[发明专利]一种智能天线及其波束调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种智能天线及其波束调整方法。

背景技术

移动通信无线网络中使用的智能天线属于多阵元天线，现有智能天线中阵元和振子的摆放方式如图1所示，智能天线包括多个横向排列的纵向阵元，每个阵元由多个轴向串列摆放且并联供电的振子组成，每个阵元连接一个AP(信号放大器)的输出通道，图1中以八通道智能天线为例进行说明。传统智能天线在水平方向和垂直方向上的波束场图请参见图2，图2中右边的曲线表示水平覆盖范围，上方的曲线表示垂直覆盖范围。从图2中可以看出，该智能天线在垂直方向上是窄波束，波束宽度通常只有7至8度。

智能天线可工作在两种工作模式：广播波束模式和业务波束模式。广播波束覆盖整个小区，使小区内所有移动终端始终与基站保持联系；业务波束为窄波束(指水平方向)，可在广播波束覆盖范围内扫描，其能量集中并指向通信移动终端，可有效降低干扰，提高容量。图3和图4分别是传统智能天线在水平方向上的广播波束场图和业务波束场图。

近年来，随着移动用户普及率的提高，移动用户使用手机等移动终端的场合越来越广。随着城市化的飞速进展，许多城区内都出现了大量高层建筑密集的商业区和住宅小区，现有的移动通信无线网络不能对高层建筑密集区域进行良好覆盖，导致移动用户在高层建筑密集区域内使用移动终端时经常遇到无线信号不好、无法接通或通话质量差等情况。

目前，为了解决高层建筑密集区域内的无线网络覆盖问题，技术人员需要进行大量的网络优化工作，例如增加基站数量或者增加天线数量，导致网络维护困难。另一种解决方案是在高层建筑物内安装分布天线(即多点布放天线)，通过众多吸顶天线实现对高层建筑物的覆盖。该方案的缺点是在实施过程中需要业主配合，工程建设和维护难度大，常出现因业主限制而无法施工的现象。

发明内容

本发明实施例提供一种智能天线及其波束调整方法，用以解决高层建筑密集区域内的无线网络覆盖问题。

本发明实施例提供的智能天线，包括多个纵向排列的横向阵元，每个阵元由多个排列在一条水平直线上且并联供电的振子组成，每个阵元连接一个信号放大器的输出通道；所述智能天线在水平方向上的波束宽度为30至150度，在垂直方向上的广播波束宽度为15至165度，在垂直方向上的业务波束宽度不超过20度。

本发明实施例提供的上述智能天线的波束调整方法，包括：

通过改变各阵元的激励信号的幅度和相位调整垂直方向上的波束宽度，通过改变阵元中各振子的激励信号的相位调整水平方向上的波束宽度。

本发明实施例提供的智能天线，将多个振子排列在一条水平直线上组成横向阵元，并将多个横向阵元纵向排列组成智能天线，能够实现业务波束的垂直方向扫描，并且在水平方向上为宽波束，从而实现了对高层建筑物的良好覆盖，保证了高层建筑密集区域内的无线通讯效果。

本发明实施例提供的智能天线的波束调整方法，在垂直方向上的覆盖范围较大且可以通过改变各阵元激励信号的大小和相位来进行调整，在水平方向上的覆盖范围较大且可以通过改变阵元中振子的激励信号的相位来进行微调，因而能够很好地覆盖不同大小和形状的高层建筑物。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为传统智能天线中阵元和振子的摆放方式示意图；

图2为传统智能天线在水平方向和垂直方向上的波束场图；

图3为传统智能天线在水平方向上的广播波束场图；

图4为传统智能天线在水平方向上的业务波束场图；

图5为本发明实施例中智能天线的振子和阵元设置示意图；

图6为本发明实施例中智能天线覆盖目标高层建筑物时的空间位置示意图；

图7为本发明实施例中智能天线各阵元接收电磁波的波程差示意图；

图8为本发明实施例中具有4行4列振子的智能天线模型结构图；

图9为本发明实施例中图8所示智能天线的广播波束在垂直方向上的仿真结果；

图10为本发明实施例中图8所示智能天线的业务波束在垂直方向上的仿真结果；