[发明专利]基于智能天线技术的通信系统组网方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信网络的组网技术领域，尤其涉及一种基于智能天线技术的通信系统组网方法及装置。

背景技术

基站天线是移动通信系统的重要组成部分。基于基站天线，基站可将基站到用户设备的下行方向的信号送达用户设备，以及基站可接收到来自用户设备的上行方向的信号，进而实现基站与用户设备之间的信息交互。常用的基站天线是物理天线，物理天线出厂时，其相关参数通常是给定的。相应地，物理天线对外发射电磁信号时，电磁信号的覆盖范围通常是固定的。

在移动通信技术发展初期，常采用的物理天线是全向天线，所谓全向天线，主要是说该天线所发射的无线射频信号以球形辐射状向空中传播。并且，天线发射的信号具有各向等效性，即，信号被向整个空间均匀发射。全向天线覆盖的一个小区中，小区占用的频谱资源通常是固定的。由于移动通信技术发展初期，移动用户数量相对较少，并且业务开展不频繁，因此，因频谱资源单一而导致的移动用户之间的通信干扰矛盾不是很突出。但是，随着移动用户数量的不断增多以及用户开展业务越来越频繁，偌大的小区内采用单一的频谱资源，用户之间的信号干扰严重，话务质量较差，基站系统容量不够。

为增大基站系统容量，现有移动通信网络的组网方案中，用物理定向天线取代传统的全向天线。所谓定向天线，主要是讲这种天线能够以固定的角度发射无线射频信号。在一个基站上配置多个定向天线，将原先由一个全向天线覆盖的整个小区，裂化为多个小区，每个小区占用不同的频谱资源，从而，增大整个基站系统的容量。参见图1a，图1a是现有一种三扇区组网示意图。参见图1b，图1b是现有另一种三扇区组网示意图。图1a与图1b中，基站采用三个定向天线，每个定向天线的覆盖角度是120度，相应地，蜂窝小区可被均分为三个扇区，每个扇区占用不同的频谱资源块，并且，各个蜂窝小区交界处，不同蜂窝小区中上的扇区各自占用的频谱资源块不同，从而，可避免蜂窝小区边界处的信号干扰。

采用多个定向天线，裂化蜂窝小区，一段时期内基站容量能够与增长的用户数量相适应。但是，随着移动用户数量的不断增多，现有组网方案仍存在类似于采用全向天线的基站系统可能会出现的问题，即基站系统容量不够。

智能天线(smart antenna)技术的发展以及应用，在一定程度上使基站容量得到扩大。智能天线又称为自适应天线阵，由多个天线阵元组成，每一个天线后接一个延时抽头加权网，适应或智能的主要含义是指可以通过软件控制加权系数的改变以及自适应调整。在移动通信系统中，由于用户通常分布在各个方向，加之无线移动信道的多径效应，有用信号存在一定的空间分布，因此，一方面，当基站接收信号时，来自各个用户的有用信号到达基站的方向可能不同，且信号与其到达角度之间存在复杂的依赖关系；另一方面，当基站发射信号时，可被用户有效接收的也只是部分的信号。智能天线在接收信号时，借助有用信号和干扰信号在入射角度上的差异，选择恰当的合并权值，形成正确的天线接收模式，即将主波束对准有用信号，将低增益副瓣对准主要的干扰信号，从而可更有效地抑制干扰，在发射信号时，基于波束成形技术，通过自适应波束成形，在使主波束对准目标用户的情况下，使零陷和旁瓣尽可能对准干扰源，将大部分发射能量集中给目标用户，从而智能天线能够在空间同时复用相同的频谱资源块，一方面提高频谱资源的利用率，另一方面能够限制信号干扰。

智能天线的波束成形在基带处理部分实现。基带处理部分通过自适应处理算法，形成可以加权参数，在幅度，相位和信号空间到达角等多个指标上进行每秒调整数百次的调整，从而完成上行处理和下行波束形成。参见图2，图2是智能天线所包含的天线阵元数与波束宽度之间的关系图。图2中，n表示天线阵元数，可见，天线阵元数越大，则波速宽度约小，相应地，越能将能量集中分配给目标用户，但同时智能天线成本相对也较高。实际应用中，通常采用的智能天线中，包含的天线阵元个数通常在4至16之间。

虽然采用智能天线的小区中，基站系统容量相对较高，但是，在用户密集区，因用户之间的距离相对较短，仍难以避免信号间的干扰，即仍存在基站容量不够的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种基于智能天线技术的通信系统组网方法，提高频谱利用率，且增加通信系统的容量。

一种基于智能天线技术的通信系统组网方法，包括：

将分配给通信系统的频谱资源分成N个用于通信的频谱资源块，N为正整数；

通信系统中的每个蜂窝小区中，利用智能天线的波束成形技术，将该蜂窝小区裂化为M个虚扇区，M为正整数；