構(gòu)成的天線陣列的情況下，在扇區(qū)邊緣也能使業(yè)務(wù)波束指向正 確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種波束賦形中修正扇區(qū)邊緣業(yè)務(wù) 波束指向的方法，能夠應(yīng)用于由定向天線構(gòu)成的天線陣列波束賦形算法中， 對扇區(qū)邊緣業(yè)務(wù)波束的指向進行修正。
本發(fā)明的上述技術(shù)問題這樣解決，提供一種波束賦形中修正扇區(qū)邊緣
業(yè)務(wù)波束指向的方法，包括以下步驟
1.1) 將天線陣列各根天線的單天線方向圖幅度數(shù)據(jù)矩陣Xm與天線陣列 的導(dǎo)向矢量矩陣^進行點乘，生成含有方向圖信息的導(dǎo)向矢量矩陣^;
1.2) 根據(jù)導(dǎo)向矢量矩陣^和含有方向圖信息的導(dǎo)向矢量矩陣乂'計算修正 矩陣"；
1.3) 通過修正矩陣D更新原有的波束賦形權(quán)值w并賦形，即利用修正 后的波束貝武形 一又it w'進;f于波束貝武開；
按照本發(fā)明提供的修正方法，所述步驟l.l)中天線陣列各根天線的單天
-，,)…"鳥)-
線方向圖幅度數(shù)據(jù)矩陣表示為A =<formula>formula see original document page 5</formula>
,其中N為
基站端陣列天線數(shù)目，M為角度采樣數(shù)目，a,(《)為6 j方向的導(dǎo)向矢量， 中，i、 j是Ki《N,l《j《M的自然數(shù)。
按照本發(fā)明提供的修正方法，所述角度采樣數(shù)目]^=360(度)/角度采樣間 隔(度)。
按照本發(fā)明提供的修正方法，所述步驟l.l)中天線陣列的導(dǎo)向矢量矩陣
表示為
<formula>formula see original document page 5</formula>
(/ = 1~M)， /l為波長，"為天線間距。
按照本發(fā)明提供的修正方法，所述步驟l.l)中含有方向圖信息的導(dǎo)向矢
量矩陣表示為<formula>formula see original document page 6</formula>
按照本發(fā)明提供的修正方法，所述步驟1.2)中修正矩陣的具體計算公式 按照本發(fā)明提供的修正方法，所述步驟l.l)和步驟1.2)中方向圖的計算
7>式為 j。
按照本發(fā)明提供的修正方法，所述波束賦形權(quán)值w是指向某一個方向的 波束賦形權(quán)值，為Nxl的列向量；所述天線陣列的導(dǎo)向矢量矩陣j是Nx M的矩陣，在全向天線的情況下所述天線陣列的導(dǎo)向矢量矩陣^的每一行都 是等幅的。
按照本發(fā)明提供的修正方法，所述步驟1.3)中修正的波束賦形權(quán)值的計
算公式為W、(M^.Df 。
按照本發(fā)明提供的修正方法，所述步驟1.3)還包括將修正的波束賦形權(quán) 值w'進行歸 一化處理并代替原來的波束賦形權(quán)值w 。
本發(fā)明提供的波束賦形中修正扇區(qū)邊緣業(yè)務(wù)波束指向的方法，可以根據(jù) 不同廠家的天線陣列利用加入單天線方向圖的導(dǎo)向矢量矩陣得到相應(yīng)的修 正矩陣并對原來的波束賦形權(quán)值進行修正，對由定向天線構(gòu)成的線陣進行一
定程度的調(diào)整，從而能夠?qū)⑸葏^(qū)邊緣業(yè)務(wù)波束的指向調(diào)整正確；進一步提高 在用戶密集區(qū)域的下行鏈路波束賦形性能，降低對臨近方向的發(fā)射功率，減 少用戶之間的干擾，增加容量，擴大覆蓋，改善通信質(zhì)量；且本發(fā)明提供的 修正算法計算復(fù)雜度較低，易于工程實現(xiàn)。


下面結(jié)合附圖和具體實施例進一步對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。
圖1是本發(fā)明修正扇區(qū)邊緣業(yè)務(wù)波束指向方法的流程示意圖。
圖2是使用本發(fā)明方法對采用8天線陣列、指向50度的業(yè)務(wù)波束實施 例的》務(wù)正效果圖。
圖3是圖2修正效果的局部放大圖
具體實施例方式
如圖l所示，本發(fā)明所述的對業(yè)務(wù)波束指向進行修正的方法，能夠根據(jù) 智能天線陣列中各根天線的單天線方向圖，計算修正矩陣，再通過得到的修 正矩陣將波束賦形權(quán)值進行修正，使得扇區(qū)邊緣的業(yè)務(wù)波束進行正確指向， 具體包括以下步驟
110)生成含有方向圖信息的導(dǎo)向矢量矩陣。
天線陣列中各根天線的單天線方向圖幅度數(shù)據(jù)矩陣表示為
<formula>formula see original document page 7</formula>上式中N表示基站端陣列天線數(shù)目； 采樣間隔為l度，則M- 360。
天線陣列的導(dǎo)向矢量矩陣表示為<formula>formula see original document page 7</formula>
M表示角度采樣數(shù)目，如果角度<formula>formula see original document page 7</formula>
上式中 <formula>formula see original document page 7</formula>; lambda 是波長;d為天線間距。
將上述矩陣^m和矩陣^進行點乘，得到含有方向圖信息得導(dǎo)向矢量矩陣^'，表示為<formula>formula see original document page 7</formula>
120)計算修正矩陣。 計算方向圖的公式如下
式中w是指向某一個方向的權(quán)值，Nxl的列向量；^是導(dǎo)向矢量矩陣， NxM的矩陣。在全向天線的情況下」的每一行都是等幅的，當(dāng)天線是定向 天線時，^的每一行都會點乘該根天線的方向圖，這樣一來各個方向上的幅 度不再是相等的，此時的J變成A。
通過引入修正矩陣"使得各根天線的方向圖得到補償，設(shè)存在修正矩陣 "使得下式成立
求解以上方程得到修正矩陣為 13 O)更新波束賦形權(quán)值。
根據(jù)步驟120)得到的修正矩陣"更新原有的波束賦形權(quán)值w，更新后的 波束賦形權(quán)值w'為
最后將w'進行歸一化，代替原有的波束賦形權(quán)值w。
圖2為使用本發(fā)明修正方法對采用8天線陣列、指向50度的業(yè)務(wù)波束 實施例的修正效杲圖，圖3為圖2修正效果的局部放大圖，圖中細(xì)實線表示 未加修正的指向50度的業(yè)務(wù)波束，粗虛線表示修正之后的指向50度的業(yè)務(wù) 波束，可以看出，原有指向50度的業(yè)務(wù)波束的偏離情況得到了較好程度的調(diào)整。
權(quán)利要求
1、一種波束賦形中修正扇區(qū)邊緣業(yè)務(wù)波束指向的方法，其特征在于，包括以下步驟1.1)將天線陣列各根天線的單天線方向圖幅度數(shù)據(jù)矩陣Am與天線陣列的導(dǎo)向矢量矩陣A進行點乘，生成含有方向圖信息的導(dǎo)向矢量矩陣A′；1.2)根據(jù)導(dǎo)向矢量矩陣A和含有方向圖信息的導(dǎo)向矢量矩陣A′計算修正矩陣D；1.3)通過修正矩陣D更新原有的波束賦形權(quán)值w并賦形。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述修正方法，其特征在于，所述步驟l.l)中天 線陣列各根天線的單天線方向圖幅度數(shù)據(jù)矩陣^ m表示為<formula>formula see original document page 2</formula>，其中N為基站端陣列天線數(shù)目，M為角度采樣數(shù)目，fl,(力)為ej方向的導(dǎo)向矢量，",(《)中，i、 j是1《i《N, 1《j 《M的自然數(shù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述修正方法，其特征在于，所述角度采樣數(shù)目 N^360/角度采樣間隔。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述修正方法，其特征在于線陣列的導(dǎo)向矢量矩陣^表示為<formula>formula see original document page 2</formula>其中w,=2;z4sin《，《=巨.,'，(/ = 1~M ),義為波長，d為天線間距c 義 M
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述修正方法，其特征在于，所述步驟l.l)中含 有方向圖信息的導(dǎo)向矢量矩陣l表示為 —"4).e一，, 的).e—，—"巧…"w(&)-e，,"」腿
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述修正方法，其特征在于，所述步驟L2)中修 正矩陣"的具體計算公式為。".^.(H")—'。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述修正方法，其特征在于，所述步驟l.l)和步 驟1.2)中方向圖的計算公式為Ga/" = 7 .丄
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述修正方法，其特征在于，所述波束賦形權(quán)值w是指向某一個方向的波束賦形權(quán)值，為Nxl的列向量；所述天線陣列的導(dǎo)向矢量矩陣^是NxM的矩陣，在全向天線的情況下所述天線陣列的導(dǎo)向矢 量矩陣』的每一行都是等幅的。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述修正方法，其特征在于，所述步驟1.3)中修 正的波束賦形權(quán)值w'的計算公式為= 'Z)f 。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述修正方法，其特征在于，所述步驟1.3)還包 括將修正的波束賦形權(quán)值w'進行歸一化處理并代替原來的;皮束U武形權(quán)值
全文摘要
本發(fā)明涉及一種波束賦形中修正扇區(qū)邊緣業(yè)務(wù)波束指向的方法，包括將天線陣列各根天線的單天線方向圖幅度數(shù)據(jù)矩陣A_m與天線陣列的導(dǎo)向矢量矩陣A進行點乘，生成含有方向圖信息的導(dǎo)向矢量矩陣A′；基于含有方向圖信息的導(dǎo)向矢量矩陣A′和天線陣列的導(dǎo)向矢量矩陣A計算修正矩陣D；通過修正矩陣D更新原有的波束賦形權(quán)值w并賦形。這種方法能夠?qū)⒅悄芴炀€在使用由定向天線構(gòu)成的天線陣列時在扇區(qū)邊緣角度上出現(xiàn)偏差的業(yè)務(wù)波束指向調(diào)整正確，提高在用戶密集區(qū)域的下行鏈路波束賦形性能，減少用戶之間的干擾，增加容量，擴大覆蓋，改善通信質(zhì)量。
文檔編號H04B7/04GK101359948SQ20071014010
公開日2009年2月4日 申請日期2007年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月2日
發(fā)明者鵬 張 申請人:中興通訊股份有限公司