专利名称：一种天线阵列及其信号处理方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种天线阵列及其信号处理方法。
背景技术：
为了增加蜂窝网通信的系统容量(频谱效率)，传统的做法是增加宏基站数量。但是考虑到运营商的成本，该方法受到诸多限制，例如在人口密集地区难以寻找合适基站地址(代价太高)，基站运营维护费用，硬件成本等。作为一种成本上的折衷方案，小蜂窝被大量部署。然而，小蜂窝只是宏蜂窝网络的覆盖和容量的补充，并不能取代宏蜂窝。目前，如何在不增加基站地址的条件下提高宏蜂窝的系统容量依然是业界关注的焦点之一。现有的蜂窝网系统中，每一个基站侧的天线阵列单元有如下两个特点
I.同构天线，即天线特性是一样的，所述天线特性包括天线方向性，例如半功率波束宽度等；2.固定天线，即天线的位置/方向性是固定的。例如典型的三扇区系统，除非人工调整，天线阵列的覆盖方向是不变的。然而扇区化天线的部署加重了扇区边界的用户设备(UE)所受到的邻扇区的干扰。协调多点(CoMP)技术理论上可以尽量减少小区间干扰，但是由于协同(非服务)小区在协同UE方向天线增益较低，因此存在如下问题I.协同UE接收到的来自协同(非服务)小区的信号功率较低；2.协同(非服务)小区很难获得准确的下行信道状态信息(CSI)，影响了多输入多输出(MMO)技术的应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种天线阵列及其信号处理方法，以增加UE的接收功率，降低小区间干扰水平。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种天线阵列，该天线阵列由具有不同天线特性的异构天线构成，所述天线特性包括天线方向性、发射功率；其中，具有不同天线方向性的天线阵列用于发送不同的下行信号；具有不同发射功率的天线阵列用于发送不同的下行信号。具有不同天线方向性的天线阵列中，半功率波束宽度相对宽的天线阵列用于发送特定的小区信号；半功率波束宽度相对窄的天线阵列用于发送特定的用户设备UE信号；和/或，具有不同发射功率的天线阵列中，大功率发射天线阵列用于发送特定的小区信号；小功率发射天线阵列用于发送特定的UE信号。所述天线阵列中的定向天线主瓣的水平和/或垂直方向方向角，能够根据基站覆盖范围内UE的分布进行调整。
所述天线阵列中的异构活动天线的水平和/或垂直方向角，能够根据UE的分布进行电动调整。所述天线阵列中的异构固定天线和所述异构活动天线处在不同的水平面上，支持360度的水平方向角调整；或，所述天线阵列中的异构固定天线和所述异构活动天线处在相同的水平面上，支持小角度的水平方向角调整。异构固定天线处于同一个水平面；异构活动天线分为几组，各组处于同一个水平面。一种天线阵列的信号处理方法，该天线阵列由具有不同天线特性的异构天线构成，所述天线特性包括天线方向性、发射功率；所述方法包括具有不同天线方向性的天线 阵列发送不同的下行信号；具有不同发射功率的天线阵列发送不同的下行信号。具有不同天线方向性的天线阵列发送不同的下行信号的方法为具有不同天线方向性的天线阵列中，半功率波束宽度相对宽的天线阵列发送特定的小区信号；半功率波束宽度相对窄的天线阵列发送特定的UE信号；具有不同发射功率的天线阵列发送不同的下行信号的方法为具有不同发射功率的天线阵列中，大功率发射天线阵列发送特定的小区信号；小功率发射天线阵列发送特定的UE信号。该方法还包括根据基站覆盖范围内UE的分布，调整所述天线阵列中的定向天线主瓣的水平和/或垂直方向方向角。该方法还包括根据UE的分布，电动调整所述天线阵列中的异构活动天线的水平和/或垂直方向角。所述天线阵列中的异构固定天线和所述异构活动天线处在不同的水平面上，支持360度的水平方向角调整；或，所述天线阵列中的异构固定天线和所述异构活动天线处在相同的水平面上，支持小角度的水平方向角调整。异构固定天线处于同一个水平面；异构活动天线分为几组，各组处于同一个水平面。需要说明的是，所述相对宽的天线阵列可以对应于360度的全向天线，或120度的扇区化天线；所述相对窄的天线阵列可以对应于15度或30度的定向天线。本发明能够在不增加基站地址的条件下有效提高系统容量，可以在与现有系统兼容的同时增加UE的接收功率，同时降低小区间干扰水平；还可以消除小区边界的干扰，尤其提高小区边缘UE的通信质量。
图I为本发明一实施例的异构天线部署示意图；图2为本发明另一实施例的异构天线部署示意图；图3为本发明实施例的异构固定天线与异构活动天线的比较示意图4为本发明实施例的固定三维天线与活动三维天线的比较示意图；图5为本发明一实施例的异构活动天线构造示意图；图6为本发明另一实施例的异构活动天线构造示意图；图7为本发明实施例的天线方向角调整流程图；图8为本发明实施例中天线阵列处理信号的流程简图。
具体实施例方式在实际应用中，可以使用具有不同天线特性的异构天线构成天线阵列(如基站天线阵列)，所述天线特性包括天线方向性(如半功率波束宽度)、发射功率等。具有不同天线方向性的天线阵列可以发送不同的下行信号；如半功率波束宽度相对宽的天线阵列发送特定的小区信号，以标示小区范围；半功率波束宽度相对窄的天线发送特定的UE信号，以提高频谱效率。具有不同发射功率的天线阵列可以发送不同的下行信号；如大功率发射天线阵列发送特定的小区信号；小功率发射天线发送特定的UE信号。图I和图2是异构天线的两个示例。图I中，全向天线发送特定的小区下行信号，例如同步/广播信道，系统信息，小区参考符号等。全向天线决定了小区的覆盖范围。定向天线可以进一步把小区划分成多个(如6个)区域。由一组定向天线为一个区域的UE服务，即发送特定的UE下行数据。和同构天线相比(例如6组扇区化天线把六边形区域划分成6个小区)，异构天线同样能够在数据信道上获得小区分裂增益。异构天线可以采用天线选择，例如对于没有活动UE的扇区，则对应的天线可以不工作而把功率转移到工作的天线上。此外，异构天线可以具有更窄的半功率波束宽度从而获得更大的定向天线增益。异构天线和同构天线的区别如表I所示。
权利要求
1.一种天线阵列，其特征在于，该天线阵列由具有不同天线特性的异构天线构成，所述天线特性包括天线方向性、发射功率；其中， 具有不同天线方向性的天线阵列用于发送不同的下行信号；具有不同发射功率的天线阵列用于发送不同的下行信号。
2.根据权利要求I所述的天线阵列，其特征在于， 具有不同天线方向性的天线阵列中，半功率波束宽度相对宽的天线阵列用于发送特定的小区信号；半功率波束宽度相对窄的天线阵列用于发送特定的用户设备UE信号；和/或， 具有不同发射功率的天线阵列中，大功率发射天线阵列用于发送特定的小区信号；小功率发射天线阵列用于发送特定的UE信号。
3.根据权利要求I或2所述的天线阵列，其特征在于，所述天线阵列中的定向天线主瓣的水平和/或垂直方向方向角，能够根据基站覆盖范围内UE的分布进行调整。
4.根据权利要求I或2所述的天线阵列，其特征在于，所述天线阵列中的异构活动天线的水平和/或垂直方向角，能够根据UE的分布进行电动调整。
5.根据权利要求4所述的天线阵列，其特征在于， 所述天线阵列中的异构固定天线和所述异构活动天线处在不同的水平面上，支持360度的水平方向角调整；或， 所述天线阵列中的异构固定天线和所述异构活动天线处在相同的水平面上，支持小角度的水平方向角调整。
6.根据权利要求5所述的天线阵列，其特征在于， 异构固定天线处于同一个水平面；异构活动天线分为几组，各组处于同一个水平面。
7.一种天线阵列的信号处理方法，其特征在于，该天线阵列由具有不同天线特性的异构天线构成，所述天线特性包括天线方向性、发射功率；所述方法包括具有不同天线方向性的天线阵列发送不同的下行信号；具有不同发射功率的天线阵列发送不同的下行信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于， 具有不同天线方向性的天线阵列发送不同的下行信号的方法为 具有不同天线方向性的天线阵列中，半功率波束宽度相对宽的天线阵列发送特定的小区信号；半功率波束宽度相对窄的天线阵列发送特定的UE信号； 具有不同发射功率的天线阵列发送不同的下行信号的方法为 具有不同发射功率的天线阵列中，大功率发射天线阵列发送特定的小区信号；小功率发射天线阵列发送特定的UE信号。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，该方法还包括 根据基站覆盖范围内UE的分布，调整所述天线阵列中的定向天线主瓣的水平和/或垂直方向方向角。
10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，该方法还包括 根据UE的分布，电动调整所述天线阵列中的异构活动天线的水平和/或垂直方向角。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于， 所述天线阵列中的异构固定天线和所述异构活动天线处在不同的水平面上，支持360度的水平方向角调整；或，所述天线阵列中的异构固定天线和所述异构活动天线处在相同的水平面上，支持小角度的水平方向角调整。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于， 异构固定天线处于同一个水平面；异构活动天线分为几组，各组处于同一个水平面。
全文摘要
本发明公开了一种天线阵列及其信号处理方法，所述天线阵列由具有不同天线特性的异构天线构成，所述天线特性包括天线方向性、发射功率；其中，具有不同天线方向性的天线阵列能够发送不同的下行信号；具有不同发射功率的天线阵列能够发送不同的下行信号。本发明能够在不增加基站地址的条件下有效提高系统容量，可以在与现有系统兼容的同时增加UE的接收功率，同时降低小区间干扰水平；还可以消除小区边界的干扰，尤其提高小区边缘UE的通信质量。
文档编号H01Q21/24GK102882568SQ20121036136
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者张晓博 申请人:中兴通讯股份有限公司