[发明专利]一种有源天线垂直小区分裂的天线方向图优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种天线方向图优化方法，特别涉及一种有源天线垂直小区分裂的天线方向图优化方法,属于通信技术领域。

背景技术

随着移动通信用户的爆炸式增长，网络扩容已经刻不容缓。传统的网络扩容方法是蜂窝小区分裂，即减小现有小区的覆盖区域，并在新产生的盲区引入新的基站来覆盖。因此，运营商就必须为这种扩容方式付出高昂的代价，包括增加新的基站设备和租赁新的站址。然而，在人口密集的都市，已经很难再寻找到合适的站址了。

随着天线理论和技术的发展，人们发现可以利用天线发送电波的方向性来实现空分多址，进一步提升网络容量，而近年来发展的有源天线(AAS,active antenna system)则更是极大地利用了空间这一资源。有源天线较传统基站和远端射频单元(RRU,Radio Remote Unit)有较大的革新，有源天线的射频单元和天线是合一设计，它把多路小功率射频和天线阵子集成，大大增加了射频收发接收机(TRX)路数，增加了射频控制的灵活性，同时降低了传输损耗。这种架构的优势是可以把数字信号传输到天线内部的每个无源阵子，信号控制的颗粒度更细，系统的自由度更高，天线设备的智能化成为可能。

如图1所示有源天线最重要的一种应用场景就是垂直小区分裂，通过对不同的信号赋予不同的激励系数(幅度和相移)，让天线在垂直面产生两个波束来覆盖原小区。两个波束复用时频资源，使得小区的可用资源增加一倍，理论上大大提高了小区容量。但实际上，由于小区分裂产生了更多的同频干扰，使得小区的吞吐量虽然提升，但并没有得到期望中的高增益。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：通过优化垂直小区分裂内外环天线方向图的幅度激励，来降低垂直分裂小区内外环的干扰以及邻小区之间的干扰，从而提升系统的性能。

为实现上述的发明目的，本发明提供了一种有源天线垂直小区分裂系统的方向图优化方法，包括如下步骤：

确定天线方向图的染色体编码方案，设定染色体基因信息；

配置染色体进化参数；

按染色体进化参数，对方向图优化方案编码，形成染色体初始化种群；

归一化每个染色体的基因；

通过适应度函数计算每个个体的适应度；

判断是否满足终止条件，如果不满足，则经过选择、交叉、变异得到新一代个体，并返回归一化新一代个体每个染色体的基因，如此循环直至满足终止条件；如果满足则输出最优方案。

其中较优地，所述确定天线方向图的染色体编码方案的步骤包括：

将天线阵子内环幅度激励和天线阵子外环幅度激励设置为基因；

将多个天线阵子内环幅度激励和天线阵子外环幅度激励设置为染色体。

其中较优地，所述对方向图优化方案编码的步骤包括：

将内环天线方向图振子的幅度激励和外环天线方向图振子的幅度激励作为天线方向图的染色体编码基因，将内环天线方向图振子的幅度激励和外环天线方向图振子的幅度激励复数编码。

其中较优地，所述复数编码是按下式计算的：

C＝[c₁,c₂,…,c_N]

c_n＝a_n+j·b_n

a_n,b_n∈[0,1]

其中，C是天线方向图的染色体，c_n是基因。c_n包括实部a_n和虚部b_n，实部a_n表示内环天线方向图第n个振子的幅度激励，虚部b_n表示外环天线方向图第n个振子的幅度激励，N表示振子的个数。

其中较优地，所述归一化每个染色体的基因的步骤是归一化信号的发射功率，如下式所示：

其中，表示归一化后的内环天线方向图振子的幅度激励、表示归一化后的外环天线方向图振子的幅度激励、是归一化后的基因，实部a_n表示内环天线方向图第n个振子的幅度激励，虚部b_n表示外环天线方向图第n个振子的幅度激励，N表示振子的个数。

其中较优地，所述适应度函数是按下式计算的：