[发明专利]一种采用智能天线的信号收发装置和方法

说明书

本发明实施例提供一种采用智能天线的信号收发装置和方法，包括：天线阵列，包括N个天线单元，每一个天线单元与M个加权器连接，客户端空间相关矩阵单元，确定所形成的具有M*N个加权器的加权网络；权矢量求解单元，与客户端空间相关矩阵单元连接，基于加权网络计算出加权网络权矩阵，对于客户端，根据加权网络权矩阵计算出客户端的权矢量；广播波束赋形切换单元，采用高增益双极化天线，设置高增益双极化天线的权值；业务波束赋形切换单元，将权矢量的转置矩阵与切换矩阵相乘，得到业务波束权矢量；加权网络赋形单元，在广播波束时隙里基于高增益双极化天线的权值实现广播波束赋形，在业务时隙里基于业务波束权矢量实现业务波束赋形。

技术领域

本发明涉及移动通信技术，特别是指一种采用智能天线的信号收发装置和方法。

背景技术

随着移动通信的普及，频谱成为越来越宝贵的资源。在已有的时分多址(TDMA，Time Division Multiple Access)、频分多址(FDMA，Frequency Division MultipleAccess)或码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)复用方式基础上，智能天线(SA，Smart Antenna)技术引入了第四维多址复用方式-空分多址(SDMA，Space DivisionMultiple Access)，使得用户在相同时隙、相同频率或者相同地址码情况下，仍可以根据其空间传播路径来区分，从而成倍地扩展了移动通信系统的容量。

智能天线原名自适应天线阵列(AAA，Adaptive Antenna Array)，最初应用于雷达、声纳和军事方面，主要完成空间滤波和定位，相控阵雷达是一种较简单的自适应天线阵列。随着移动通信的发展及对移动通信电波传播、组网技术、天线理论等方面的研究，数字信号芯片的处理能力不断提高，自适应天线阵列开始用于具有复杂电波传播环境的移动通信。

智能天线作为TD-SCDMA的关键技术之一，其应用水平直接决定了TD网络质量的优劣。智能天线本质上是一种多天线单元系统，可以通过调整各天线单元的激励(也称权值)-幅值和相位，使得天线波束方向图形状变为指定波束形状，实现波束赋形，波束赋形分为：业务波束赋形，广播波束赋形；业务波束赋形是在业务时隙形成的，系统根据用户的位置信息形成多个高增益窄波束，动态地跟踪多个期望用户，在接收模式下，来自高增益窄波束之外的信号能够被抑制，在发射模式下，能使期望用户接收的信号功率最大，同时使窄波束照射范围以外的非期望用户受到的干扰最小。目前业务波束赋形的应用已经比较成熟，如广泛采用了EBB(特征分解赋形)算法和GOB(固定波束赋形)算法；广播波束赋形则是通过修改广播波束权值的方法进行广播波束的波束赋形。

对于波束赋形增益，大增益对应波瓣宽度窄，小增益对应波瓣宽度宽，可以发现增益有个平衡点：波瓣宽度过窄，对于移动速度较快用户无法进行有效跟踪，波瓣宽度过宽则不能有效提高接收端增益，不能有效抑制对其他用户的干扰。

现有技术存在如下问题：TD-SCDMA系统中，智能天线8天线，广播波束宽度为65°时，广播波束赋形增益是15dBi，业务波束赋形增益是22dBi，由于业务波束赋形和广播波束赋形差别较大或不一致，极大的影响了TD-SCDMA网络的覆盖能力和质量；如果采用双极化高增益天线(65°，19dBi)，虽然可以提升广播波束覆盖能力，但业务波束不是智能天线赋形，而由于TD-SCDMA同频复用，网络中的干扰有所增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用智能天线的信号收发装置和方法，解决现有技术中，业务波束赋形和广播波束赋形差别较大或不一致，极大的影响了TD-SCDMA网络的覆盖能力和质量的缺陷，实现业务波束赋形和广播波束赋形之间的一致性。