专利名称：一种天线阵列实现广播信道覆盖的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统，尤其涉及一种天线阵列实现广播信道覆盖的 方法及装置。
背景技术：
天线阵列主要应用于智能天线系统，智能天线是指利用信号传输的空间 特性和数字信号处理技术，可以对接收的专用信道的业务信号实现空域滤波 和波束赋形，从而达到降低噪声干扰、增加容量、扩大覆盖、改善通信质量、 降低发射功率和提高无线数据传输速率的目的。针对下行链路，智能天线的波束增益包括多天线的功率增益和波束赋形 增益。功率增益是指所有天线的发射功率之和相对于单天线发射功率的增益， 若各天线的发射功率相等，则功率增益理论值为10.1g(M);波束赋形增益是 指多天线发射信号在用户设备接收端同相合并的信号功率相对于单天线情况 的增益，若各天线的发射信号完全相关且功率相等，则在高斯白噪声以及单 径环境下，波束赋形增益理论值为10.1g(M)。考虑到不同角度下波束增益的 波动性，实际应用中，波束增益采用半功率波束宽度内的波束增益均值。对 于上行链路，仅包含波束形成增益，也称空域滤波增益，即多天线接收信号 同相合并的增益，主要用于抑制噪声。专用信道(DCH)是一种承载用户或控制信息的上、下行传输信道，针 对不同的用户终端，采用定向波束赋形技术，除功率增益外，还能够进一步 获得赋形增益，提高用户设备的接收信干噪比。广播信道(BCH)是下行公共传输信道的主要类型之一，通常要求采用 广播波束形成实现全小区/扇区覆盖，即保证覆盖范围内的用户终端均能够接 收并准确解调相关的系统广播或特定信息。与专用信道相比，广播信道采用 未区分用户终端的全向覆盖，造成赋形增益显著降低，从而可能加剧系统广 播信道与专用信道覆盖范围的不平衡性，导致系统网络性能下降。专利申请"阵列天线实现全向覆盖的方法与装置"(申请号CN200310115732,公开号CN1622491，
公开日2005年6月1日)用M个发射通道对应M个发射天线，用M个随机序列对应M个发射通道，用每 一个随机序列作为加权系数序列,对相应发射通道的公共信道信号进行加权， 加权后的各发射通道的公共信道信号送对应的天线阵元发射，M是大于1的 正整数。该方法无需采用大功率的功率放大器和高增益的天线阵元以及发射 通道的校正信息，从而简化了系统结构，但是并未提高广播信道的赋形增益， 对于视距径占优的环境，若天线数M较多，可能引起用户终端的广播信道接 收功率波动显著增加，极大地影响用户随机接入、切换等过程。发明内容本发明要解决的技术问题是提供了一种天线阵列实现广播信道覆盖的方 法及装置，解决阵列天线如何实现广播信道覆盖的问题。本发明提供了一种天线阵列实现广播信道覆盖的方法，用于智能天线系统，包括步骤l，根据小区/扇区的覆盖情况，计算天线阵列广播波束的指向和广播'波束的半功率宽度；步骤2，以广播波束指向为中心，依据计算结果设置指向对称的N个子 波束，N为自然数；步骤3，基于传输时间间隔或其整数倍，采用所述N个子波束发射广播倍道倍息。步骤2中，各子波束的半功率宽度大于广播波束半功率宽度的1/N，并 且不小于天线阵列专用信道的业务波束半功率宽度，子波束的增益高于广播 波束的增益，并且不超过天线阵列专用信道的业务波束增益。步骤3中，采用N个子波束依次或交替切换发射广播信道信息。若N为奇数，则N个子波束的指向依次为0f^,…,《…,0r^，各子波 束的指向满足以下关系<formula>formula see original document page 5</formula><formula>formula see original document page 6</formula>其中<formula>formula see original document page 6</formula>^为天线阵列广播波束的指向，QB为广播波束半功率宽度，^为各子波束半功率宽度； 若N为偶数，则1^个子波束的指向依次为&—，...，0;',(...,^，各子波 束的指向满足以下关系<formula>formula see original document page 6</formula>其中，0s—% " = 1,...,%， 为天线阵列广播波束的指向，f^为广播波束的半功率宽度，Q,为各子波束的半功率宽度。采用N个子波束的切换时间间隔为附.r， m = l,2，...， w《16， T为传输时 间间隔。其特征在于，N《4。本发明提供了一种天线阵列实现广播信道覆盖的装置，包括波束指向和半功率宽度计算模块，用于根据小区/扇区的覆盖情况，计算 天线阵列广播波束的指向和广播波束的半功率宽度；子波束设置模块，用于以广播波束指向为中心，依据计算结果设置指向 对称的N个子波束，N为自然数；广播信道信息发射模块，用于基于传输时间间隔或其整数倍，采用所述 N个子波束发射广播信道信息。在所述子波束设置模块中，各子波束的半功率宽度大于广播波束半功率宽度的1/N，并且不小于天线阵列专用信道的业务波束半功率宽度，子波束 的增益高于广播波束的增益，并且不超过天线阵列专用信道的业务波束增益。 在所述广播信道信息发射模块中，采用N个子波束依次或交替切换发射 广播信道信息。本发明可以获得更高的波束增益，改善广播信道与专用信道覆盖范围的 不平衡性，提高系统的网络性能。
图1是本发明提供的天线阵列实现广播信道覆盖的流程图； 图2是本发明提供的天线阵列实现广播信道覆盖的装置图。
具体实施方式
本发明提供了一种天线阵列广播信道覆盖实现方法，即通过设置多个子 波束，并基于传输时间间隔(TTI)或其整数倍，采用多个子波束依次或交 替切换发射广播信道信息，从而实现广播信道覆盖。本发明实施例的一种天线阵列广播信道覆盖实现方法如下，如图1所示步骤10，基于小区/扇区的覆盖情况，确定天线阵列广播波束的指向和广播波束的半功率宽度。 其中，天线阵列广播波束的指向为03,广播波束的半功率宽度(波束宽度)为Q,。广播波束的增益表示为&。步骤20，以广播波束指向为中心，设置指向对称、具有一定增益的N个 子波束，其中各子波束的半功率宽度大于广播波束半功率宽度的1/N，子波 束的增益高于广播波束的增益，N为自然数。子波束数为N，子波束的半功率宽度为Q,， A>,，且Q^不小于天线阵列专用信道的业务波束半功率宽度；子波束增益表示为p,， Ps>Pb，且p, 应不超过天线阵列专用信道的业务波束增益。根据子波束的指向由小至大或 由大至小的顺序设置子波束的序号依次为1,2,iV 。若w为奇数，则w个子波束的指向依次为ef—气…，0ur^，其中0,，2 <...<0,° < — <6 :" 72 ， 6>SQ =6>B ， 0S-"与&"以^为中心满足对称关系s — ， " J " w uB"",…，-%，即a)2 Bd广^ (2)& (3)若w为偶数，则w个子波束的指向依次为^^,...，^,0〗,其中1 <w<...<0，， "与w以 为中心满足对称关系，"-l,...,^，即^^ = 0B (4) 2 B+ & (5)— & (6) s fi 2 2步骤30，基于传输时间间隔(TTI)或其整数倍，采用N个子波束依次 或交替切换发射广播信道信息，从而实现广播信道覆盖。TTI的时间间隔表示为r，则利用^个子波束的切换时间间隔为w.r，w = l,2,...，通常m"6。用户设备解调系统广播信息最小以TTI为周期，因此 以TTI或其整数倍作为切换时间间隔是为了保证解调过程中用户设备接收的 广播信号功率的稳定性。实现单次全小区/扇区广播信道覆盖的时间即为子波束的切换主要包括两种方式。第一种，子波束按1，2,...,]^的顺序依次进行切换；第二种，子波束按1，乂2，W-l,...的顺序交替进行切换。子波束数N的选取需要综合考虑波束增益和广播覆盖时间等因素。N越 大，子波束宽度越小，波束增益越高，但实现单次全小区/扇区广播覆盖的时 间将越长，使同一方位上用户设备接收的广播信号功率波动有所上升；反之， 减小N，虽然降低接收广播信号功率的波动性以及广播覆盖时间，但子波束 增益下降，造成广播信道覆盖范围降低，通常N《4。本发明提供的上述方法通过设置多个子波束，并基于传输时间间隔或其 整数倍，采用多个子波束依次或交替切换发射广播信道信息，从而实现广播 信道覆盖。由于子波束的半功率宽度明显小于广播波束的半功率宽度以及子 波束的增益高于广播波束的增益，因此可以获得更高的波束增益，改善广播 信道与专用信道覆盖范围的不平衡性，提高系统的网络性能。本发明还提供了一种天线阵列实现广播信道覆盖的装置22，如图2所示， 包括波束指向和半功率宽度计算模块11,子波束设置模块21和广播信道信 息发射模块31。波束指向和半功率宽度计算模块11，用于根据小区/扇区的 覆盖情况，计算天线阵列广播波束的指向和广播波束的半功率宽度；子波束 设置模块21,用于以广播波束指向为中心，依据计算结果设置指向对称的N 个子波束，N为自然数；广播信道信息发射模块31，用于基于传输时间间隔 或其整数倍，采用所述N个子波束发射广播信道信息。本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条 件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限 于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。
权利要求
1.一种天线阵列实现广播信道覆盖的方法，用于智能天线系统，其特征在于，包括步骤1，根据小区/扇区的覆盖情况，计算天线阵列广播波束的指向和广播波束的半功率宽度；步骤2，以广播波束指向为中心，依据计算结果设置指向对称的N个子波束，N为自然数；步骤3，基于传输时间间隔或其整数倍，采用所述N个子波束发射广播信道信息。
2. 如权利要求1所述的天线阵列实现广播信道覆盖的方法，其特征在于， 步骤2中，各子波束的半功率宽度大于广播波束半功率宽度的1/N，并且不 小于天线阵列专用信道的业务波束半功率宽度，子波束的增益高于广播波束的增益，并且不超过天线阵列专用信道的业务波束增益。
3. 如权利要求2所述的天线阵列实现广播信道覆盖的方法，其特征在于， 步骤3中，采用N个子波束依次或交替切换发射广播信道信息。
4. 如权利要求2所述的天线阵列实现广播信道覆盖的方法,其特征在于，若N为奇数，则N个子波束的指向依次为ef—气0广％，各子波束的 指向满足以下关系<formula>formula see original document page 2</formula>其中，0fl〈."^《"er、 " = i，...,(w—%， 为天线阵列广播波束的指向，Q,为广播波束半功率宽度，Q,为各子波束半功率宽度； 若N为偶数，则N个子波束的指向依次为 —',W,...,^^，各子波束的指向满足以下关系<formula>formula see original document page 3</formula>其中，0^<...<^<^<...<^, " = 1，...,%， 为天线阵列广播波束的 指向，Qs为广播波束的半功率宽度，Qs为各子波束的半功率宽度。
5. 如权利要求1所述的天线阵列实现广播信道覆盖的方法，其特征在于， 采用N个子波束的切换时间间隔为/n.r， m = l,2,..,， W《16， T为传输时间间隔。
6. 如权利要求l 、 2、 3、 4或5所述的天线阵列实现广播信道覆盖的方 法，其特征在于，N《4。
7. —种天线阵列实现广播信道覆盖的装置，其特征在于，包括波束指向和半功率宽度计算模块，用于根据小区/扇区的覆盖情况，计算 天线阵列广播波束的指向和广播波束的半功率宽度；子波束设置模块，用于以广播波束指向为中心，依据计算结果设置指向 对称的N个子波束，N为自然数；广播信道信息发射模块，用于基于传输时间间隔或其整数倍，采用所述 N个子波束发射广播信道信息。
8. 根据权利要求7所述实现广播信道覆盖的装置，其特征在于，在所述 子波束设置模块中，各子波束的半功率宽度大于广播波束半功率宽度的1/N， 并且不小于天线阵列专用信道的业务波束半功率宽度，子波束的增益高于广 播、波束的增益，并且不超过天线阵列专用信道的业务波束增益。
9. 如权利要求7所述的天线阵列实现广播信道覆盖的装置，其特征在于，在^f述广播信道信息发射模块中，采用N个子波束依次或交替切换发射广播 信道信息。
全文摘要
本发明涉及一种天线阵列实现广播信道覆盖的方法，用于智能天线系统，包括步骤1，根据小区/扇区的覆盖情况，计算天线阵列广播波束的指向和广播波束的半功率宽度；步骤2，以广播波束指向为中心，依据计算结果设置指向对称的N个子波束，N为自然数；步骤3，基于传输时间间隔或其整数倍，采用所述N个子波束发射广播信道信息。本发明可以获得更高的波束增益，改善广播信道与专用信道覆盖范围的不平衡性，提高系统的网络性能。
文档编号H04Q7/38GK101335553SQ20071011797
公开日2008年12月31日 申请日期2007年6月26日 优先权日2007年6月26日
发明者秦洪峰 申请人:中兴通讯股份有限公司