[发明专利]动态扇区广播波束形成的实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种动态扇区广播波束形成的实现方法，更具体地，涉及一种在无线通信系统中采用智能天线的动态扇区广播波束形成的实现方法。

背景技术

智能天线利用信号传输的空间特性和数字信号处理技术，可以实现上行波达角估计以及下行波束赋形，从而达到降低噪声干扰、增加容量、扩大覆盖、改善通信质量、降低发射功率、以及提高无线数据传输速率的目的。

在实际应用中，通信系统业务负荷的空间分布可能不均匀，导致系统容量并未充分利用。利用智能天线实现动态扇区的方法则是解决业务负荷空间分布问题的有效途径，即通过调节广播波束指向及其角度覆盖范围来调节分布扇区的大小、形状和位置，从而实现平衡业务负荷空间分布、提高通信系统的网络性能。

专利“一种用于智能天线基站的宽波束形成的方法”(申请号：200310112369，公开号：CN1547333A，公开日：2004年11月17日)中给出了一种通过在预定角度的扇区内形成与天线数相等的、两两正交的、固定的窄波束，并对其拟合来得到公共信道的波束形成权值的方法，但是该方法通常仅适用于特定的广播波束指向以及角度覆盖范围情况，而且难以满足动态扇区对广播波束指向和角度覆盖范围不同变化的要求。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种动态扇区广播波束形成的实现方法和装置，其可以通过在广播波束指向附近以一定的角度同时形成多个常规业务波束(简称为窄业务波束)，多个窄业务波束经过加权和处理后，就可以合成满足动态扇区涉及要求的广播波束。

鉴于上述，本发明的一个方面提供了一种动态扇区广播波束形成的实现方法，其包括以下步骤：根据业务负荷空间分布特性，确定动态扇区的广播波束的指向和角度覆盖范围；基于广播波束的指向和角度覆盖范围，以一定的角度间隔定义多个常规业务波束的赋形方向，并计算对应的导向矢量；构造多个常规业务波束的加权系数矢量和导向矢量的加权系数矢量；计算多个常规业务波束的导向矢量加权和以及波束加权和，得到合成的波束形成权矢量；以及对合成的波束形成权矢量进行归一化处理，得到满足特定动态扇区设计要求的广播波束形成权矢量，实现动态扇区广播波束形成。

在上述的动态扇区广播波束形成的实现方法中，广播波束的指向是广播波束的中心指向。

在上述的动态扇区广播波束形成的实现方法中，赋形方向应根据不同的动态扇区的角度覆盖范围的要求分布在一定的角度范围内，其中，角度范围大于或等于动态扇区的角度覆盖范围。

在上述的动态扇区广播波束形成的实现方法中，多个常规业务波束的赋形方向在角度范围内满足一定分布要求，如均匀分布等。

在上述的动态扇区广播波束形成的实现方法中，多个常规业务波束的加权系数矢量可采用不同窗函数，如矩形窗函数、牛顿窗函数等。

在上述的动态扇区广播波束形成的实现方法中，多个常规业务波束的导向矢量可采用不同窗函数，如矩形窗函数、牛顿窗函数等。

在上述的动态扇区广播波束形成的实现方法中，归一化处理包括总功率归一化处理和最大功率归一化处理等。

本发明的另一个方面提供了一种动态扇区广播波束形成的实现装置，其包括：确定单元，用于根据业务负荷空间分布特性，确定动态扇区的广播波束的指向和角度覆盖范围；定义单元，用于基于广播波束的指向和角度覆盖范围，以一定的角度间隔定义多个常规业务波束的赋形方向，并计算对应的导向矢量；构造单元，用于构造多个常规业务波束的加权系数矢量和导向矢量的加权系数矢量；合成单元，用于计算多个常规业务波束的导向矢量加权和以及波束加权和，得到合成的波束形成权矢量；以及归一化单元，用于对合成的波束形成权矢量进行归一化处理，得到满足特定动态扇区设计要求的广播波束形成权矢量，实现动态扇区广播波束形成。

根据本发明的实施例，广播波束的指向是广播波束的中心指向。

根据本发明的实施例，赋形方向应根据不同的动态扇区的角度覆盖范围的要求分布在一定的角度范围内，其中，角度范围大于或等于动态扇区的角度覆盖范围。

根据本发明的实施例，多个常规业务波束的赋形方向在角度范围内满足一定分布要求，如均匀分布等。

根据本发明的一个方面，多个常规业务波束的加权系数矢量可采用不同窗函数，如矩形窗函数、牛顿窗函数等。

根据本发明的一个方面，多个常规业务波束的导向矢量可采用不同窗函数，如矩形窗函数、牛顿窗函数等。

根据本发明的一个方面，归一化处理包括总功率归一化处理和最大功率归一化处理等。