基于智能天線系統(tǒng)的新型波束賦形實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的基于智能天線系統(tǒng)的新型波束賦形方法，包括步驟：步驟一，對應(yīng)不同的天線下傾角，將每個(gè)扇區(qū)劃分為距離基站不同的服務(wù)區(qū)域；步驟二，各個(gè)小區(qū)通過輪換的方式確定自己的激活服務(wù)區(qū)域；步驟三，各個(gè)小區(qū)從其激活服務(wù)區(qū)域中選取服務(wù)用戶；步驟四，針對步驟三中被選取的用戶，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)下傾角選擇和用戶選擇的解耦，而且無需后臺開銷即可實(shí)現(xiàn)多小區(qū)協(xié)作，實(shí)現(xiàn)豎直維空間資源的合理利用，改善系統(tǒng)覆蓋，提升系統(tǒng)容量。
【專利說明】基于智能天線系統(tǒng)的新型波束賦形實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域,具體是一種基于智能天線系統(tǒng)(AAS, Active AntennaSystem)的新型波束賦形的實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]AAS是指配備有特殊天線陣列系統(tǒng)的基站，該天線陣列能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整輻射模式。AAS與傳統(tǒng)天線最大的區(qū)別在于天線陣列與收發(fā)模塊的交互方式，圖1給出了 AAS基站的抽象邏輯表示。
[0003]如圖1所示，AAS主要包括三個(gè)功能模塊，分別是收發(fā)單元陣列(TRXUA，Transceiver Unit Array)、射頻分配網(wǎng)絡(luò)(RDN, Radio Distribution Network)以及無源天線陣列(Antenna Array)。以BS發(fā)射信號為例，TRXUA接收BS的基帶信號，輸出射頻信號到RDN，RDN將各路射頻信號按照特定的規(guī)則映射到無源天線陣列，該映射規(guī)則可以是一對一的，也可以是一對多的。TRXUA輸出的每一路射頻信號對應(yīng)一個(gè)天線端口(AntennaPort),而每一個(gè)天線端口可以包含一到多個(gè)無源天線元(Passive Antenna Element),這些天線元可以是同向天線、極化天線，也可以是空間分布天線(DAS, Distributed AntennaSystem)，它們既可以排布成一列，也可以排布成一個(gè)面陣列。
[0004]隨著AAS技術(shù)的成熟，部署有AAS的基站可以實(shí)現(xiàn)對天線波束的水平、豎直維度的控制；對波束豎直維度的控制為小區(qū)覆蓋優(yōu)化提供了一個(gè)額外的自由度，利用該自由度，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整波束下傾角，可以實(shí)現(xiàn)豎直維小區(qū)波束賦形、用戶波束賦形等新型應(yīng)用部署；從而有效地降低小區(qū)間干擾(ICI, Inter-Cell Interference),改善用戶側(cè)的信干噪比(SINR, Signal to Interference and Noise Ratio)性能,最終實(shí)現(xiàn)提升系統(tǒng)容量、改善系統(tǒng)覆蓋率的目的。
[0005]然而，在執(zhí)行上述波束賦形的時(shí)候，天線下傾角的選擇和用戶的選擇相互耦合，具體地，在確定下傾角時(shí)，需要依據(jù)被選擇用戶的位置信息；而在選擇用戶時(shí)，每個(gè)用戶的度量表達(dá)式(如SINR)會含有下傾角。這種交叉耦合為系統(tǒng)決策帶來極大的困難，本發(fā)明旨在解決這一問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的在于解決上述下傾角和用戶選擇的耦合問題，提供一種基于智能天線系統(tǒng)的新型波束賦形實(shí)現(xiàn)方法。本發(fā)明將確定波束下傾角的過程分為切換波束賦形和用戶波束賦形兩步:首先，根據(jù)下傾角的不同，每個(gè)扇區(qū)事先被劃分為距離基站不同的服務(wù)區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)扇區(qū)按照相同的規(guī)則進(jìn)行服務(wù)區(qū)域劃分；在基站側(cè)執(zhí)行切換波束賦形時(shí)，多個(gè)扇區(qū)之間協(xié)作，以降低小區(qū)間干擾為導(dǎo)向，決定各自的服務(wù)區(qū)域及對應(yīng)的下傾角，在該過程中不考慮用戶選擇的問題。然后，針對每個(gè)扇區(qū)，在確定其服務(wù)區(qū)域后，基站從其服務(wù)區(qū)域中選擇用戶進(jìn)行服務(wù)，執(zhí)行用戶波束賦形操作，實(shí)現(xiàn)下傾角的進(jìn)一步調(diào)整。通過上述兩步，即可實(shí)現(xiàn)下傾角選擇和用戶選擇的解耦，無需后臺開銷，以極低的復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)多小區(qū)協(xié)作降低干擾的目的。
[0007]具體地，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，如圖2所示，本發(fā)明包括以下步驟:
[0008]步驟一，對應(yīng)不同的天線下傾角，將每個(gè)扇區(qū)劃分為距離基站不同的服務(wù)區(qū)域。
[0009]步驟二，各個(gè)小區(qū)通過輪換的方式確定自己的激活服務(wù)區(qū)域。
[0010]步驟三，各個(gè)小區(qū)通過特定的調(diào)度方法，從其激活服務(wù)區(qū)域中選取服務(wù)用戶。
[0011]步驟四，針對步驟三中被選取的用戶，按照特定傳輸模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0012]優(yōu)選地，在步驟一中，考慮到用戶一般滿足均勻分布，而步驟二的對稱輪換方式導(dǎo)致每個(gè)區(qū)域的激活概率相等，因而，建議按照等面積準(zhǔn)則進(jìn)行服務(wù)區(qū)域劃分，且網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)扇區(qū)按照相同的規(guī)則進(jìn)行服務(wù)區(qū)域劃分。
[0013]在步驟二中，對某一個(gè)扇區(qū)來說，它的各個(gè)服務(wù)區(qū)域是輪詢式被服務(wù)的，輪換的周期為Tlmg ;對同一基站選址的三個(gè)扇區(qū)來說，它們的初始服務(wù)區(qū)域應(yīng)該是兩兩正交的；對不同的基站選址，其扇區(qū)的輪詢規(guī)則及初始服務(wù)區(qū)域應(yīng)當(dāng)與其他基站選址彼此一致。
[0014]在步驟三中，對場景下的每一個(gè)扇區(qū)，在確定其激活服務(wù)區(qū)域后，根據(jù)用戶的位置，對處于其激活服務(wù)區(qū)域中的用戶進(jìn)行調(diào)度。根據(jù)傳輸模式的不同，在某一特定的時(shí)頻資源塊(RB，Resource Block)上，基站可以只調(diào)度一個(gè)用戶，也可以調(diào)度多個(gè)用戶。
[0015]在步驟三中，所述的特定調(diào)度規(guī)則可以是最大化容量(MC, Maximum Capacity)、隨機(jī)調(diào)度(RR，Round Robin)、比例公平(PF,Proportional Fair)等各種調(diào)度策略中的任意一個(gè)。
[0016]在步驟四中，所述特定的傳輸模式包括空間分集、空分復(fù)用、用戶波束賦形、MU-MIMO (Multiple User Multiple Input Multiple Output)等。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0018]第一，本發(fā)明中下傾角選擇和用戶選擇是解耦進(jìn)行的，復(fù)雜度較低；
[0019]第二，本發(fā)明結(jié)合切換波束賦形和用戶波束賦形，充分利用了 AAS能夠提供的豎直維波束調(diào)整自由度；
[0020]第三，本發(fā)明的執(zhí)行是分布式的，無需任何后臺信息交互；
[0021]第四，本發(fā)明的各個(gè)步驟都可以在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的范疇下進(jìn)行，無需額外的標(biāo)準(zhǔn)化工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯:
[0023]圖1是AAS基站的抽象邏輯表不；
[0024]圖2是本發(fā)明的整體流程圖；
[0025]圖3是將扇區(qū)劃分為內(nèi)外服務(wù)區(qū)域的示意圖；
[0026]圖4是單小區(qū)情形下，不同扇區(qū)選擇不同激活服務(wù)區(qū)域的著色示意圖；
[0027]圖5是多小區(qū)情形下，不同扇區(qū)選擇不同激活服務(wù)區(qū)域的著色示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0029]本發(fā)明提供一種基于智能天線系統(tǒng)的新型波束賦形實(shí)現(xiàn)方法。本發(fā)明通過結(jié)合切換波束賦形和用戶波束賦形，能夠?qū)崿F(xiàn)降低小區(qū)間干擾，提升網(wǎng)絡(luò)容量及覆蓋性的目的。本發(fā)明首先根據(jù)下傾角的不同，將每個(gè)扇區(qū)劃分為距離基站不同的服務(wù)區(qū)域；然后，基站執(zhí)行切換波束賦形，多個(gè)扇區(qū)通過協(xié)作決定各自的激活服務(wù)區(qū)域及對應(yīng)的下傾角；最后，每個(gè)扇區(qū)的基站從其激活服務(wù)區(qū)域中調(diào)度用戶，執(zhí)行用戶波束賦形操作，實(shí)現(xiàn)下傾角的進(jìn)一步調(diào)整。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)下傾角選擇和用戶選擇的解耦，而且無需后臺開銷即可實(shí)現(xiàn)多小區(qū)協(xié)作，實(shí)現(xiàn)豎直維空間資源的合理利用，改善系統(tǒng)覆蓋，提升系統(tǒng)容量。
[0030]第一步，在本實(shí)施例中，每個(gè)基站選址對應(yīng)三個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)按照下傾角的不同被劃分為三個(gè)服務(wù)區(qū)域，分別標(biāo)注為服務(wù)區(qū)域①②③，如圖3所示。按照等面積劃分原則，服務(wù)區(qū)域①②③為相似多邊形，則其邊長滿足公式(1)。
[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種基于智能天線系統(tǒng)的新型波束賦形方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，對應(yīng)不同的天線下傾角，將每個(gè)扇區(qū)劃分為距離基站不同的服務(wù)區(qū)域； 步驟二，各個(gè)小區(qū)通過輪換的方式確定自己的激活服務(wù)區(qū)域； 步驟三，各個(gè)小區(qū)從其激活服務(wù)區(qū)域中選取服務(wù)用戶； 步驟四，針對步驟三中被選取的用戶，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能天線系統(tǒng)的新型波束賦形方法，其特征在于，在步驟一中，對扇區(qū)劃分服務(wù)區(qū)域時(shí)需遵循等面積準(zhǔn)則。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能天線系統(tǒng)的新型波束賦形方法，其特征在于，在步驟二中，對所述扇區(qū)來說，其各個(gè)服務(wù)區(qū)域是輪詢式被激活的，輪換的周期為Hong。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能天線系統(tǒng)的新型波束賦形方法，其特征在于，在步驟二中，對同一基站選址的三個(gè)扇區(qū)來說，這三個(gè)扇區(qū)的初始激活服務(wù)區(qū)域滿足兩兩正交。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能天線系統(tǒng)的新型波束賦形方法，其特征在于，在步驟一中，不同基站選址對應(yīng)多個(gè)扇區(qū)劃分服務(wù)區(qū)域的規(guī)則是相同的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能天線系統(tǒng)的新型波束賦形方法，其特征在于，在步驟二中，不同的基站選址對應(yīng)扇區(qū)的輪詢規(guī)則及初始服務(wù)區(qū)域與其他基站選址彼此一致。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能天線系統(tǒng)的新型波束賦形方法，其特征在于，在步驟三中，基站僅對處于激活服務(wù)區(qū)域中的用戶子集進(jìn)行調(diào)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能天線系統(tǒng)的新型波束賦形方法，其特征在于，在步驟三中，在某一特定的時(shí)頻資源塊上，基站調(diào)度一個(gè)或者多個(gè)用戶。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能天線系統(tǒng)的新型波束賦形方法，其特征在于，在步驟三中，各個(gè)小區(qū)通過如下任一個(gè)調(diào)度方法，從其激活服務(wù)區(qū)域中選取服務(wù)用戶: -最大化容量準(zhǔn)則； -隨機(jī)調(diào)度準(zhǔn)則； -比例公平準(zhǔn)則。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能天線系統(tǒng)的新型波束賦形方法，其特征在于，在步驟四中，針對步驟三中被選取的用戶，按照如下任一種傳輸模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸: -空間分集； -空分復(fù)用； -用戶波束賦形； -MU-MMO。
【文檔編號】H04B7/06GK103763014SQ201410005302
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】李孟實(shí), 趙普, 樓亦廈, 俞暉, 羅漢文 申請人:上海交通大學(xué)