一种信号发射方法及信号发射装置与流程

本申请涉及通信领域，尤其涉及一种信号发射方法及信号发射装置。

背景技术：

随着通信技术的发展，用户对网络资源的需求也越来越大。为了满足不断增长的用户需求，如何扩大网络容量成为通信领域的重要课题。常见的扩大网络容量的方式主要集中在新增频谱、新增站点、新增多扇区组网或者采用劈裂天线。

经过劈裂天线的劈裂网络电路处理后，输入的小区信号可以映射到不同的物理天线。每个劈裂天线可以实现两个方向不同的波束，在基站的服务小区形成两个固定方位的扇区，相当于增加了小区内的扇区数量，因此能够提高网络容量。

与常规天线相比，劈裂天线增加了劈裂网络电路，结构更为复杂，制作成本更高，而且天线质量更大，对于天面承重有更高要求。另外，由劈裂天线产生扇区的方位固定，仅能适用于通用移动通信系统(universalmobiletelecommunicationssystem，umts)，不能满足长期演进(longtermevolution，lte)通信系统对的多输入多输出(multipleinputmultipleoutput，mimo)天线的要求，应用场景受到限制。

技术实现要素：

本申请提供了一种信号发射方法以及信号发射装置，能够通过常规的双极化天线扩大网络容量，能够适用于各种通信系统。

第一方面提供一种信号发射方法，包括：生成两个第一小区信号和两个第二小区信号；使用第一相位系数将一个第一小区信号移相得到第一移相信号，使用第二相位系数将另一个第一小区信号移相得到第二移相信号，使用第三相位系数将一个第二小区信号移相得到第三移相信号，使用第四相位系数将另一个第二小区信号移相得到第四移相信号；分别将第一移相信号调制为第一射频信号，将第二移相信号调制为第二射频信号，将第三移相信号调制为第三射频信号，将第四移相信号调制为第四射频信号；分别通过第一天线振子发射第一射频信号，通过第三天线振子发射第二射频信号，通过第二天线振子发射第三射频信号，通过第四天线振子发射第四射频信号。其中，第一小区信号和第二小区信号为同频信号，第一天线振子和第二天线振子属于第一双极化天线，第三天线振子和第四天线振子属于第二双极化天线，第一天线振子和第二天线振子具有不同的极化方向，第一天线振子和第三天线振子具有相同的极化方向，第二天线振子和第四天线振子具有相同的极化方向。

依此实施，通过两个双极化天线中两对具有相同极化方向的天线振子发射小区信号，能够形成至少两个不重合的同频扇区，扩大umts基站的网络容量。另外，对小区信号不进行移相时，其可以实现mimo天线功能，能够满足lte通信系统的要求。

在第一方面的一种可能的实现方式中，生成两个第一小区信号和两个第二小区信号具体为：生成第一小区信号和第二小区信号，将第一小区信号分路成两个第一小区信号，将第二小区信号分路成两个第二小区信号。本实施例提供了生成多个小区信号的一个可行方案，方案实施更具灵活性。

在第一方面的另一种可能的实现方式中，第一相位系数和第二相位系数的相位差值属于-120°～-80°，第三相位系数和第四相位系数的相位差值属于80°～120°。依此实施，根据第一小区信号形成的第一扇区和根据第二小区信号形成的第二扇区能够分别覆盖不同方位的地理区域，扇区重合部分较少，扇区间的干扰较弱。

进一步的，在第一方面的另一种可能的实现方式中，第一相位系数和第二相位系数的相位差值为-100°，第三相位系数和第四相位系数的相位差值为100°。

在第一方面的另一种可能的实现方式中，第一天线振子和第三天线振子的极化方向均为+45°，第二天线振子和第四天线振子的极化方向均为-45°。依此实施，第一小区信号和第二小区信号对其他扇区的噪声干扰较小，能够提高基站的网络通信质量。

在第一方面的另一种可能的实现方式中，第一天线振子的极化方向为水平方向，第二天线振子的极化方向为垂直方向。本实施例提供了通过另一种双极化天线发射小区信号，形成至少两个扇区的方法，方案实施更具灵活性。

第二方面提供一种信号发射装置，具有实现上述信号发射方法的功能。该功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。

第三方面提供一种基站，具有实现以上方面的信号发射方法的功能。该功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。

本申请的又一方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面的方法。

本申请的又一方面提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面的方法。

在本申请的实施例中，生成两个第一小区信号，第一小区信号经过移相和调制后，第一小区信号映射到两个天线振子上，形成第一射频信号和第二射频信号。相比未经移相的第一小区信号对应的波束，移相后的第一小区信号对应的波束方向会发生偏转。同理，移相后的第二小区信号对应的波束方向也会发生偏转。由于相位系数各不相同，因此第一小区信号对应的波束方向和第二小区信号对应的波束方向不会重合，从而形成不重合的两个同频扇区。随着扇区数量的增加，基站的网络容量也随之增加。由于本申请采用的是常规的双极化天线，对小区信号不进行移相时，其可以实现mimo天线功能，满足lte通信系统的要求。

附图说明

图1为现有劈裂天线的扇区示意图；

图2为本申请中基站的一个结构示意图；

图3为本申请中基站的另一个结构示意图；

图4为本申请中双极化天线的一个示意图；

图5为本申请实施例中信号发射方法的一个流程示意图；

图6为现有技术中4天线对应扇区的一个示意图；

图7为本申请实施例中第一小区信号在水平方向上的一个天线方向图；

图8为本申请实施例中45°极化天线的一个天线方向图；

图9为本申请实施例中第一小区信号从45°极化天线发射的一个天线方向图；

图10为本申请实施例中第二小区信号在水平方向上的一个天线方向图；

图11为本申请实施例中第二小区信号从45°极化天线发射的一个天线方向图；

图12为本申请实施例中信号发射装置的一个示意图。

具体实施方式

本申请的信号发射方法可应用于通信设备，下面的通信设备以基站为例，图2为基站的一个结构示意图，基站200包括基带单元(basebandunite，bbu)201、射频拉远单元(radioremoteunit，rru)202和天线203，bbu和rru202通过光纤连接，rru202和天线通过同轴电缆连接。rru202和天线203的数量均可以是一个或多个。

其中，bbu201可以包括处理器2011、存储器2012和网络接口2013，如图3所示。处理器2011、存储器2012和网络接口2013的数量可以是一个或多个。可以理解的是，bbu201还可以包括编解码器等。网络接口2013用于接收来自核心网设备的信令，或发送bbu产生的信令。

rru202可以包括数字中频模块、射频模拟模块、功率放大器和滤波器等。数字中频模块用于光传输的调制解调、数字变频、模拟数字信号转换等；射频模拟模块完成中频信号到射频信号的变换；功率放大器用于放大射频信号。

天线可以是垂直水平极化天线或±45°极化天线。每个双极化天线包括两个天线振子，两个天线振子的噪声干扰不大于-30db，一般两个天线振子的极化方向相互正交。图4为两个±45°极化天线的一个示意图，一个双极化天线包括天线振子1和天线振子2，另一个双极化天线包括天线振子3和天线振子4。天线振子1和天线振子3的极化方向均为-45°，天线振子2和天线振子4的极化方向均为+45°。具有相同极化方向的天线振子的相关性高，天线振子2和3的相关性较低，天线振子1和4的相关性最低。

通过调用存储器2012存储的操作指令和计算机程序，处理器2011可以生成两个第一小区信号和两个第二小区信号，第一小区信号和第二小区信号为同频信号；使用第一相位系数将一个第一小区信号移相得到第一移相信号，使用第二相位系数将另一个第一小区信号移相得到第二移相信号，使用第三相位系数将一个第二小区信号移相得到第三移相信号，使用第四相位系数将另一个第二小区信号移相得到第四移相信号；

rru202可以将第一移相信号调制为第一射频信号，将第二移相信号调制为第二射频信号，将第三移相信号调制为第三射频信号，将第四移相信号调制为第四射频信号；

第一天线振子2031，用于发送第一射频信号；第三天线振子2033，用于发送第二射频信号；第二天线振子2032，用于发射第三射频信号；第四天线振子2034，用于发射第四射频信号。

在一个可选实施例中，bbu还可以包括分路器；处理器还用于生成第一小区信号和第二小区信号；分路器用于将第一小区信号分路成两个第一小区信号，将第二小区信号分路成两个第二小区信号。

基于以上基站，本申请可以提供应用于双极化天线的一种信号发射方法，能够形成多个扇区，扩大基站的网络容量。

请参阅图5，本申请提供的信号发射方法的一个实施例包括：

步骤501、生成两个第一小区信号和两个第二小区信号，第一小区信号和第二小区信号为同频信号。

本实施例中，第一小区信号和第二小区信号可以是小区参考信号，如小区专用参考信号(cell-specificreferencesignal，c-rs)，用户专用参考信号(ue-specificreferencesignal，ue-rs)，多播单频网络(multicastbroadcastsinglefrequencynetwork，mbsfn)参考信号，位置参考信号(positioning-referencesignals，p-rs)及信道状态信息参考信号(channelstateinformation-referencesignals，csi-rs)。ue-rs也称为解调参考信号(demodulation-referencesignals，dm-rs)。

步骤502、使用第一相位系数将一个第一小区信号移相得到第一移相信号，使用第二相位系数将另一个第一小区信号移相得到第二移相信号，使用第三相位系数将一个第二小区信号移相得到第三移相信号，使用第四相位系数将另一个第二小区信号移相得到第四移相信号。

其中，第一相位系数、第二相位系数、第三相位系数和第四相位系数均不相同。记第一相位系数为θ1、第二相位系数为θ2、第三相位系数为θ3和第四相位系数为θ4。则计算第一移相信号和第二移相信号的路径相位差δθ的公式如下：δθ＝d*(sinθ)*360/λ。λ为波长，d为同极化天线振子之间的距离，θ为信号路径和天线法线之间的夹角，信号路径为接收端(如终端)到天线振子的直线路径。

步骤503、分别将第一移相信号调制为第一射频信号，将第二移相信号调制为第二射频信号，将第三移相信号调制为第三射频信号，将第四移相信号调制为第四射频信号。

步骤504、分别通过第一天线振子发射第一射频信号，通过第三天线振子发射第二射频信号，通过第二天线振子发射第三射频信号，通过第四天线振子发射第四射频信号。

其中，第一天线振子和第二天线振子属于第一双极化天线，第三天线振子和第四天线振子属于第二双极化天线，第一天线振子和第二天线振子具有不同的极化方向，第一天线振子和第三天线振子具有相同的极化方向，第二天线振子和第四天线振子具有相同的极化方向。

对于第一射频信号和第二射频信号，终端可以识别出以上两个射频信号由同一个基带信号(即第一小区信号)生成，终端收到信号的幅度为

其中，j为极坐标。

本实施例中，生成两个第一小区信号，第一小区信号经过移相和调制后，第一小区信号映射到两个天线振子上，形成第一射频信号和第二射频信号。相比未经移相的第一小区信号对应的波束，移相后的第一小区信号对应的波束方向会发生偏转。同理，移相后的第二小区信号对应的波束方向也会发生偏转。由于相位系数各不相同，因此第一小区信号对应的波束方向和第二小区信号对应的波束方向不会重合，从而形成不重合的两个扇区。随着扇区数量的增加，小区的网络资源(如码、功率)增加一倍，基站的网络容量也随之增加。

其次，由于本申请采用的是常规的双极化天线，对小区信号不进行移相时，其可以实现mimo天线功能，满足lte通信系统的要求。

基于图5所示实施例，在一个可选实施例中，步骤501具体可以为：生成第一小区信号和第二小区信号，将第一小区信号分路成两个第一小区信号，将第二小区信号分路成两个第二小区信号。在本实施例中，bbu还包括分路器，分路器可以将一个小区信号分路，得到两个上述小区信号。

基于图5所示实施例或可选实施例，在另一个可选实施例中，第一相位系数和第二相位系数的相位差值属于-120°～-80°，第三相位系数和第四相位系数的相位差值属于80°～120°。

可以理解的是，第一相位系数和第二相位系数的相位差可以是[-120°，-80°]中的任意一个值，例如-90°、-95°、-100°、-110°或-115°等。第三相位系数和第四相位系数的相位差可以是[80°，120°]中的任意一个值，例如90°、95°、100°、110°或115°等。

基于图5所示实施例或可选实施例，在另一个可选实施例中，第一天线振子的极化方向为+45°，第二天线振子的极化方向为-45°，第三天线振子的极化方向为+45°，第四天线振子的极化方向为-45°。或者，第一天线振子的极化方向为-45°，第二天线振子的极化方向为+45°，第三天线振子的极化方向为-45°，第四天线振子的极化方向为+45°。

基于图5所示实施例或可选实施例，在另一个可选实施例中，第一天线振子的极化方向和第三天线振子的极化方向均为水平方向，第二天线振子的极化方向和第四天线振子的极化方向为垂直方向。或者，第一天线振子的极化方向和第三天线振子的极化方向均为垂直方向，第二天线振子的极化方向和第四天线振子的极化方向为水平方向。

为便于理解，下面以一个具体应用场景对本申请实施例的信号发射方法进行详细说明：

记第一相位系数为θ1、第二相位系数为θ2、第三相位系数为θ3和第四相位系数为θ4。将第一小区信号对应的主瓣记为第一扇区，将第二小区信号对应的主瓣记为第二扇区。

按照现有技术不调整小区信号的相位，那么在小区信号在水平方向的天线方向图中，如果θ1＝θ2＝θ3＝θ4，那么原始扇区方向图如图6所示，角度区间包括340°～360°和0°～20°。可以理解的是，在天线方向图中360°和0°对应同一位置。

如果不考虑45°极化方向，那么当θ1-θ2＝-100°时，第一扇区相对于原始扇区向左偏转20°，第一扇区的角度大约为320°～360°，如图7所示。

当基站配置的天线为±45°极化天线时，45°极化天线的天线方向图如图8所示。由于第一小区信号经移相、调制后经45°极化天线发射，终端收到第一小区信号的天线方向图如图9所示，第一扇区的角度大约为320°～360°。从图9可以看出，第一小区信号从45°极化天线发射，能够降低对除了第一扇区之外的其他区域的信号强度，从而降低对其他扇区的噪声干扰。

如果不考虑45°极化方向，那么当θ3-θ4＝100°时，第二扇区相对于原始扇区向右偏转20°，第二扇区的角度大约为0°～40°，如图10所示。由于第二小区信号经移相、调制后经45°极化天线发射，终端收到第二小区信号的天线方向图如图11所示。第一扇区的角度大约为320°～360°，第二扇区的角度大约为0°～40°，第一扇区和第二扇区对应的方向不同，形成两个独立的扇区，由于扇区数量的增加一倍，小区的网络资源(如码、功率等)也增加一倍，基站的网络容量也随之增加。

请参阅图12，本申请提供一种信号发射装置1200，具有实现图5所示实施例或可选实施例中的信号发射方法的功能。信号发射装置1200的一个实施例包括：

信号生成单元1201、第一调相器1202、第二调相器1203、第三调相器1204、第四调相器1205、第一信号调制器1206、第二信号调制器1207、第三信号调制器1208、第四信号调制器1209、第一双极化天线和第二双极化天线，第一双极化天线包括第一天线振子1210和第二天线振子1212，第二双极化天线包括第三天线振子1211和第四天线振子1213；

信号生成单元1201，用于生成两个第一小区信号和两个第二小区信号，第一小区信号和第二小区信号为同频信号；

第一调相器1202，用于使用第一相位系数将信道生成单元1201生成的一个第一小区信号移相得到第一移相信号；

第二调相器1203，用于使用第二相位系数将信道生成单元1201生成的另一个第一小区信号移相得到第二移相信号；

第三调相器1204，用于使用第三相位系数将信道生成单元1201生成的一个第二小区信号移相得到第三移相信号；

第四调相器1205，用于使用第四相位系数将信道生成单元1201生成的另一个第二小区信号移相得到第四移相信号；

第一信号调制器1206，用于将第一调相器1202产生的第一移相信号调制为第一射频信号；

第二信号调制器1207，用于将第二调相器1203产生的第二移相信号调制为第二射频信号；

第三信号调制器1208，用于将第三调相器1204产生的第三移相信号调制为第三射频信号；

第四信号调制器1209，用于将第四调相器1205产生的第四移相信号调制为第四射频信号；

第一天线振子1210，用于发射第一信号调制器1206产生的第一射频信号；

第三天线振子1211，用于发射第二信号调制器1207产生的第二射频信号；

第二天线振子1212，用于发射第三信号调制器1208产生的第三射频信号；

第四天线振子1213，用于发射第四信号调制器1209产生的第四射频信号；

其中，第一天线振子1210和第二天线振子1212具有不同的极化方向，第一天线振子1210和第三天线振子1211具有相同的极化方向，第二天线振子1212和第四天线振子1213具有相同的极化方向。

在一个可选实施例中，信号生成单元1201具体用于生成第一小区信号和第二小区信号，将第一小区信号分路成两个第一小区信号，将第二小区信号分路成两个第二小区信号。

在另一个可选实施例中，第一相位系数和第二相位系数的相位差值属于-120°～-80°，第三相位系数和第四相位系数的相位差值属于80°～120°。

进一步的，第一相位系数和第二相位系数的相位差值为-100°，第三相位系数和第四相位系数的相位差值为100°。

在另一个可选实施例中，第一天线振子的极化方向为+45°，第二天线振子的极化方向为-45°。

在另一个可选实施例中，第一天线振子的极化方向为水平方向，第二天线振子的极化方向为垂直方向。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。

所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solidstatedisk，ssd))等。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的范围。