扇区配置方法及装置、系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了扇区配置方法及装置、系统，其中，该系统包括：柱面天线阵列，波束预处理模块，收发信机组模块和基带模块；所述柱面天线阵列，用于输出N个同极化的初始波束,N≥3，以实现360度全向覆盖；所述波束预处理模块，用于对所述柱面天线阵列输出的所述N个同极化的初始波束进行波束赋形，得到M个初始扇区，2≤M≤N；所述收发信机组模块，用于将所述M个初始扇区的信号发送给所述基带模块；所述基带模块，用于根据用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到Ｋ个物理扇区，1≤K<M，可以实现扇区的灵活配置。
【专利说明】扇区配置方法及装置、系统
【技术领域】
[0001 ] 本发明实施例涉及通信【技术领域】，尤其涉及一种扇区配置方法及装置、系统。
【背景技术】
[0002]随着移动通信用户体验标准的日益提高，蜂窝组网技术需要与天线技术相结合才能满足广大移动通信用户的需求。传统的3扇区或者6扇区通常由3至6个面板状基站天线产生。如果要进行扇区调整，就必须在站点上对基站天线进行人工设置，扇区调整不灵活。
[0003]现有技术的天线系统，巴特勒(Butler)矩阵作为连接双极化的波束端口与阵元的馈电网络，对天线阵元进行波束赋形以及扇区调整，若需要提高波束赋形能力和扇区调整的灵活度，则需要同时增加天线阵元数目和Butler矩阵的端口数目，大大增加了系统复杂度、成本，以及Butler矩阵带来的插损,此外，导致了由于Butler矩阵的级联结构特点引起的天线系统带宽变窄的问题。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种扇区配置方法及装置、系统，不但能够解决现有的天线系统存在的扇区调整灵活性差的问题，还能够降低系统复杂度和成本，提升系统性能。
[0005]第一方面，提供一种扇区配置系统，包括:柱面天线阵列，波束预处理模块，收发信机组模块和基带模块；所述柱面天线阵列，用于输出N个同极化的初始波束，N > 3，以实现360度全向覆盖；所述波束预处理模块，用于对所述柱面天线阵列输出的所述N个同极化的初始波束进行波束赋形，得到M个初始扇区，2;所述收发信机组模块，用于将所述M个初始扇区的信号发送给所述基带模块；所述基带模块，用于根据所述M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到K个物理扇区，I < K〈M。
[0006]结合第一方面，在第一方面的第一种实现方式中，所述柱面天线阵列包括N列天线阵元；所述N列天线阵元彼此平行，在空间上形成闭合柱面；所述N列天线阵元中的每列天线阵元中天线阵元的数目大于或等于I ;所述N列天线阵元中的每个天线阵元为定向天线，所述每个天线阵元的辐射方向沿所述形成的闭合柱面法向向外；所述N列天线阵元中的每列天线阵元中的各个天线阵元之间用功分馈电网络连接。
[0007]结合第一方面的第一种实现方式，在第一方面的第二种实现方式中，若所述每个天线阵元为双极化定向天线，则所述N列天线阵元中的每列天线阵元包括第一天线端口和第二天线端口 ；所述第一天线端口为第一极化状态的天线端口，所述第二天线端口为第二极化状态的天线端口 ；所述第一天线端口对应第一极化状态的初始波束；所述第二天线端口对应第二极化状态的初始波束。
[0008]结合第一方面的第二种实现方式，在第一方面的第三种实现方式中，所述波束预处理模块具体用于:对所述柱面天线阵列输出的N个所述第一极化状态的初始波束进行波束赋形，得到M个第一极化状态的初始扇区；和对所述柱面天线阵列输出的N个所述第二极化状态的初始波束进行波束赋形，得到M个第二极化状态的初始扇区。
[0009]结合第一方面的第三种实现方式，在第一方面的第四种实现方式中，所述基带模块具体用于:
[0010]根据所述第一极化状态的M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述第一极化状态的M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到所述第一极化状态的K个物理扇区；和
[0011]根据所述第二极化状态的M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述第二极化状态的M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到所述第二极化状态的K个物理扇区。 [0012]结合第一方面的第二种实现方式或第三种实现方式或第四种实现方式，在第一方面的第五种实现方式中，所述波束预处理模块包含2 X N个天线连接端口和2 XM个初始扇区连接端口，所述2 X N个天线连接端口分别与所述柱面天线阵列的N个所述第一天线端口和N个所述第二天线端口连接；所述收发信机组模块包含2XM个收发信机组件，所述2XM个收发信机组件通过射频通道分别与所述2XM个初始扇区连接端口连接，实现信号收发；所述收发信机组模块与所述基带模块通过光缆或集束电缆连接。
[0013]结合第一方面的第一种实现方式，在第一方面的第六种实现方式中，若所述每个天线阵元为单极化定向天线，则所述N列天线阵元中的每列天线阵元包括一个第三天线端□。
[0014]结合第一方面的第六种实现方式，在第一方面的第七种实现方式中，所述波束预处理模块包含N个天线连接端口和M个初始扇区连接端口，所述N个天线连接端口分别与所述柱面天线阵列的N个所述第三天线端口连接；所述收发信机组模块包含M个收发信机组件，所述M个收发信机组件通过射频通道分别与所述M个初始扇区连接端口连接，实现信号收发；所述收发信机组模块与所述基带模块通过光缆或集束电缆连接。
[0015]结合第一方面的上述任一种实现方式，在第一方面的第八种实现方式中，所述波束预处理模块为无源网络。
[0016]第二方面，提供一种扇区配置方法，包括:对柱面天线阵列输出的N个同极化的初始波束进行波束赋形，在所述柱面天线阵列的360度全向覆盖区内得到M个初始扇区，2 ^ M ^ N, N ^ 3 ;根据所述M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到K个物理扇区，I ( K〈M。
[0017]结合第二方面，在第二方面的第一种实现方式中，所述柱面天线阵列具体包括:N列天线阵元，且所述N列天线阵元彼此平行，在空间上形成闭合柱面；所述N列天线阵元中的每列天线阵元中天线阵元的数目大于或等于I;所述N列天线阵元中的每个天线阵元为定向天线，所述每个天线阵元的辐射方向沿所述形成的闭合柱面法向向外；所述N列天线阵元中的每列天线阵元中的各个天线阵元之间用功分馈电网络连接。
[0018]结合第二方面的第一种实现方式，在第二方面的第二种实现方式中，若所述每个天线阵元为双极化定向天线，则所述N列天线阵元中的每列天线阵元包括第一天线端口和第二天线端口 ；所述第一天线端口为第一极化状态的天线端口，所述第二天线端口为第二极化状态的天线端口 ；所述第一天线端口对应第一极化状态的初始波束；所述第二天线端口对应第二极化状态的初始波束。
[0019]结合第二方面的第二种实现方式，在第二方面的第三种实现方式中，所述对柱面天线阵列输出的N个同极化的初始波束进行波束赋形，得到M个初始扇区，包括:对所述柱面天线阵列输出的N个所述第一极化状态的初始波束进行波束赋形，得到M个第一极化状态的初始扇区；和对所述柱面天线阵列输出的N个所述第二极化状态的初始波束进行波束赋形，得到M个第二极化状态的初始扇区。
[0020]结合第二方面的第三种实现方式，在第二方面的第四种实现方式中，所述根据所述M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到K个物理扇区，包括:根据所述第一极化状态的M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述第一极化状态的M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到所述第一极化状态的K个物理扇区；和根据所述第二极化状态的M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述第二极化状态的M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到所述第二极化状态的K个物理扇区。
[0021]结合第二方面的第一种实现方式，在第二方面的第五种实现方式中，若所述柱面天线阵列中的每个天线阵元为单极化定向天线，则所述N列天线阵元中的每列天线阵元包括一个第三天线端口。
[0022]第三方面，提供一种扇区配置装置，包括:第一设置模块，用于对柱面天线阵列输出的N个同极化的初始波束进行波束赋形，在所述柱面天线阵列的360度全向覆盖区内得到M个初始扇区，2 < M ^ N, N ^ 3 ;第二设置模块，用于根据所述M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到K个物理扇区，I ( K〈M。
[0023]结合第三方面，在第三方面的第一种实现方式中，所述柱面天线阵列包括:N列天线阵元，且所述N列天线阵元彼此平行，在空间上形成闭合柱面；所述N列天线阵元中的每列天线阵元数目大于或等于I ;所述N列天线阵元中的每个天线阵元为定向天线，所述每个天线阵元的辐射方向沿所述形成的闭合柱面法向向外；所述N列天线阵元中的每列天线阵元中的各个天线阵元之间用功分馈电网络连接。
[0024]结合第三方面的第一种实现方式，在第三方面的第二种实现方式中，若所述N列天线阵元中每个天线阵元为双极化定向天线，则所述N列天线阵元中的每列天线阵元包括第一天线端口和第二天线端口 ；所述第一天线端口为第一极化状态的天线端口，所述第二天线端口为第二极化状态的天线端口 ；所述第一天线端口对应第一极化状态的初始波束；所述第二天线端口对应第二极化状态的初始波束。
[0025]结合第三方面的第二种实现方式，在第三方面的第三种实现方式中，所述第一设置模块具体用于:对所述柱面天线阵列输出的N个所述第一极化状态的初始波束进行波束赋形，在所述柱面天线阵列的360度全向覆盖区内得到M个第一极化状态的初始扇区；和对所述柱面天线阵列输出的N个所述第二极化状态的初始波束进行波束赋形，在所述柱面天线阵列的360度全向覆盖区内得到M个第二极化状态的初始扇区。
[0026]结合第三方面的第三种实现方式，在第三方面的第四种实现方式中，所述第二设置模块具体用于:根据所述第一极化状态的M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述第一极化状态的M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到所述第一极化状态的K个物理扇区；和根据所述第二极化状态的M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述第二极化状态的M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到所述第二极化状态的K个物理扇区。
[0027]结合第三方面的第一种实现方式，在第三方面的第五种实现方式中，
[0028]若所述柱面天线阵列中的每个天线阵元为单极化定向天线，则所述N列天线阵元中的每列天线阵元包括一个第三天线端口。
[0029]本发明实施例的系统采用波束预处理模块对柱面天线阵列输出的N (大于或等于3)个同极化的初始波束进行波束赋形，可以将天线阵列360度全向覆盖区分成M个初始扇区，2 < M < N ;采用基带单元根据所述M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到K个物理扇区，I <K〈M，实现了扇区的灵活配置；此外，本实施例系统中不需要增加Butler矩阵的端口数目，因此，不会增加系统复杂度以及Butler矩阵带来的插损，从而降低了系统复杂度和成本，提升系统性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为本发明一实施例提供的扇区配置系统的结构示意图；
[0032]图2为本发明实施例所述的柱面天线阵列排布的俯视图；
[0033]图3为本发明实施例所述的柱面天线阵列排布的三维视图；
[0034]图4为本发明实施例所述的M个初始扇区的示意图；
[0035]图5为本发明实施例所述的K个物理扇区的示意图；
[0036]图6为本发明另一实施例提供的扇区配置方法的流程示意图；
[0037]图7为本发明另一实施例提供的扇区配置系统的结构示意图；
[0038]图8为图7所示实施例产生的初始波束方向示意图；
[0039]图9为图7所示实施例产生的初始扇区的示意图；
[0040]图10图7所不实施例广生的物理扇区的不意图；
[0041]图11为本发明另一实施例提供的扇区配置系统的结构示意图；
[0042]图12为图11所示实施例产生的初始扇区的示意图；
[0043]图13为图11所不实施例广生的物理扇区的不意图；
[0044]图14为图11所不实施例广生的另一物理扇区的不意图；
[0045]图15为本发明另一实施例提供的扇区配置装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0046]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
[0047]本发明的技术方案，可以应用于各种无线通信系统，例如:全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications, GSM)、通用分组无线业务(General PacketRadio Service, GPRS)系统、码分多址(Code Division Multiple Access, CDMA)系统、CDMA2000 系统、宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access, WCDMA)系统、长期演进(Long Term Evolution, LTE)系统或全球微波接入互操作性(WorldInteroperability for Microwave Access, WiMAX)系统等。
[0048]图1为本发明一实施例提供的扇区配置系统的结构示意图，如图1所示，本实施例的扇区配置系统包括:柱面天线阵列11，波束预处理模块12，收发信机组模块13和基带模块14，具体如下所述。
[0049]柱面天线阵列11，用于输出N个同极化的初始波束，N≥3，以实现360度全向覆盖。
[0050]波束预处理模块12，用于对柱面天线阵列11输出的N个同极化的初始波束进行波束赋形，得到M个初始扇区，2 ^ N0
[0051]例如，波束预处理模块12将柱面天线阵列11的360度范围内全向覆盖区分成M个初始扇区。
[0052]可选地，波束预处理模块12可以由模拟功分馈电网络组成，具体可以包含合路器、功分器、移相器和传输线等微波器件，产生M个初始扇区，使得波束赋形不需要受限于数字波束赋形系统以及校正网络的复杂度。波束赋形处理属于现有技术，此处不再赘述。
[0053]其中，波束预处理模块12优选为无源网络。
[0054]收发信机组模块13，用于将M个初始扇区的信号发送给基带模块14。
[0055]其中，收发信机组模块13还可以用于将基带模块14产生的基带信号转化为射频信号，传输给波束预处理模块12。
[0056]基带模块14，用于根据M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到K个物理扇区，I ( K〈M。
[0057]其中，网络规划参数可以包括以下一种或多种:时间段参数，负载门限，信号电平或质量门限，以及为满足运营商布网要求设置的合并或解合并指示参数；网络规划属于现有技术，考虑因素比较多，此处不予限制。
[0058]例如，当系统运行时间满足该时间段参数指示的时间段时，对M个初始扇区中的至少两个相邻的初始扇区进行合并；其中，对于办公楼宇覆盖场景，该时间段参数可以设置为O点至4点，也可以根据具体话务情况设置其它话务量较少的时间段参数。再例如，当M个初始扇区中部分初始扇区的覆盖区域是特殊的地理状况，如海滨，地域广阔的草原等，则可以对该部分初始扇区进行合并，通过外设输入合并指示参数，指示该部分覆盖特殊地理区域的初始扇区合并为一个物理扇区，此处不再一一列举。
[0059]其中，基带模块14具体可以根据收发信机组模块13发送的M个初始扇区的信号来确定M个初始扇区的用户设备分布情况，即每个初始扇区的用户设备数量，然后在根据确定的M个初始扇区中用户设备的分布情况来确定是否需要对M个初始扇区中的至少两个相邻扇区合并。例如，当M个扇区中存在两个相邻扇区的用户设备数量小于预设的第一门限值，则将这两个扇区合并为一个物理扇区。进一步地，也可以将M个初始扇区的用户设备分布情况与网络规划参数相结合来对M个扇区进行合并，例如，若已经将M个扇区进行合并得到K个物理扇区，且网络规划参数为时间段参数时，则当统计M个扇区中用户设备分布情况满足预设条件，并且系统运行时间满足时间段参数，对M个初始扇区重新合并，得到Kl个物理扇区。
[0060]需要说明的是，当M个初始扇区中存在部分扇区合并时，则该部分扇区的用户设备分布情况可以通过合并后的物理扇区的用户设备分布情况估算，例如，按比例进行分配，或者将合并后的物理扇区的用户设备分布情况分别作为合并的初始扇区的话务分布情况，此处不予限制；此外，多个初始扇区合并为一个物理扇区时，基带模块14可以在该多个初始扇区中采用相同的频率发送相同的信号，在节省频段资源的同时增大了物理扇区的覆盖范围。
[0061]可选地，柱面天线阵列11包括N列天线阵元，所述N列天线阵元彼此平行，在空间上形成闭合柱面；所述N列天线阵元中的每列天线阵元中天线阵元的数目大于或等于1，且每个天线阵元为定向天线，所述每个天线阵元的辐射方向沿所述形成的闭合柱面法向向外；所述N列天线阵元中的每列天线阵元中的各个天线阵元之间用功分馈电网络连接。进一步地，N列天线阵元等间距均匀排布，有利于N列天线阵元的各向同性。
[0062]其中，上述闭合柱面可以为闭合圆柱面，也可以为闭合棱柱面，此处不予限制。例如，在本发明的一个可选的实施方式中，图2为本发明实施例所述的柱面天线阵列排布的俯视图，图3为本发明实施例所述的柱面天线阵列排布的三维视图，其中，图2和图3中所示的柱面天线阵列为闭合圆柱面，且N列天线阵元彼此平行，等间距排布。
[0063]再例如，在本发明的另一个可选的实施方式中，柱面天线阵列为闭合棱柱面，且N列天线阵元彼此平行。
[0064]可选地，若N列天线阵元中每个天线阵元为双极化定向天线，则N列天线阵元中的每列天线阵元包括第一天线端口和第二天线端口；
[0065]所述第一天线端口为第一极化状态的天线端口，所述第二天线端口为第二极化状态的天线端口；
[0066]所述N个第一天线端口中的每个第一天线端口对应第一极化状态的初始波束；
[0067]所述N个第二天线端口中的每个第二天线端口对应第二极化状态的初始波束。
[0068]具体地，N个同极化的初始波束包括N个第一极化状态的初始波束或N个第二极化状态的初始波束。
[0069]可选地，若N列天线阵元中每个天线阵元为单极化定向天线，则所述N列天线阵元中的每列天线阵元包括一个第三天线端口，即N列天线阵元对应N个第三天线端口。
[0070]本发明实施例的系统采用波束预处理模块对天线阵列输出的N (大于或等于3)个同极化的初始波束进行波束赋形，从而将柱面天线阵列的360度全向覆盖区分成M个初始扇区，2 ≤M≤N ;基带单元根据M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到K个物理扇区，1≤K〈M，从而实现扇区的灵活配置。此外，扇区配置系统中无需增加Butler矩阵的端口数目，因此不会增加系统复杂度以及Butler矩阵带来的插损，从而降低了系统复杂度和成本，提升系统性能。
[0071]可选地，在本发明的一种实施场景中，图4为本发明实施例所述的M个初始扇区的示意图，如图4所示，当N列天线阵元中每个天线阵元为双极化定向天线时，波束预处理模块12具体用于:
[0072]对柱面天线阵列11输出的N个第一极化状态的初始波束进行波束赋形，得到M个第一极化状态的初始扇区；和
[0073]对柱面天线阵列11输出的N个第二极化状态的初始波束进行波束赋形，得到M个第二极化状态的初始扇区。
[0074]如图4所示，同极化的M个初始扇区之间相互独立，具有较小的交叠区域，并且其轮廓边缘具有很低的不圆度，例如，第一极化状态的M个初始扇区之间相互独立。
[0075]在上述实施场景下的一种实施方式中，图5为本发明实施例的K个物理扇区的示意图，如图5所示，基带模块14具体用于:
[0076]根据第一极化状态的M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将第一极化状态的M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到第一极化状态的K个物理扇区；和
[0077]根据第二极化状态的M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将第二极化状态的M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到第二极化状态的K个物理扇区。
[0078]举例来说，如图6所示，本实施例场景下，波束预处理模块12包含:2 XN个天线连接端口和2 X M个初始扇区连接端口，其中，2 X N个天线连接端口分别与柱面天线阵列11的N个第一天线端口和N个第二天线端口连接；
[0079]收发信机组模块13包含2 X M个收发信机组件(TRx )，其中，2 X M个收发信机组件通过射频通道分别与2XM个初始扇区连接端口连接，实现信号收发；
[0080]收发信机组模块13与基带模块14通过光缆或集束电缆连接。
[0081]可选地，在本发明的另一种实施场景中，若柱面天线阵列11中每列天线阵元中的每个天线阵元为单极化定向天线，则N列天线阵元中的每列天线阵元包括一个第三天线端口 ；波束预处理模块12包含N个天线连接端口和M个初始扇区连接端口，其中，N个天线连接端口分别与柱面天线阵列11的N个第三天线端口连接；
[0082]收发信机组模块13包含M个收发信机组件，其中，M个收发信机组件通过射频通道分别与波束预处理模块12的M个初始扇区连接端口连接，实现信号收发；
[0083]收发信机组模块13与基带模块14通过光缆或集束电缆连接。
[0084]基于图1所示实施例所述的扇区配置系统，图6为本发明另一实施例提供的扇区配置方法的流程示意图，包括:
[0085]601、对柱面天线阵列输出的N个同极化的初始波束进行波束赋形，在该柱面天线阵列的360度全向覆盖区内得到M个初始扇区，2≤M≤N，N≤3。
[0086]如图1所示，柱面天线阵列具体包括:N列天线阵元，且N列天线阵元彼此平行，在空间上形成闭合柱面，通过波束赋形将柱面天线阵列的360度全向覆盖区划分出M个初始扇区。[0087]其中，N列天线阵元中的每列天线阵元数目大于或等于1，且每个天线阵元为定向天线，每个天线阵元的辐射方向沿柱面天线阵列形成的闭合柱面法向向外；N列天线阵元中每列天线阵元中的各个天线阵元之间用功分馈电网络连接。
[0088]其中，上述闭合柱面可以为闭合圆柱面，也可以为闭合棱柱面，此处不予限制。
[0089]可选地，若柱面天线阵列中的N列天线阵元中的每个天线阵元为双极化定向天线，则N列天线阵元中的每列天线阵元包括第一天线端口和第二天线端口，即N列天线阵元对应N个第一天线端口和N个第二天线端口。
[0090]其中，第一天线端口为第一极化状态的天线端口，第二天线端口为第二极化状态的天线端口；
[0091]第一天线端口对应第一极化状态的初始波束；
[0092]第二天线端口对应第二极化状态的初始波束。
[0093]可选地，若柱面天线阵列中的每个天线阵元为单极化定向天线，则N列天线阵元中的每列天线阵元包括一个第三天线端口，即N列天线阵元对应N个第三天线端口。
[0094]举例来说，如图1所示，步骤601可以采用波束预处理模块来实现，其中，波束预处理模块与柱面天线阵列的2XN个天线端口电气连接，具体实现时包括:
[0095]对柱面天线阵列输出的N个第一极化状态的初始波束进行波束赋形，在该柱面天线阵列的360度全向覆盖区内得到M个第一极化状态的初始扇区；和
[0096]对柱面天线阵列输出的N个第二极化状态的初始波束进行波束赋形，在该柱面天线阵列的360度全向覆盖区内得到M个第二极化状态的初始扇区。
[0097]需要说明的是，2^M^N ;上述第一极化状态例如为+45度极化状态，第二极化状态例如为-45度极化状态。
[0098]其中，波束预处理模块可以由模拟功分馈电网络组成，具体可以包含合路器、功分器、移相器和传输线等微波器件，波束预处理模块采用模拟功分馈电网络，使得波束赋形不需要受限于数字波束赋形系统以及校正网络的复杂度。
[0099]602、根据M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到K个物理扇区，I ( K〈M。
[0100]其中，网络规划参数，以及如何根据M各初始扇区中用户设备分布情况和/或网络规划参数，将M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到K个物理扇区具体可以参见图1所示实施例中的相关描述。
[0101]举例来说，如图1所示，步骤602可以采用基带模块来实现，其中，第一极化状态的M个初始扇区端口和第二极化状态的M个初始扇区端口分别与收发信机组模块中2 X M个收发信机组件过射频通道连接，实现信号收发和数模转换，2 XM个收发信机组件通过集束电缆线或者光缆连接至基带模块；具体实现时包括:
[0102]根据所述第一极化状态的M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述第一极化状态的M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到所述第一极化状态的K个物理扇区；和
[0103]根据所述第二极化状态的M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述第二极化状态的M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到所述第二极化状态的K个物理扇区。需要说明的是，在实际蜂窝通信场景中，用户设备在基站周围360度范围内分布可能是不均匀的，并且随时间变化的。例如，在某时间范围内，用户设备分布主要集中在如图5所示的x-y平面的第一和第四象限，或者根据网络规划参数，需要对χ-y平面的第一和第四象限内用户设备集中的方向进行扇区调整。因此，基带模块中可以对同极化的M个初始扇区灵活进行合并处理，得到K (I <K〈M)个物理扇区。
[0104]本发明实施例采用波束预处理模块对柱面天线阵列输出的N (大于或等于3)个同极化的初始波束进行波束赋形，可以将柱面天线阵列360度范围内的全向覆盖区分成M个初始扇区，2 < M^N ;采用基带单元根据所述M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到K个物理扇区，I≤K〈M，实现了扇区的灵活配置；此外，本实施例不需要增加Butler矩阵的端口数目，因此，不会增加系统复杂度以及Butler矩阵带来的插损，从而降低了系统复杂度和成本，提升系统性能。
[0105]图7为本发明另一实施例提供的扇区配置系统的结构示意图，如图7所示，包含:柱面天线阵列Al、波束预处理模块A2、收发信机组模块A3和基带模块A4 ；
[0106]其中，柱面天线阵列Al，具体包含6列天线阵元，每列天线阵元包含4个天线阵元。每个天线阵元利用二面角角反射器结构实现48度的3dB波束宽度。6列定向双极化阵元等间隔排布在棱柱表面，在水平面内可以形成360度全覆盖。12个天线端口分别对应极化状态I的6个独立扇区和极化状态2的6个独立扇区。
[0107]波束预处理模块A2，包含12个天线连接端口和10个扇区连接端口。
[0108]可选地，波束预处理模块A2包含模拟功分馈电网络。
[0109]收发信机组模块A3，包含10个收发信机组件。
[0110]基带模块A4，包含10个收发信机连接端口。
[0111]如图7所示，6列定向双极化阵元彼此平行等间距排布在6棱柱的闭合表面，6个子阵列中心组成一个闭合圆环。此天线阵列在水平面内产生6个初始波束，从而形成360度范围内的全向覆盖。每个阵元周围构造出二面角反射器结构，产生如图8所示的6个初始波束。图8为图7所示实施例产生的初始波速方向示意图,如图8所示,这6个初始波束的3dB波束宽度均为48度，且交叠区域较小。
[0112]如图8所示,假设方位角O~120度内，用户设备分布较为密集,而其他方向的用户设备分布较为稀疏。如果采用传统3/6扇区，则固定波束方向难以灵活应对这种现象，导致网络容量降低。
[0113]在如图7所示的波束预处理模块中，对初始波I和初始波束2进行等幅同相波束赋形，得到如图9所示新的初始扇区1_2以及初始扇区3、4、5、6，图9为图7所示实施例产生的初始扇区的不意图。
[0114]需要说明的是，上述波束预处理模块后的初始扇区信号通过收发信机组模块与基带模块相连接。
[0115]在实际应用，基带模块可以根据网络规划参数或者用户设备的分布情况等，灵活进行初始扇区的配置(例如合并)，形成所需的物理扇区。图10图7所示实施例产生的物理扇区的示意图，如图10所示，在基带模块将初始扇区1_2与3进行合并处理，形成物理扇区1_2_3，以及其他物理扇区4、5、6。同理，也可以对1_2、3、4、5和6初始扇区中任意两个相邻的初始扇区进行合并处理，实现优化的物理扇区覆盖形式。[0116]其中，网络规划参数，以及如何根据用户设备分布情况或网络规划参数进行初始扇区的配置，可以参见图1所示实施例中的相关描述，此处不再赘述。
[0117]由此可见，利用本发明实施例提供的扇区配置系统，可以实现扇区的灵活配置，可以使得用户设备密集区域得到很好的覆盖，从而提升网络容量。
[0118]图11为本发明另一实施例提供的扇区配置系统的结构示意图，如图11所示，包含:柱面天线阵列Al、波束预处理模块A2、收发信机组模块A3和基带模块A4 ；
[0119]其中，柱面天线阵列Al采用12列定向双极化阵元，且彼此平行等间距排布在6棱柱闭合表面，如图11所示，两列阵元共用一个棱柱面，采用二面角反射器结构对波束进行优化，柱面天线阵列Al有12个+45度极化的输出端口和12个-45度极化的输出端口 ；
[0120]波束预处理模块A2由6个+45度极化输出端口和6个-45度极化输出端口 ；
[0121]收发信机组模块A3中有12个收发信机组件，该收发信机组模块分别通过12个收发信机组件连接波束预处理模块和基带模块；
[0122]基带模块A4包含有12个端口，该12个端口用于与收发信机组模块A3连接。
[0123]在波束预处理模块A2中，用功分器分别将共用棱柱面的两个同极化初始波束进行等幅同相波束赋形，图12为图11所不实施例广生的初始扇区的不意图，如图12所不,在12个同极化初始波束基础上形成同极化的6个初始扇区。
[0124]波束预处理模块A2通过收发信机组模块A3与基带模块A4连接，通过收发信机组模块A3将产生的初始扇区信号发送给基带模块A4。
[0125]在实际应用中，基带模块A4可以根据网络规划参数和/或用户设备的分布情况等，对6个初始扇区进行灵活配置(例如合并处理)，形成所需的物理扇区。图13为图11所示实施例产生的物理扇区的示 意图，如图13所示，分别对初始扇区I和2，3和4，5和6进行合并，从而得到三个物理扇区1_2，3_4，5_6，从而实现优化的扇区覆盖。
[0126]其中，网络规划参数，以及如何根据用户设备分布情况和/或网络规划参数，对初始扇区进行灵活配置，可以参见图1所示实施例中的相关描述，此处不再赘述。
[0127]图14为图11所不实施例广生的另一物理扇区的不意图，如图14所不，也可以对初始扇区1、2和3进行合并形成物理扇区1_2_3，对初始扇区4、5和6不作合并，从而形成四个物理扇区，优化扇区覆盖。
[0128]同理，也可以对1、2、3、4、5和6初始扇区中任意两个相邻的初始扇区进行合并处理，实现优化的物理扇区覆盖形式。
[0129]由此可见，利用本发明实施例提供的扇区配置系统，可以实现扇区的灵活配置，可以使得用户设备密集区域得到很好的覆盖，从而提升网络容量。
[0130]图15为本发明另一实施例提供的扇区配置装置的结构示意图，如图5所示，包括:
[0131]第一设置模块51，用于对柱面天线阵列输出的N个同极化的初始波束进行波束赋形，在该柱面天线阵列的360度全向覆盖区内得到M个初始扇区，2 ^ M ^ N, N ^ 3 ；
[0132]第二设置模块52，用于根据所述M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到K个物理扇区，I≤K≤M。
[0133]其中，网络规划参数，以及如何根据M各初始扇区中用户设备分布情况和/或网络规划参数，将M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到K个物理扇区具体可以参见图1所示实施例中的相关描述，此处不再赘述。
[0134]举例来说，柱面天线阵列，具体包括:N列天线阵元，且N列天线阵元彼此平行，在空间上形成闭合柱面，具体地，该柱面可以为圆柱面，也可以为棱柱面，此处不予限制。
[0135]上述N列天线阵元中的每列天线阵元数目大于或等于1，且每个天线阵元的辐射方向沿柱面天线阵列形成的闭合柱面法向向外，每列天线阵元中的各个天线阵元之间用功分馈电网络连接。
[0136]假设柱面天线阵列中的每个天线阵元为双极化定向天线，则N列天线阵元中的每列天线阵元包括第一天线端口和第二天线端口，即N列天线阵元对应N个第一天线端口和N个第二天线端口； [0137]第一天线端口为第一极化状态的天线端口，第二天线端口为第二极化状态的天线端口 ；
[0138]第一天线端口对应第一极化状态的初始波束；
[0139]第二天线端口对应第二极化状态的初始波束。
[0140]假设柱面天线阵列中的每个天线阵元为单极化定向天线，则N列天线阵元中的每列天线阵元包括一个第三天线端口，即N列天线阵元对应N个第三天线端口。
[0141]举例来说，第一设置模块51具体用于:
[0142]对所述柱面天线阵列输出的N个第一极化状态的初始波束进行波束赋形，在所述柱面天线阵列的360度全向覆盖区内得到M个第一极化状态的初始扇区；和
[0143]对所述柱面天线阵列输出的N个第二极化状态的初始波束进行波束赋形，在所述柱面天线阵列的360度全向覆盖区内得到M个第二极化状态的初始扇区。
[0144]举例来说，第二设置模块52具体用于:
[0145]根据所述第一极化状态的M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述第一极化状态的M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到所述第一极化状态的K个物理扇区；和
[0146]根据所述第二极化状态的M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述第二极化状态的M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到所述第二极化状态的K个物理扇区。
[0147]需要说明的是，上述第一设置模块51位于图1所示的波束预处理模块侧，第二设置模块位于图1所示的基带模块侧，具体实现可以参考图1所示实施例中的相关描述。
[0148]本发明实施例采用波束预处理模块对天线阵列输出的N (大于或等于3)个同极化的初始波束进行波束赋形，可以将天线阵列360度全向覆盖区分成M个初始扇区，2^M^N ;采用基带单元根据所述M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到K个物理扇区，I <K〈M，从而实现扇区的灵活配置；此外，本实施例不需要增加Butler矩阵的端口数目，因此，不会增加系统复杂度以及Butler矩阵带来的插损，从而降低了系统复杂度和成本，提升系统性能。
[0149]进一步地，波束预处理模块采用模拟功分馈电网络产生M个初始扇区，因此，波束赋形不需要受限于数字波束赋形系统以及校正网络的复杂度。[0150]所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0151]在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0152]所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0153]另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
[0154]上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，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方法的部分步骤。而前述的存储介质包括:移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory, RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0155]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的保护范围。
【权利要求】
1.一种扇区配置系统，其特征在于，包括:柱面天线阵列，波束预处理模块，收发信机组模块和基带模块； 所述柱面天线阵列，用于输出N个同极化的初始波束，N > 3，以实现360度全向覆盖；所述波束预处理模块，用于对所述柱面天线阵列输出的所述N个同极化的初始波束进行波束赋形，得到M个初始扇区，2 ^M^N； 所述收发信机组模块，用于将所述M个初始扇区的信号发送给所述基带模块； 所述基带模块，用于根据所述M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到K个物理扇区，I ( K〈M。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述柱面天线阵列包括N列天线阵元； 所述N列天线阵元彼此平行，在空间上形成闭合柱面； 所述N列天线阵元中的每列天线阵元中天线阵元的数目大于或等于I ; 所述N列天线阵元中的每个天线阵元为定向天线，所述每个天线阵元的辐射方向沿所述形成的闭合柱面法向向外； 所述N列天线阵元中的每列天线阵元中的各个天线阵元之间用功分馈电网络连接。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，若所述每个天线阵元为双极化定向天线，则所述N列天线 阵元中的每列天线阵元包括第一天线端口和第二天线端口； 所述第一天线端口为第一极化状态的天线端口，所述第二天线端口为第二极化状态的天线端口 ； 所述第一天线端口对应第一极化状态的初始波束； 所述第二天线端口对应第二极化状态的初始波束。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述波束预处理模块具体用于: 对所述柱面天线阵列输出的N个所述第一极化状态的初始波束进行波束赋形，得到M个第一极化状态的初始扇区；和 对所述柱面天线阵列输出的N个所述第二极化状态的初始波束进行波束赋形，得到M个第二极化状态的初始扇区。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述基带模块具体用于: 根据所述第一极化状态的M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述第一极化状态的M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到所述第一极化状态的K个物理扇区；和 根据所述第二极化状态的M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述第二极化状态的M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到所述第二极化状态的K个物理扇区。
6.根据权利要求3-5任一项所述的系统,其特征在于: 所述波束预处理模块包含2XN个天线连接端口和2XM个初始扇区连接端口，所述.2 X N个天线连接端口分别与所述柱面天线阵列的N个所述第一天线端口和N个所述第二天线端口连接； 所述收发信机组模块包含2XM个收发信机组件，所述2XM个收发信机组件通过射频通道分别与所述2 X M个初始扇区连接端口连接，实现信号收发；所述收发信机组模块与所述基带模块通过光缆或集束电缆连接。
7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，若所述每个天线阵元为单极化定向天线，则所述N列天线阵元中的每列天线阵元包括一个第三天线端口。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于: 所述波束预处理模块包含N个天线连接端口和M个初始扇区连接端口，所述N个天线连接端口分别与所述柱面天线阵列的N个所述第三天线端口连接； 所述收发信机组模块包含M个收发信机组件，所述M个收发信机组件通过射频通道分别与所述M个初始扇区连接端口连接，实现信号收发； 所述收发信机组模块与所述基带模块通过光缆或集束电缆连接。
9.根据权利要求1-8任一项所述的系统，其特征在于，所述波束预处理模块为无源网络。
10.一种扇区配置方法，其特征在于，包括: 对柱面天线阵列输出的N个同极化的初始波束进行波束赋形，在所述柱面天线阵列的360度全向覆盖区内得到M个初始扇区，2≤M≤N，N≥3 ； 根据所述M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到K个物理扇区，I < K〈M。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述柱面天线阵列具体包括:N列天线阵元，且所述N列天线阵元彼此平行，在空间上形成闭合柱面； 所述N列天线阵元中的每列天线阵元中天线阵元的数目大于或等于I ; 所述N列天线阵元中的每个天线阵元为定向天线，所述每个天线阵元的辐射方向沿所述形成的闭合柱面法向向外； 所述N列天线阵元中的每列天线阵元中的各个天线阵元之间用功分馈电网络连接。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于: 若所述每个天线阵元为双极化定向天线，则所述N列天线阵元中的每列天线阵元包括第一天线端口和第二天线端口； 所述第一天线端口为第一极化状态的天线端口，所述第二天线端口为第二极化状态的天线端口 ； 所述第一天线端口对应第一极化状态的初始波束； 所述第二天线端口对应第二极化状态的初始波束。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述对柱面天线阵列输出的N个同极化的初始波束进行波束赋形，得到M个初始扇区，包括: 对所述柱面天线阵列输出的N个所述第一极化状态的初始波束进行波束赋形，得到M个第一极化状态的初始扇区；和 对所述柱面天线阵列输出的N个所述第二极化状态的初始波束进行波束赋形，得到M个第二极化状态的初始扇区。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述根据所述M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到K个物理扇区，包括: 根据所述第一极化状态的M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述第一极化状态的M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到所述第一极化状态的K个物理扇区；和 根据所述第二极化状态的M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述第二极化状态的M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到所述第二极化状态的K个物理扇区。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于: 若所述柱面天线阵列中的每个天线阵元为单极化定向天线，则所述N列天线阵元中的每列天线阵元包括一个第三天线端口。
16.一种扇区配置装置，其特征在于，包括: 第一设置模块，用于对柱面天线阵列输出的N个同极化的初始波束进行波束赋形，在所述柱面天线阵列的360度全向覆盖区内得到M个初始扇区，2≤M ^ N, N ^ 3 ； 第二设置模块，用于根据所述M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到K个物理扇区，I ( K〈M。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述柱面天线阵列包括:N列天线阵元，且所述N列天线阵元彼此平行，在空间上形成闭合柱面； 所述N列天线阵元中的每列天线阵元数目大于或等于I ; 所述N列天线阵元中的每个天线阵元为定向天线，所述每个天线阵元的辐射方向沿所述形成的闭合柱面法向向外； 所述N列天线阵元中的每列天线阵元中的各个天线阵元之间用功分馈电网络连接。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于: 若所述N列天线阵元中每个天线阵元为双极化定向天线，则所述N列天线阵元中的每列天线阵元包括第一天线端口和第二天线端口； 所述第一天线端口为第一极化状态的天线端口，所述第二天线端口为第二极化状态的天线端口 ； 所述第一天线端口对应第一极化状态的初始波束； 所述第二天线端口对应第二极化状态的初始波束。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述第一设置模块具体用于: 对所述柱面天线阵列输出的N个所述第一极化状态的初始波束进行波束赋形，在所述柱面天线阵列的360度全向覆盖区内得到M个第一极化状态的初始扇区；和 对所述柱面天线阵列输出的N个所述第二极化状态的初始波束进行波束赋形，在所述柱面天线阵列的360度全向覆盖区内得到M个第二极化状态的初始扇区。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述第二设置模块具体用于: 根据所述第一极化状态的M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述第一极化状态的M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到所述第一极化状态的K个物理扇区；和 根据所述第二极化状态的M个初始扇区中的用户设备分布情况和/或网络规划参数，将所述第二极化状态的M个初始扇区中至少两个相邻的初始扇区合并为一个物理扇区，得到所述第二极化状态的K个物理扇区。
21.根据权利要求17所述的装置，其特征在于: 若所述柱面天线阵列中的每个天线阵元为单极化定向天线，则所述N列天线阵元中的每列天线阵元包括一个第三天线端口。
【文档编号】H04B7/04GK103765940SQ201380002161
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】赵建平, 王琳琳, 罗伟, 杨朝辉 申请人:华为技术有限公司