通过分布式天线阵列系统进行通信的方法及阵列系统与流程

文档序号:12662322
通过分布式天线阵列系统进行通信的方法及阵列系统与流程
本发明涉及无线通信领域,尤其涉及一种通过分布式天线阵列系统进行通信的方法及阵列系统。

背景技术:
随着无线通信技术以及相关服务的迅猛发展,人们对于可靠持续的高速无线宽带服务需求越来越高。按照现有评估,未来十年,人们对无线容量需求相对现在可能会有数十倍甚至上百倍的提升。为了应对这一挑战,一系列的旨在大幅提高无线网络容量与覆盖的新架构被提出。目前,应用最广泛的技术有异构网、分布式天线系统和高阶小区分裂等,使得无线网络的容量和覆盖都极为明显的得到了提高。其中,对于异构网技术来说,是通过在宏站覆盖范围内部署若干小站来提高无线网络的容量和覆盖。而对于高阶小区分裂技术来说,是通过对原小区的天线进行劈裂,实现覆盖容量的增强。而分布式天线系统技术来说,是一个由分布于某个建筑物内,专门用于提供室内无线覆盖的多个天线组成的网络,每个子天线单元需要部署在中心站点的远端,通过光纤连接。但是,现有技术中的异构网技术和分布式天线系统技术,都分别需要在规划中为小站或子天线单元选址,这使得工程实施较为麻烦。且小站和宏站之间需要大范围的光纤连接,中心站点和每个子天线单元之间也需要大范围的光纤连接,使得工程成本较高。而现有技术中的高阶小区分裂技术,由于容量的提升程度与可劈裂的小区数量相关,可分裂的小区越多,理论上容量越高,但小区分裂后会使得新引入的劈裂小区间的干扰,进而使得无线网络容量的提升不是很显著。

技术实现要素:
本发明的实施例提供一种分布式天线阵列系统以及通过分布式天线阵列系统进行通信的方法,能够减小分布式天线的部署成本,同时能够提升信号质量并降低干扰,进一步改善用户体验和提升网络容量。为达到上述目的,本发明的实施例采用如下技术方案:第一方面,本发明实施例提供了一种分布式天线阵列系统,所述天线阵列系统包括多只天线单元、射频资源池12、基带资源池13以及控制器14,所述多只天线单元和所述射频资源池12相连,所述射频资源池12还和所述基带资源池13相连,所述基带资源池13还和所述控制器14相连,所述多只天线单元包括宏站天线111和多只辅助天线;所述宏站天线111设置于所述宏站上,所述多只辅助天线分布设置于能够与宏站覆盖范围内的天线单元进行协作的位置;所述控制器14,用于根据所述宏站覆盖范围下的用户设备的信号状态,确定向所述用户设备提供服务的天线单元,并根据所述用户设备的收发能力,确定是否对所述用户设备进行多个天线协同传输及相应的传输模式,然后向所述基带资源池13发送向所述用户设备配置的天线资源信息,使得基带资源池13和射频资源池12控制配置的天线资源向所述用户设备提供通信服务;所述基带资源池13和所述射频资源池12,用于根据所述控制器14发送的配置的天线资源信息控制相应的天线单元向所述用户设备提供通信服务。在第一种可能的实现方式中,根据第一方面,所述用户设备的信号状态为所述用户设备到覆盖所述用户设备的天线单元的路损;或所述用户设备的信号状态为所述用户设备的下行接收功率;或所述用户设备的信号状态为所述天线单元接收所述用户设备发送的上行信号的接收功率。在第二种可能的实现方式中,结合第一种可能的实现方式,所述辅助天线为低轮廓天线或近端为大下倾角的天线。在第三种可能的实现方式中,结合第一种可能的实现方式,所述辅助天线为单列或双列极化天线。在第四种可能的实现方式中,结合第一方面或第一种可能的实现方法至第三种可能的实现方式,所述射频资源池12包括小功率射频资源池121和大功率射频资源池122。在第五种可能的实现方式中,结合第四种可能的实现方式,所述辅助天线设置于所述宏站周围100米内。第二方面,本发明实施例还提供了一种通过分布式天线阵列系统进行通信的方法,该方法包括:控制器根据宏站覆盖范围下的用户设备的信号状态,确定向所述用户设备提供服务的天线单元;所述控制器根据所述用户设备的收发能力,确定所述用户设备是否需要多个天线协同传输及相应的传输模式;所述控制器向所述用户设备配置天线资源,将所述配置的天线资源信息发送给所述基带资源池;所述基带资源池根据所述配置的天线资源,将所述配置的天线资源映射到对应的射频资源池的物理端口;所述射频资源池根据所述映射的物理端口,控制所述物理端口对应的天线单元向所述用户设备提供通信服务。在第一种可能的实现方式中,根据第二方面,所述天线单元包括宏站天线和多只辅助天线,所述多只辅助天线分布设置于能够与宏站覆盖范围内的天线单元进行协作的位置。在第二种可能的实现方式中,结合第二方面或第一种可能的实现方式,所述用户设备的信号状态为所述用户设备到覆盖所述用户设备的天线单元的路损;或所述用户设备的信号状态为所述用户设备的下行接收功率;或所述用户设备的信号状态为所述天线单元接收所述用户设备发送的上行信号的接收功率。在第三种可能的实现方式中,结合第二种可能的实现方式,所述辅助天线为低轮廓天线或近端为大下倾角的天线。在第四种可能的实现方式中,结合第二种可能的实现方式,所述辅助天线为单列或双列极化天线。在第五种可能的实现方式中,结合第二方面或第一种可能的实现方式至第四种可能的实现方式,所述射频资源池包括小功率射频资源池和大功率射频资源池。采用上述的分布式天线阵列系统,由于辅助天线设置于能够与宏站覆盖范围内的天线单元进行协作的位置,这使得辅助天线距离宏站较近,不需要大范围的光纤连接,从而降低了分布式天线阵列系统的部署成本,同时由于辅助天线设置于能够与宏站覆盖范围内的天线单元进行协作的位置,从而能够使得宏站范围内用户设备能够获得多个天线的协作传输服务,进而能够提升信号质量并降低干扰,进一步改善用户体验和提升网络容量。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术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为本发明实施例提供的一种分布式天线阵列系统示意图;图2为本发明实施例提供的另一种分布式天线系统结构示意图;图3为本发明实施例提供的分布式天线系统的一种覆盖范围示意图;图4为本发明实施例提供的分布式天线系统的另一覆盖范围示意图;图5为本发明实施例提供的分布式天线系统的又一覆盖范围示意图;图6为本发明实施例提供的通过分布式天线系统进行通信的方法流程示意图。具体实施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。实施例一、本发明实施例提供了一种分布式天线阵列系统,如图1所示,所述天线阵列系统包括多只天线单元、射频资源池12、基带资源池13以及控制器14。其中,所述多只天线单元分别和所述射频资源池12的相连,所述射频资源池12还与所述基带资源池13相连,所述基带资源池13还与所述控制器14相连。其中,所述多只天线单元如111、112A、112B和112C,天线单元111为宏站天线,天线单元112A、112B和112C为辅助天线。其中,所述多只天线单元分别可以采用馈缆线连接至射频资源池12。具体的,所述辅助天线可以采用低轮廓天线,具体参见图1所示的112B和112C天线。当然所述辅助天线具体还可以是单列或双列或多列的极化天线,具体见图1所示的112A天线。由于本发明实施例中采用的辅助天线以是低轮廓天线,如112B和112C,该天线的厚度可以小于40mm,这样天线单元112B和112C的轮廓厚度和体积重量可大为降低,便于挂墙隐蔽安装,使得在规划天线位置时选址容易,可以根据实际需要直接固定于建筑物上,不需要额外的开辟空间,使得工程实施容易。进一步的,所述辅助天线还可以为非等间距排列阵元的近端大下倾角的天线,用于保证垂直维度的覆盖,用于实现对宏站天线近端的协作。其中,所述宏站天线111设置于所述宏站上,所述多只辅助天线分布设置于能够与宏站覆盖范围内的天线单元进行协作的位置。之所以所述多只辅助天线分布设置于能够与宏站覆盖范围内的天线单元进行协作的位置,是因为若需要对宏站覆盖范围下的某一区域进行重点覆盖,所述辅助天线和宏站天线111之间需要进行协同传输,若所述宏站天线111和所述辅助天线距离较远,则导致所述宏站天线111和所述辅助天线的接收机接收用户设备的信号会的时间会明显不一致,这个时间差异会导致滞后的天线信号在频域各个载波上存在不同的相位旋转,且具体的相位旋转量会随载波位置的变化而变化,如果相位旋转量过大,用户设备信道估计会产生明显误差,从而两个天线单元之间则无法正常进行协同传输。当然两个辅助天线之间也可以进行协同传输,因为宏站天线111通常位于所述宏站的中心,在保证所有辅助天线能够和所述宏站天线111能够进行协同传输的情况下,那么所述任意两个辅助天线的距离也符合协同传输的要求。具体的,所述多只辅助天线具体可以分布设置于所述宏站周围100米内或者更远的位置。所述控制器14,用于根据所述宏站覆盖范围下的用户设备的信号状态,确定向所述用户设备提供服务的天线单元,并根据所述用户设备的收发能力,确定所述用户设备是否需要多个天线协同传输及相应的传输模式,然后向所述基带资源池发送向所述用户设备配置的天线资源信息,使得基带资源池13和射频资源池12控制配置的天线资源向所述用户设备提供通信服务。所述基带资源池13和所述射频资源池12,根据所述控制器14发送的配置的天线资源信息控制相应的天线单元向所述用户设备提供通信服务。其中,所述控制器14确定向所述用户设备提供服务的天线单元具体为确定所述天线单元的物理端口或逻辑端口。而天线单元的物理端口和逻辑端口可以不同,根据一定的映射规则,所述控制器可以将多根物理天线端口映射成一个或者数个逻辑发射端口,该过程对终端是透明的。这样在射频资源池12接收到所述控制器14发送的配置的天线资源信息后,所述配置的天线资源信息中包括了向所述用户设备提供服务的天线单元的信息,以及传输模式,所述射频资源池12根据所述配置的天线资源信息,控制相应的天线单元向所述用户设备提供服务。具体如图1所示,由于所述多只辅助天线分别设置于能够与宏站覆盖范围内的天线单元进行协作的位置,这样控制器14监控所述宏站覆盖范围下的用户设备UE1的信号状态,假设在线性域中,UE1对应基站最大具有4天线发射的信号处理能力,天线单元111和112A~112C都是一对双极化天线;假定UE1到天线单元的路损从小到大排序为:112B,112C,112A,111,那么UE1到天线单元112B的路损的倒数与112A/112C/111的路损的倒数总和的差值超过第一预设阈值,则确定112B向UE1的提供服务。由于所述UE1具有4天线发射的信号处理能力,所述控制器14依此继续判断112C是否也可以作为所述UE1的服务天线单元。若所述控制器14确定112C为所述UE1的服务天线单元,则控制器14确定向UE1进行112B和112C的协同传输,同时确定相应的传输模式,然后控制器14将112B和112C的天线资源配置给UE1,将所述配置的天线资源信息发送给所述基带资源池13。所述配置的天线资源信息包括112B和112C的天线端口,或112B和112C的逻辑端口,以及传输模式等信息。然后所述基带资源池13根据所述配置的天线资源信息,将所述112B和112C的逻辑端口映射到所述112B和112C的物理端口上,即映射到射频资源池12中112B和112C对应的物理端口上,所述射频资源池通过对应的端口控制天线112B和112C向所述用户设备提供协作服务。可选的,在线性域,所述控制器14确定向所述用户设备提供服务的天线单元时,还可以根据所述天线单元接收所述用户设备发送信号的接收功率,来确定向所述用户设备提供服务的天线单元。在当前UE接收处理能力的最大范围以内,所述天线单元的接收功率按照从大到小进行排序,若所述天线单元与所述天线单元排序后的其它天线单元的接收功率的和的比值超过第二预设阈值,所述控制器14确定所述天线单元为向所述用户设备提供服务的天线单元。可选的,在线性域,所述控制器14确定向所述用户设备提供服务的天线单元时,还可以根据所述用户设备的下行接收功率,来确定向所述用户设备提供服务的天线单元。在当前UE接收处理能力的最大范围以内,所述用户设备的接收多个天线单元的下行接收功率按照从大到小进行排序,若所述用户设备接收所述天线单元的下行接收功率与所述排序后的用户设备接收的其它天线单元的接收功率的和的比值超过第三预设阈值,所述控制器14确定所述天线单元为向所述用户设备提供服务的天线单元。当然,在非线性域,所述控制器14也可以根据所述用户设备的信号状态来确定向所述用户设备提供服务的天线单元,本发明实施例对此不再具体赘述。可选的,如图2所示,所述射频资源池12可以包括小功率射频资源池121和大功率射频资源池122。所述小功率射频资源池121和大功率射频资源池122的一端都分别和所述基带资源池13相连,另一端分别和相应的天线单元相连,而所述基带资源池13和所述控制器14相连。其中,所述小功率射频资源池121中包括小功率射频模块,所述大功率射频资源池122中包括大功率射频模块。所述大功率射频模块用于覆盖宏站的整体范围,而所述小功率射频模块用于覆盖重点区域。通常,小功率射频模块的功率小于5W,大功率射频模块的功率大于5W。基于以上的天线阵列系统,所述辅助天线发射的是零散波束,这样根据辅助天线分布的位置,能够使得整个宏站的覆盖效果不同。详细过程具体如下:如图3所示,宏站天线111覆盖了整个宏站的服务范围,而辅助天线分布设置在宏站的周围,对宏站的服务区域的某些区域进行覆盖,而由于辅助天线与相邻的天线能够进行协作,从而能够达到对重点区域进行重点覆盖的目的。如图4所示,宏站天线111覆盖了整个宏站的服务范围,而辅助天线为具有大下倾角的天线,该辅助天线的下倾角可设置为20度到30度之间,用于在宏站天线111近端提供垂直方向的重点覆盖,提升网络容量。对照来说,图3所述的辅助天线一般为下倾角较小(<20度),可以覆盖宏站的近端及远端,图4采用的是大下倾角天线,近端垂直覆盖,保证了垂直方向维度的覆盖。如图5所示,宏站天线111覆盖了整个宏站的服务范围,可能由于所需重点覆盖的区域距离宏站较远,辅助天线可以通过光纤连接拉远,以达到相对远距离重点区域的远端覆盖,而此时用于控制器14对所述宏站天线111和所述辅助天线进行集中式控制,对于设置在能够与所述宏站天线进行协作的位置外的辅助天线,可以进行控制干扰,从而能够提升网络性能。采用上述的分布式天线阵列系统,由于辅助天线设置于能够与宏站覆盖范围内的天线单元进行协作的位置,这使得辅助天线距离宏站较近,不需要大范围的光纤连接,从而降低了分布式天线阵列系统的部署成本,同时由于辅助天线设置于能够与宏站覆盖范围内的天线单元进行协作的位置,从而能够使得宏站范围内用户设备能够获得多个天线的协作传输服务,进而能够提升信号质量并降低干扰,进一步改善用户体验和提升网络容量。实施例二、本发明实施例提供了一种通过分布式天线阵列系统进行通信的方法,该方法基于实施例一提供的分布式天线阵列系统,具体的,如图1所示,所述天线阵列系统包括多只天线单元、射频资源池12、基带资源池13以及控制器14,所述多只天线单元和所述射频资源池12相连,所述射频资源池12还和所述基带资源池13相连,所述基带资源池13还和所述控制器14相连;所述多只天线单元如111、112A、112B和112C,天线单元111为宏站天线111,天线单元112A、112B和112C为辅助天线。其中,所述多只天线单元分别可以采用馈缆线连接至射频资源池12。具体的,所述辅助天线可以采用低轮廓天线,具体参见图1所示的112B和112C天线。当然所述辅助天线具体还可以是单列或双列或多列的极化天线,具体见图1所示的112A天线。由于本发明实施例中采用的辅助天线可以是低轮廓天线,如112B和112C,该天线的厚度可以小于40mm,这样天线单元112B和112C的轮廓厚度和体积重量可大为降低,便于挂墙隐蔽安装,使得在规划天线位置时选址容易,可以根据实际需要直接固定于建筑物上,不需要额外的开辟空间,使得工程实施容易。进一步的,所述辅助天线还可以为非等间距排列阵元的近端大下倾角的天线,用于保证垂直维度的覆盖,用于实现对宏站天线近端的协作。其中,所述宏站天线111设置于所述宏站上,所述多只辅助天线分布设置于能够与宏站覆盖范围内的天线单元进行协作的位置。之所以所述多只辅助天线分布设置于能够与宏站覆盖范围内的天线单元进行协作的位置,是因为若需要对宏站覆盖范围下的某一区域进行重点覆盖,所述辅助天线和宏站天线111之间需要进行协同传输,若所述宏站天线111和所述辅助天线距离较远,则导致所述宏站天线111和所述辅助天线的接收机接收用户设备的信号会的时间会明显不一致,这个时间差异会导致滞后的天线信号在频域各个载波上存在不同的相位旋转,且具体的相位旋转量会随载波位置的变化而变化,如果相位旋转量过大,用户设备信道估计会产生明显误差,从而两个天线单元之间则无法正常进行协同传输。当然两个辅助天线之间也可以进行协同传输,因为宏站天线111通常位于所述宏站的中心,在保证所有辅助天线能够和所述宏站天线111能够进行协同传输的情况下,那么所述任意两个辅助天线的距离也符合协同传输的要求。具体的,所述多只辅助天线具体可以分布设置于所述宏站周围100米内或者更远的位置。具体如图6所示,该方法包括:601、控制器根据所述宏站覆盖范围下的用户设备的信号状态,确定向所述用户设备提供服务的天线单元。其中,所述控制器14确定向所述用户设备提供服务的天线单元具体为确定所述天线单元的物理端口或逻辑端口。而天线单元的物理端口和逻辑端口可以不同,根据一定的映射规则,所述控制器可以将多根物理天线端口映射成一个或者数个逻辑发射端口,该过程对终端是透明的。具体如图1所示,由于所述多只辅助天线分别设置于能够与宏站覆盖范围内的天线单元进行协作的位置,这样控制器14能够监控所述宏站覆盖范围下的用户设备UE1的信号状态,假设在线性域中,UE1对应基站最大具有4天线发射的信号处理能力,天线单元111和112A~112C都是一对双极化天线;假定UE1到天线单元的路损从小到大排序为:112B、112C,112A,111,那么UE1到天线单元112B的路损的倒数与112A/112C/111的路损的倒数总和的差值超过第一预设阈值,则确定112B向UE1的提供服务。由于所述UE1具有4天线发射的信号处理能力,所述控制器14依此继续判断112C是否也可以作为所述UE1的服务天线单元。若所述控制器14确定112C为所述UE1的服务天线单元。可选的,在线性域,所述控制器14确定向所述用户设备提供服务的天线单元时,还可以根据所述天线单元接收所述用户设备发送信号的接收功率,来确定向所述用户设备提供服务的天线单元。若在当前UE接收处理能力的最大范围以内,所述天线单元的接收功率按照从大到小进行排序,若所述天线单元与所述天线单元排序后的其它天线单元的接收功率的和的比值超过第二预设阈值,所述控制器14确定所述天线单元为向所述用户设备提供服务的天线单元。可选的,在线性域,所述控制器14确定向所述用户设备提供服务的天线单元时,还可以根据所述用户设备的下行接收功率,来确定向所述用户设备提供服务的天线单元。在当前UE接收处理能力的最大范围以内,所述用户设备的接收多个天线单元的下行接收功率按照从大到小进行排序,若所述用户设备接收所述天线单元的下行接收功率与所述排序后的用户设备接收的其它天线单元的接收功率的和的比值超过第三预设阈值,所述控制器14确定所述天线单元为向所述用户设备提供服务的天线单元。当然,在非线性域,所述控制器14也可以根据所述用户设备的信号状态来确定向所述用户设备提供服务的天线单元,本发明实施例对此不再具体赘述。602、所述控制器根据用户设备的天线能力,确定用户设备是否需要多个天线协同传输。由于UE1有能力接收两个辅助天线发射的信号,则控制器14确定向UE1进行112B和112C的协同传输,同时确定相应的传输模式。603、所述控制器向所述用户设备配置天线资源,将所述配置的天线资源信息发送给所述基带资源池。控制器14在确定UE1需要进行协同传输时,将112B和112C的天线资源配置给UE1,并将所述配置的天线资源信息发送给所述基带资源池13。所述配置的天线资源信息包括112B和112C的天线物理端口,或112B和112C的逻辑端口,以及传输模式等信息。604、所述基带资源池根据所述配置的天线资源,将所述配置的天线资源映射到对应的射频资源池的物理端口。然后所述基带资源池13根据所述配置的天线资源信息,将所述112B和112C的逻辑端口映射到所述112B和112C的物理端口上,即映射到射频资源池12中112B和112C对应的物理端口上。605、所述射频资源池根据所述映射的物理端口,控制所述物理端口对应的天线单元向所述用户设备提供通信服务。可选的,如图2所示,所述射频资源池12可以包括小功率射频资源池121和大功率射频资源池122。所述小功率射频资源池121和大功率射频资源池122的一端都分别和所述基带资源池13相连,另一端分别和相应的天线单元相连,而所述基带资源池13和所述控制器14相连。其中,所述小功率射频资源池121中包括小功率射频模块,所述大功率射频资源池122中包括大功率射频模块。所述大功率射频模块用于覆盖宏站的整体范围,而所述小功率射频模块用于覆盖重点区域。通常,小功率射频模块的功率小于5W,大功率射频模块的功率大于5W。采用上述的分布式天线阵列系统,由于辅助天线设置于能够与宏站覆盖范围内的天线单元进行协作的位置,这使得辅助天线距离宏站较近,不需要大范围的光纤连接,从而降低了分布式天线阵列系统的部署成本,同时由于辅助天线设置于能够与宏站覆盖范围内的天线单元进行协作的位置,从而能够使得宏站范围内用户设备能够获得多个天线的协作传输服务,进而能够提升信号质量并降低干扰,进一步改善用户体验和提升网络容量。本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成,前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,执行包括上述方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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