一种智能天线阵广播波束权值的生成方法和装置的制作方法

专利名称：一种智能天线阵广播波束权值的生成方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种智能天线阵广播波束权值的生成方法和装置。
背景技术：
随着无线通信技术的不断发展，有限的无线频率资源面临着不断增长的通信需 求，智能天线(Smart Antennas)可以在某种程度上缓解这一矛盾。智能天线系统能够利用 多个天线阵元的组合进行信号处理，自动调整发射或接收方向图，以针对不同的信号环境 而达到最佳性能。由此所产生的智能天线阵便是TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division MultipleAccess，时分同步的码分多址技术)系统中的关键技术。智能天线是一种安装在基站现场的双向天线，通过一组带有可编程电子相位关系 的固定天线单元获取方向性，并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。最 初的智能天线技术主要用于雷达、声纳、军事抗干扰通信，用来完成空间滤波和定位等。近 年来，随着移动通信的发展及对移动通信电波传播、组网技术、天线理论等方面的研究逐渐 深入，现代数字信号处理技术发展迅速，数字信号处理芯片处理能力不断提高，利用数字技 术在基带形成天线波束成为可能，提高了天线系统的可靠性与灵活程度。智能天线技术因 此用于具有复杂电波传播环境的移动通信。此外，随着移动通信用户数迅速增长和人们对 通话质量要求的不断提高，要求移动通信网在大容量下仍具有较高的话音质量。因此，智能 天线技术的发展也越来越引人关注。智能天线的原理是将无线电的信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线 主波束对准用户信号到达方向DOA(Direction of Arrival)，旁瓣或零陷对准干扰信号到 达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。如图1所示，为智 能天线的波束覆盖示意图。同时，智能天线技术利用各个移动用户间信号空间特征的差异， 通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰，使无线 电频谱的利用和信号的传输更为有效。在不增加系统复杂度的情况下，使用智能天线可满 足服务质量和网络扩容的需要。其中，DOA的估计是智能天线工作的基础，是阵列信号处理的重要应用之一。当有 多个电磁波从不同方向到达天线阵时，每个阵元上都有多个电磁波产生的信号，这些信号 因为入射方向不同，在各个阵元上有不同的相位延迟分布。即在阵列的输出端是每个阵元 所接收到的多个信号的总叠加。以此为根据经过矩阵运算，得出相应的DOA估计数据。获得DOA的估计以后，波束形成是智能天线工作的重要内容。波束形成的任务是 希望在接收信号到来的方向形成尽量高的增益，最大限度的抑制干扰信号。即，根据系统性 能指标，形成对基带信号的最佳组合与分配，将主波束对准期望用户方向，而将波束零点对 准干扰方向。对于发射天线的波束形成，一方面依靠接收信号的方向信息，另一方面考虑到收 发频率的不同为方向估计带来的误差。因此，波束的赋形权值作为波束形成的重要参数起到了至关重要的作用，对智能天线的性能影响很大。进一步的，智能天线阵列的赋形方向图按照实际应用来分类，又可细分为单元波 束、广播波束和业务波束三类。其中，广播波束主要用于公用信道作系统广播，例如基本公 共控制信道(PCCPCH)，辅助公共控制信道(SCCPCH)，寻呼指示信道(PICH)，快速物理随机 接入信道(FPACH)等。目前天线厂家分别提供自己智能天线产品的广播波束的赋形权值， 系统厂商在设备实现时，需要分别存储这些厂家提供的不同波束类型不同天线类型的赋形 权值，同时还要考虑不同厂家的天线在射频通道出现故障时的容错权值。因此占用大量的 存储空间，给设备实现所带来的复杂性大大增加。目前，智能天线阵的广播波束主要用于公用信道作系统广播，大部分系统厂商不 生产智能天线，但系统厂商提出智能天线技术规范，然后由智能天线生产厂家提供。各个厂 家在销售智能天线产品时就提供本厂家智能天线产品的广播波束权值。系统厂商在设备实 现时，需要分别存储这些厂家提供的不同波束类型不同天线类型的广播波束权值，同时还 要考虑不同厂家的天线在射频通道出现故障时的广播波束容错权值。因此占用大量的存储 空间，给设备实现所带来的复杂性大大增加，同时不同厂家在智能天线算法优化方面能力 的差距会导致智能天线广播波束性能的下降，系统设备厂商在设备实现时没有进一步优化 智能天线广播波束权值。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题目前天线厂家分别提供自己智能天线产品的广播波束的赋形权值，系统厂商在设 备实现时，需要分别存储这些厂家提供的不同波束类型不同天线类型的赋形权值，同时还 要考虑不同厂家的天线在射频通道出现故障时的容错权值。因此占用大量的存储空间，给 设备实现所带来的复杂性大大增加。

发明内容
本发明实施例提供了一种智能天线阵广播波束权值的生成方法和装置，可以根据 该智能天线阵的外场覆盖的需求灵活配置广播波束。为达到上述目的，本发明实施例一方面提出一种智能天线阵广播波束权值的生成 方法，具体包括以下步骤根据智能天线阵的阵列形式，确定所述智能天线阵的阵列响应矢量的计算公式；通过所述阵列响应矢量的计算公式，确定预设的角度序列中各角度的阵列响应矢 量；通过所述角度序列中各角度的阵列响应矢量，生成所述智能天线阵的广播波束权值。其中，所述根据智能天线阵的阵列形式，确定所述智能天线阵的阵列响应矢量的 计算公式，具体为根据所述智能天线阵中的天线阵元数量，确定所述智能天线阵在特定方向上的阵 列响应矢量的计算公式为 其中，Ka表示所述智能天线阵中的天线阵元总数量，θ表示所述特定方向在所述 智能天线阵所处的参照坐标系中所对应的角度值，％( θ ) (i = 1，……，Ka)表示所述智能天线阵中第i个天线阵元在特定方向θ上的阵列响应参数值。其中，所述根据智能天线阵的阵列形式，确定所述智能天线阵的阵列响应矢量的 计算公式之前，还包括确定所述智能天线阵中第i个天线阵元在特定方向θ上的阵列响应参数值 Bi(O)的计算公式为 进一步的，7其中，i表示所述智能天线阵中的天线阵元的序号，e表示数学常数，j表示虚数单 位，λ表示信号波长，d表示所述智能天线阵中两各相邻的天线阵元之间的物理距离，c表 示光速，f表示信号频率。其中，所述根据智能天线阵的阵列形式，确定所述智能天线阵的阵列响应矢量的 计算公式之后，还包括根据所述智能天线阵的阵列响应矢量的计算公式，确定所述智能天线阵在所述特 定方向θ上的赋形权值的计算公式为 其中，所述预设的角度序列，具体通过以下步骤生成根据所述智能天线阵的类型和网络结构，确定所述智能天线阵的广播波束的覆盖 角度范围。根据所述智能天线阵的广播波束的覆盖角度范围，确定所述形成目标波束宽度所 需要的角度序列 其中，所述通过所述角度序列中各角度的阵列响应矢量，生成所述智能天线阵的 广播波束权值，具体为初始化所述赋形权值为wint(9) =
H；根据所述角度序列中各角度的阵列响应矢量，确定所述角度序列中各角度&上 所对应的赋形权值wf^^m)；根据公式Wmt = Wmt + wU (i = 1......N),将所述初始化后的赋形权值分
别与所述角度序列中各角度(^Ma上所对应的赋形权值进行N次循环累加；确定所述N次循环累加全部完成后所生成的赋形权值，为所述智能天线阵的广播 波束权值Wb
CH0另一方面，本发明实施例还提出一种智能天线阵广播波束权值的生成装置，具体 包括第一确定模块，用于根据智能天线阵的阵列形式，确定所述智能天线阵的阵列响 应矢量的计算公式；处理模块，与所述第一确定模块相连接，用于通过所述第一确定模块所确定的阵列响应矢量的计算公式，确定预设的角度序列中各角度的阵列响应矢量；生成模块，与所述处理模块相连接，与所述第一确定模块相连接，用于通过所述处理模块所确定的角度序列中各角度的阵列响应矢量，生成所述智能天线阵的广播波束权值。其中，所述第一确定模块，具体包括数量获取子模块，用于获取所述智能天线阵中的天线阵元数量；确定子模块，与所述数量获取子模块相连接，用于根据所述数量获取子模块所获 取的天线阵元数量，确定所述智能天线阵中的天线阵元在特定方向上的阵列响应参数值的 计算公式。其中，所述装置还包括第二确定模块，用于确定生成所述智能天线阵的广播波束权值的角度序列。其中，所述第二确定模块，具体包括信息获取子模块，用于获取所述智能天线阵的类型和网络结构的信息；第一确定子模块，与所述信息获取子模块相连接，用于根据所述信息获取子模块 所获取的智能天线阵的类型和网络结构，确定所述智能天线阵的广播波束的覆盖角度范 围；第二确定子模块，与所述第一确定子模块相连接，用于根据所述第一确定子模块 所确定的智能天线阵的广播波束的覆盖角度范围，确定所述形成目标波束宽度所需要的角 度序列。其中，所述装置还包括第三确定模块，用于根据所述第一确定模块所确定的智能天线阵的阵列响应矢量 的计算公式，确定所述智能天线阵在所述特定方向上的赋形权值的计算公式。其中，所述生成模块，具体包括初始子模块，用于初始化所述智能天线阵列的赋形权值；处理子模块，用于根据所述第二确定模块所确定的角度序列中各角度的阵列响应 矢量，确定所述角度序列中各角度上所对应的赋形权值；累加子模块，与所述初始子模块和所述处理子模块相连接，用于将所述初始子模 块所初始化后的赋形权值分别与所述处理子模块所确定的所述角度序列中各角度上所对 应的赋形权值进行循环累加；生成子模块，与所述累加子模块相连接，用于确定所述累加子模块所进行的循环 累加全部完成后所生成的赋形权值，为所述智能天线阵的广播波束权值。本发明实施例的技术方案具有以下优点，因为采用了一种智能天线阵广播波束权 值的生成方法和装置，使智能天线阵中广播波束权值的生成过程简单化、统一化，智能天线 的制造和配置过程中，无需再大量存储由于标准不统一而无法兼容的多个厂家的权值数 据，达到了减少数据存储空间的占用、降低系统实现过程中的数据设计和运算复杂度、以及 提高系统广播波束权值的生成效率的效果。


为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的 附图。图1为现有技术中智能天线的波束覆盖示意图；图2为本发明实施例一所提出的一种智能天线阵广播波束权值的生成方法的流 程示意图；图3为本发明实施例中的天线阵元直线等距排列的六阵元智能天线阵结构示意 图；图4为本发明实施例中的天线阵元圆周等距排列的八阵元智能天线阵结构示意 图；图5为本发明实施例二所提出的一种智能天线阵广播波束权值的生成方法的流 程示意图；图6为本发明实施例中的八阵元定向智能天线阵的结构示意图；图7为本发明实施例中的经过赋形权值处理后得到的广播波束赋形方向图；图8为本发明实施例所提出的一种智能天线阵广播波束权值的生成装置的结构 示意具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基 于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例，都属于本发明保护的范围。如图2所示，为本发明实施例一所提出的一种智能天线阵广播波束权值的生成方 法的流程示意图，具体包括以下步骤步骤S201、根据智能天线阵的阵列形式，确定该智能天线阵的阵列响应矢量的计 算公式。其中，进一步包括确定该智能天线阵中各天线阵元在特定方向上的阵列响应矢量 的计算公式。进一步的，在本步骤中阵列响应矢量的计算公式确定完成之后，还包括确定该智 能天线阵在所述特定方向上的赋形权值的计算公式。步骤S202、通过阵列响应矢量的计算公式，确定预设的角度序列中各角度的阵列
响应矢量。具体的，将该角度序列中的各个角度值分别代入前述的阵列响应矢量的计算公 式，得到各角度相应的阵列响应矢量值。进一步的，上述的预设的角度序列是用于确定生成所述智能天线阵的广播波束权 值而设定的具体参数，通过以下步骤来生成根据该智能天线阵的类型和网络结构，确定该智能天线阵的广播波束的覆盖角度范围；在覆盖角度范围确定完成之后，在该角度范围之内，根据网络拓扑结构的要求，选择形成不同波束宽度所需要的多个定向角度，组成相应的角度序列。在具体的物理实现过程中，角度序列中具体选择角度的数量，以及各角度的大小，可以根据具体的网络结构要求进行调整，这样的变化并不影响本发明的保护范围。需要进一步指出的是，步骤S201所描述的智能天线阵的阵列响应矢量的计算公 式的确定流程和上述的生成预设的角度序列的流程之间没有必然的先后顺序，两个过程分 别为后续的步骤S203提供运算规则和参数的信息，因此，上述两个流程在本文中进行说明 的先后顺序，以及两个流程所对应的编号仅是为了便于说明而进行的标识，而不代表先后 顺序，优先执行其中的哪一流程对本发明的保护范围没有影响。步骤S203、通过该角度序列中各角度的阵列响应矢量，生成该智能天线阵的广播 波束权值。初始化赋形权值的数值，并通过上述的各角度的阵列响应矢量确定相应的赋形权 值，并在初始化的赋形权值上依次循环累加各角度的赋形权值，并确定所有累加完成后的 赋形权值为该智能天线阵的广播波束权值。本发明实施例的技术方案具有以下优点，因为采用了一种智能天线阵广播波束权 值的生成方法，使智能天线阵中广播波束权值的生成过程简单化、统一化，智能天线的制造 和配置过程中，无需再大量存储由于标准不统一而无法兼容的多个厂家的权值数据，达到 了减少数据存储空间的占用，降低系统实现过程中的数据设计和运算复杂度，提高系统生 成广播波束权值的效率的效果。为了进一步说明本发明实施例所提出的一种智能天线阵广播波束权值的生成方 法的技术方案，下面，本发明的后续实施例结合具体的实施场景对上述技术方案进行描述。智能天线是一种自适应阵列天线，其基本原理是利用信号传输的空间特性，通过 调整各阵元上发射信号的权值，使有效信号方向上的波束加强，从而达到抑制干扰，提高信 干比的目的。智能天线技术具有提高系统容量及频谱效率，降低系统干扰，扩大系统的覆盖 范围等优点。智能天线按照类型可以分为全向智能天线阵和定向智能天线阵。全向智能天线阵 不仅是增益不高，而且对各种信号不加区别的接收，使得通信质量大为降低。定点无线通信 采用定向智能天线阵，大幅度的改善了通信质量。面对众多移动用户的公众通信网基站和 专用移动通信网，采用天线指向(即波束)可变的天线(智能天线)，可以使移动通信的通 信质量得到很大的改善。在本发明实施例中，重点以定向智能天线阵为例进行说明，但是，全向智能天线阵 在对相关参数的具体取值范围进行调整后，同样适用于与本发明实施例所提出的方法，这 样的变化并不影响本发明的保护范围。另一方面，智能天线的基本工作原理是把具有相同极化特性、各向同性及增益相 同的天线阵元，按一定的方式排列，构成天线阵列，即智能天线阵。构成阵列的阵元可按 任意方式排列，通常是按直线等距、圆周等距或平面等距排列，其间距通常取工作波长的一 半，并且取向相同。如图3和图4所示，分别为天线阵元直线等距排列的六阵元智能天线阵以及天线 阵元圆周等距排列的八阵元智能天线阵，在这两个图中，每个圆点表示一个天线阵元。这样 天线阵元的空间排列方式变化，并不影响本发明的保护范围。
本发明实施例二提出了一种智能天线阵广播波束权值的生成方法，可以根据外场 覆盖的需求灵活配置广播波束。如图5所示，为本发明实施例二所提出的一种智能天线阵 广播波束权值的生成方法的流程示意图，具体包括以下步骤步骤S501、确定响应矢量a( θ )的确定公式。对于天线数为Ka的智能天线阵，其对应于特定方向θ的阵列响应矢量通过以下 的响应矢量确定公式(1)来进行计算 其中，Ka表示当前智能天线阵中的天线阵元总数量；θ表示上述的特定方向在当前智能天线阵所处的参照坐标系中所对应的角度 值；ai( θ ) (i = 1，……，Ka)表示当前智能天线阵中第i个天线阵元在特定方向θ 上的阵列响应参数值。具体的，对于如图6所示的定向智能天线阵，上述的响应矢量确定公式(1)中的各 个矩阵元素具体通过以下公式进行计算 其中，e为数学常数，具体数值为2. 71828182......；j为虚数单位；λ为信号波长；d为两相邻阵元之间的物理距离，在具体的物理实践过程中，该物理距离d的大小 一般设置为信号的半波长，但是其他数值也同样属于本发明的保护范围；c为光速；f为信号频率。步骤S502、确定特定方向上的赋形权值θ )的计算公式。根据公式(1)和公式(2)，对于特定方向θ赋形的权值可以进一步通过以下公式 进行计算 通过上述的公式(3)可以看出，特定方向θ上的赋形权值w( θ )具体为响应矢量 β(Θ)的共轭矩阵，通过角标H进行标识。需要进一步指出的是，通过上述的公式(3)所计算得出的θ )是在特定方向θ 上的波束的赋形权值，即当前智能天线阵在特定方向θ上的业务波束的赋形权值。其中，业务波束参数在定向智能天线阵和全向智能天线阵的情况下有所不同，前 者覆盖120°空域，后者覆盖360°空域。步骤S503、确定当前智能天线阵的覆盖角度范围Θ·。根据智能天线阵的类型(如全向智能天线阵，定向智能天线阵)和网络结构确定 智能天线阵的覆盖范围，即确定智能天线阵的覆盖角度θ BCH的取值范围。其中，前述公式(1)、公式(2)和公式(3)中的特定角度θ与智能天线阵的覆盖角 度θ BQI之间的关系如下θ e eBCH
在具体的实施场景中，如果当前智能天线阵为全向智能天线阵，则覆盖角度ΘΜ 的取值范围为θ BCH = [- π , π ]；如果是三扇区智能天线阵，且当前智能天线阵为全向智能天线阵，则覆盖角度 θ的取值范围为 步骤S504、确定角度序列eOTdCT。根据网络拓朴结构的要求，规划出形成不同波束宽度所需要的定向角度序列Oorder°具体的，角度序列的计算方式为 其中，θ order是一个具有N个角度的序列，参数N的具体取值可以根据网络拓扑结 构的要求进行设置。进一步的，角度序列e。rfCT中的各个矩阵元素0。rfCT与前文所述的θΒαι之间存在 的关系如下G
wBCH °其中，(i = 1，……，N)表示角度序列θ order中的序号为i的矩阵元素。由此可知，角度序列θ。rfCT中所包含的角度元素的数量是在θ 的取值范围之 内，即当前智能天线阵的覆盖角度范围内根据具体的网络拓扑结构和计算精度要求进行选 择确定的，上述N值的具体取值并不影响本发明的保护范围。需要进一步指出的是，步骤S501和步骤S502描述的是智能天线阵的阵列响应 矢量的计算公式以及特定方向上的赋形权值的计算公式的确定流程，而步骤S503和步骤 S504则是生成预设的角度序列的流程，这两个流程之间没有必然的先后顺序，只是分别为 后续的步骤S505提供运算规则和参数的信息，因此，上述两个流程在本文中进行说明的先 后顺序，以及两个流程所对应的编号仅是为了便于说明而进行的标识，而不代表先后顺序， 优先执行其中的哪一流程对本发明的保护范围没有影响。步骤S505、初始化赋形权值θ )。S卩，将该智能天线阵的广播波束赋形权值所对应的数值θ )，初始化为wint( θ )
=[ο ο...ο]Η。步骤S506、计算角度序列θ order中的角度所对应的权值W(6i-)。具体的运算过程是依据上述的步骤S502中所确定的特定方向上的赋形权值 θ )的计算公式来进行，其中，θ的取值是依据上述的步骤S504中所确定的角度序列
θ order来进行选取。S卩，依据特定方向上的赋形权值θ )的计算公式计算θ order中的角度所对 应的方向上的赋形权值《(Θ)。步骤S507、将计算得到的赋形权值结果与当前的赋形权值 Wint ( θ )进行 累加。
Wlnt =Wmt +WfceJ步骤S508、判断当前计算的角度&在角度序列θ ^1ct中的序号i是否等于 0。_,中的角度总数量N。当
,的序号i不等于θ order中的角度总数量N，即小于N时，执行步骤S506，计 算下一个角度值所对应的权值；当的序号i等于θ order中的角度总数量N时，执行步骤S509，循环结束。步骤S509、确定当前的权值计算结果为广播波束权值。这时得到所需要的广播波束的权值为wBCH = Winto需要进一步指出的是，在上述的本发明实施例的描述中，所应用的字母标识或者 参数均是基于本专业领域中技术人员现有的撰写习惯或者常见规则而选取的，分别代表着 具体的技术含义，在此基础上，基于本发明实施例所提出的技术思想所做出的其他变化，以 及基于相同的技术含义更换字母标识或者参数所产生的其他变化同样属于本发明的保护 范围。本发明实施例的技术方案具有以下优点，因为采用了一种智能天线阵广播波束权 值的生成方法，使智能天线阵中广播波束权值的生成过程简单化、统一化，智能天线的制造 和配置过程中，无需再大量存储由于标准不统一而无法兼容的多个厂家的权值数据，达到 了减少数据存储空间的占用，降低系统实现过程中的数据设计和运算复杂度，提高系统生 成广播波束权值的效率的效果。为了进一步方便说明，在上述技术方案的基础上，本发明实施例进一步给出角度 序列θ order的选取示例，由于智能天线阵在很多情况下的高效率是基于上行链路和下行链 路的无线路径的对称性(无线环境和传输条件相同)而获得的，因此，本选取示例中的角度 选择同样根据对称原则进行，如下所示，为三扇区智能天线阵(即定向智能天线阵)中的角 度序列选取示例，根据对称选择原则，其中的各个角度取值相对于0角度对称。角度序列θ order的具体取值如下θ order = [-60 -46.5 -33 -28.875 -24.75 -20.625 -16.5 -12. 375-8. 25 -4.125 0 4.125 8.25 12.375 16.5 20.625 24.75 28.875 3346.5 60]。进一步的，基于上述的角度序列的选取，经过本发明实施例提出的技术方案所得 到的赋形权值处理后得到相应的广播波束赋形方向图如图7所示。该广播波束经过赋形处 理后，在+60°至-60°区间内的广播波束强度得到了明显的改善，形成主波束，而其余角 度则相应的进行减弱，避免了其余角度上的信号对于主波束的干扰，从而，能够更好的实现 智能天线阵的信号接收功能。其中，需要说明的是，广播波束参数在定向智能天线阵和全向智能天线阵的情 况下有所不同定向智能天线阵中分为水平面半功率波束宽度、广播波束增益、波束在 士60°边缘的功率电平下降；全向智能天线阵分为广播波束的平均增益和水平面方向图的 圆度指标。相应的，图7所示的广播波束赋形方向图，具体为定向智能天线阵状态下的水平 面半功率波束宽度(Half Power Beam Width, HPBff)示意图。需要进一步指出的是，上述的角度序列取值仅是本发明的一种优选实施例，在无线环境和传输条件不同，或网络结构有特殊设计需要的情况下，上述的角度序列θ。rfCT也可 以选择非对称的角度值，这样的调整同样属于本发明的保护范围。对应上述的本发明实施例所提出的一种智能天线阵广播波束权值的生成方法，本发明实施例进一步提出了一种智能天线阵广播波束权值的生成装置，其结构示意图如图8 所示，具体包括第一确定模块81，用于根据智能天线阵的阵列形式，确定该智能天线阵的阵列响应矢量的计算公式，具体包括数量获取子模块811，用于获取智能天线阵中的天线阵元数量；确定子模块812，与数量获取子模块811相连接，用于根据数量获取子模块811所 获取的天线阵元数量，确定智能天线阵中的天线阵元在特定方向上的阵列响应参数值的计 算公式。处理模块82，与第一确定模块81相连接，用于通过第一确定模块81所确定的阵列 响应矢量的计算公式，确定预设的角度序列中各角度的阵列响应矢量；生成模块83，与处理模块82相连接，用于通过处理模块82所确定的角度序列中各 角度的阵列响应矢量，生成智能天线阵的广播波束权值，具体包括初始子模块831，用于初始化智能天线阵列的赋形权值；处理子模块832，用于根据预设的角度序列中各角度的阵列响应矢量，确定角度序 列中各角度上所对应的赋形权值；累加子模块833，与初始子模块831和处理子模块832相连接，用于将初始子模块 831所初始化后的赋形权值分别与处理子模块832所确定的角度序列中各角度上所对应的 赋形权值进行循环累加；生成子模块834，与累加子模块833相连接，用于确定累加子模块833所进行的循 环累加全部完成后所生成的赋形权值，为智能天线阵的广播波束权值。进一步的，上述装置还包括第二确定模块84，与处理模块82相连接，用于生成上述的预设的角度序列，即用于确定生成该智能天线阵的广播波束权值的角度序列，其中，该模块具体包括信息获取子模块841，用于获取智能天线阵的类型和网络结构的信息；第一确定子模块842，与信息获取子模块841相连接，用于根据信息获取子模块841所获取的智能天线阵的类型和网络结构，确定智能天线阵的广播波束的覆盖角度范 围；第二确定子模块843，与第一确定子模块842相连接，用于根据第一确定子模块842所确定的智能天线阵的广播波束的覆盖角度范围，确定形成目标波束宽度所需要的角 度序列。进一步的，上述装置还包括第三确定模块85，与第一确定模块81相连接，用于根据第一确定模块81所确定的 智能天线阵的阵列响应矢量的计算公式，确定智能天线阵在特定方向上的赋形权值的计算 公式，然后，将该计算公式提供给处理模块82进行后续处理。上述模块可以分布于一个装置，也可以分布于多个装置。上述模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
本发明实施例的技术方案具有以下优点，因为采用了一种智能天线阵广播波束权 值的生成装置，使智能天线阵中广播波束权值的生成过程简单化、统一化，智能天线的制造 和配置过程中，无需再大量存储由于标准不统一而无法兼容的多个厂家的权值数据，达到 了减少数据存储空间的占用，降低系统实现过程中的数据设计和运算复杂度，提高系统生 成广播波束权值的效率的效果。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通 过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发 明的技术方案可以 以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储 介质(可以是⑶-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可 以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流 程并不一定是实施本发明所必须的。本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分 布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上 述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视本发明的保护范围。
权利要求
一种智能天线阵广播波束权值的生成方法，其特征在于，具体包括以下步骤根据智能天线阵的阵列形式，确定所述智能天线阵的阵列响应矢量的计算公式；通过所述阵列响应矢量的计算公式，确定预设的角度序列中各角度的阵列响应矢量；通过所述角度序列中各角度的阵列响应矢量，生成所述智能天线阵的广播波束权值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据智能天线阵的阵列形式，确定所述 智能天线阵的阵列响应矢量的计算公式，具体为根据所述智能天线阵中的天线阵元数量，确定所述智能天线阵在特定方向上的阵列响 应矢量的计算公式为 其中，Ka表示所述智能天线阵中的天线阵元总数量，θ表示所述特定方向在所述智能 天线阵所处的参照坐标系中所对应的角度值，ai( θ ) (i = 1，……，Ka)表示所述智能天线 阵中第i个天线阵元在特定方向θ上的阵列响应参数值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据智能天线阵的阵列形式，确定所述 智能天线阵的阵列响应矢量的计算公式之前，还包括确定所述智能天线阵中第i个天线阵元在特定方向θ上的阵列响应参数值ai( θ)的 计算公式为 进一步的，义其中，i表示所述智能天线阵中的天线阵元的序号，e表示数学常数，j表示虚数单位， λ表示信号波长，d表示所述智能天线阵中两各相邻的天线阵元之间的物理距离，c表示光 速，f表示信号频率。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据智能天线阵的阵列形式，确定所述 智能天线阵的阵列响应矢量的计算公式之后，还包括根据所述智能天线阵的阵列响应矢量的计算公式，确定所述智能天线阵在所述特定方 向θ上的赋形权值的计算公式为
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的角度序列，具体通过以下步骤生成根据所述智能天线阵的类型和网络结构，确定所述智能天线阵的广播波束的覆盖角度 范围；根据所述智能天线阵的广播波束的覆盖角度范围，确定所述形成目标波束宽度所需要 的角度序列
6.如权利要求1或4或5所述的方法，其特征在于，所述通过所述角度序列中各角度的 阵列响应矢量，生成所述智能天线阵的广播波束权值，具体为初始化所述赋形权值为Wint(Q) = [ο ο…o]H;根据所述角度序列中各角度的阵列响应矢量，确定所述角度序列中各角度上所对 应的赋形权值根据公式 将所述初始化后的赋形权值分别与所述角度序列中各角度上所对应的赋形权值进行N次循环累加；确定所述N次循环累加全部完成后所生成的赋形权值，为所述智能天线阵的广播波束权值Wbch。
7.一种智能天线阵广播波束权值的生成装置，其特征在于，具体包括第一确定模块，用于根据智能天线阵的阵列形式，确定所述智能天线阵的阵列响应矢 量的计算公 式；处理模块，与所述第一确定模块相连接，用于通过所述第一确定模块所确定的阵列响 应矢量的计算公式，确定预设的角度序列中各角度的阵列响应矢量；生成模块，与所述处理模块相连接，用于通过所述处理模块所确定的角度序列中各角 度的阵列响应矢量，生成所述智能天线阵的广播波束权值。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块，具体包括 数量获取子模块，用于获取所述智能天线阵中的天线阵元数量；确定子模块，与所述数量获取子模块相连接，用于根据所述数量获取子模块所获取的 天线阵元数量，确定所述智能天线阵中的天线阵元在特定方向上的阵列响应参数值的计算 公式。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括第二确定模块，与所述处理确定模块相连接，用于确定生成所述智能天线阵的广播波 束权值的角度序列。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块，具体包括 信息获取子模块，用于获取所述智能天线阵的类型和网络结构的信息；第一确定子模块，与所述信息获取子模块相连接，用于根据所述信息获取子模块所获 取的智能天线阵的类型和网络结构，确定所述智能天线阵的广播波束的覆盖角度范围；第二确定子模块，与所述第一确定子模块相连接，用于根据所述第一确定子模块所确 定的智能天线阵的广播波束的覆盖角度范围，确定所述形成目标波束宽度所需要的角度序 列。
11.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括第三确定模块，与所述第一确定模块相连接，用于根据所述第一确定模块所确定的智 能天线阵的阵列响应矢量的计算公式，确定所述智能天线阵在所述特定方向上的赋形权值 的计算公式。
12.如权利要求7至11中任意一项所述的装置，其特征在于，所述生成模块，具体包括初始子模块，用于初始化所述智能天线阵列的赋形权值；处理子模块，用于根据所述第二确定模块所确定的角度序列中各角度的阵列响应矢 量，确定所述角度序列中各角度上所对应的赋形权值；累加子模块，与所述初始子模块和所述处理子模块相连接，用于将所述初始子模块所 初始化后的赋形权值分别与所述处理子模块所确定的所述角度序列中各角度上所对应的 赋形权值进行循环累加； 生成子模块，与所述累加子模块相连接，用于确定所述累加子模块所进行的循环累加 全部完成后所生成的赋形权值，为所述智能天线阵的广播波束权值。
全文摘要
本发明实施例公开了一种智能天线阵广播波束权值的生成方法和装置，该方法具体包括以下步骤根据智能天线阵的阵列形式，确定所述智能天线阵的阵列响应矢量的计算公式；通过所述阵列响应矢量的计算公式，确定预设的角度序列中各角度的阵列响应矢量；通过所述角度序列中各角度的阵列响应矢量，生成所述智能天线阵的广播波束权值。通过应用本发明的技术方案，使智能天线阵中广播波束权值的生成过程简单化、统一化，智能天线的制造和配置过程中，无需再大量存储多个厂家的权值数据，达到了减少数据存储空间的占用，降低系统实现过程中的数据设计和运算复杂度，提高系统生成广播波束权值的效率的效果。
文档编号H04L1/06GK101848021SQ20091008015
公开日2010年9月29日 申请日期2009年3月24日 优先权日2009年3月24日
发明者刘龙山, 李传军 申请人:大唐移动通信设备有限公司