CN101137185B - 一种智能天线技术应用于无线通信系统的方法 - Google Patents
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Abstract
一种智能天线技术应用于无线通信系统的方法，在扇区天线覆盖下，基站采用周期扫描的方法，根据反向链路上报的反馈信息，获取指向各终端的最佳波束方向。基站无线资源调度器结合各终端最佳波束方向采集到的反馈信息进行无线资源调度，选取合适的终端用户进行发送。向被选取的终端用户发送时，对于一些终端用户时分的无线资源和信道，在最佳的波束方向上进行发送；而对于扇区下所有终端用户共享的信道和无线资源，则采用全扇区覆盖发送。能进一步提高无线通信系统的系统容量以及与之相关的抗干扰等其它方面的能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能天线技术应用于无线通信系统的方法，尤其是一种智能天线技术应用于CDMA2000高速分组数据(High Rate Packet Data，以下简称HRPD)网络的方法。
背景技术
智能天线具有波束性和方向增益性技术特点和优势，利用数字信号处理技术，判断用户信号所处方向，将天线主波束对准期望用户，具有低增益旁瓣特性，能达到充分高效地利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。发射时，使期望用户的接收号功率最大，同时使非期望用户受到的干扰最小，甚至为零。
在使用扇区天线的系统中，对于同一扇区覆盖下的终端，系统依靠频率、时间和码字进行区别与终端进行通讯。在使用智能天线的系统中，系统还能利用波束区别用户位置的不同，形成有针对性的方向图，最大化有用信号、最小化干扰信号提高了系统从空间上区别用户的能力。扩展了一个新的维度，能够很大程度地提高系统容量以及与之相关的其它方面能力(例如覆盖、获取用户位置信息等)。
无线通信系统中，为实现更高速率，前向信道技术趋向采用时分复用技术，移动终端通过对接收到的前向信道进行测量，进行预测和估计，然后通过反向信道将这些信息上报给基站，基站利用这些信息对移动终端进行无线资源分配。例如CDMA2000HRPD是基于数据业务的，其提供高速的分组数据业务，EV-DO Rev A和EV-DO Rev C版本能提供在互联网协议上传递话音(Voice Internet Protocol，简称VOIP)业务，采用前向时分复用机制，接入终端(Access Terminal，以下简称AT)通过数据速率控制(Data Rate Control，简称DRC)信道向接入网(Access Network，以下简称AN)指示申请的速率，AN根据所有AT的申请速率，根据一定调度机制，选取某个AT发送前向数据。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能天线应用于无线通信系统的方法，充分利用智能天线特性，进一步提高无线通信系统的容量。
本发明提供的一种智能天线技术应用于无线通信系统的方法，包含以下步骤：
步骤1，在扇区天线覆盖下，基站采用周期扫描的方法，根据反向链路上报的反馈信息，获取指向各终端的最佳波束方向。
步骤2，基站无线资源调度器结合各终端最佳波束方向采集到的反馈信息进行无线资源调度，选取合适的终端用户进行发送。
步骤3，向被选取的终端用户发送时，对于一些终端用户时分的无线资源和信道，在最佳的波束方向上进行发送；而对于扇区下所有终端用户共享的信道和无线资源，则采用全扇区覆盖发送。
上述步骤1还包括以下步骤：
步骤1.1，按照小区无线环境变化特性和波段配置扫描周期和扫描时长；
步骤1.2，基站按照可配置的扫描周期，可配置的扫描时长，在小区覆盖范围内进行连续不同波束方向扫描；
步骤1.3，扫描完毕后，反馈信息采集记录每个终端的(DIRECTIONy，DRCVALUEy)，传送给波束扫描和前向信道调度；
步骤1.4，波束扫描对于每个终端，选取和记录数据速率控制信道数值(DRCValue)最大时对应波束方向的(DIRECTIONm，DRCVALUEm)一组值。
上述周期扫描的扫描方式可以采用连续角度扫描或者步进扫描；上述步进扫描步进的最小角度可以为一个波束。上述反馈信息为信号强度或速率指示。
上述步骤2中无线资源调度是按照一定的调度算法，调度算法的每个用户输入参数DRC值选用最佳波束方向(DIRECTIONm，DRCVALUEm)的DRCVALUEm，调度算法进行判决后，选择出合适的用户进行发送。
上述步骤3中，向被选取的终端用户发送数据，根据所选用户的DRCValue值指示速率进行发送，发送方法有以下三种，可以采用三种方法中的一种方法来实现：
方法1，在时隙(Slot)的数据(Data)和导频(Pilot)部分进行方向角为DIRECTIONm有波束发送，在媒体访问控制子层协议(Media AccessControl，以下简称MAC)部分进行无波束的全小区覆盖发送；下一Slot调度算法判决时，调度算法输入值分为当前调度用户和其它用户，当前调度用户的DRCValue判决输入值采用当前Slot采集的DRCValue值，其它用户的DRCValue判决输入值在调度算法判决时使用扫描得到的(DIRECTIONm，DRCVALUEm)的DRCVALUEm值和当前Slot采集的DRCValue值取最大值作为输入；
方法2，在Slot的Data部分进行方向角为DIRECTIONm有波束发送，在MAC和Pilot部分进行无波束的全小区覆盖发送；下一Slot调度算法判决时，调度算法输入值分为当前调度用户和其它用户，当前调度用户的DRCValue判决输入值采用当前Slot采集的DRCValue值，其它用户的DRCValue判决输入值在调度算法判决时使用扫描得到的(DIRECTIONm，DRCVALUEm)的DRCVALUEm值和当前Slot采集的DRCValue值取最大值作为输入；
方法3，在Slot的Data部分进行方向角为DIRECTIONm有波束发送，在MAC部分进行无波束的全小区覆盖发送，在Pilot部分进行小区覆盖下全范围波束扫描；下一Slot调度算法判决时，调度算法输入值分为当前调度用户和其它用户，当前调度用户的DRCValue判决输入值采用每次扫描采集的最大DRCValue值，在调度算法判决时其它用户的DRCValue判决输入值使用扫描得到的(DIRECTIONm，DRCVALUEm)的DRCVALUEm值和每次扫描采集的最大DRCValue值取最大值作为输入。
当某Slot要发送开销信道消息时，在所述Slot的Data和Pilot，MAC部分进行无波束的全小区覆盖发送。
在上述发送过程中，由于无线环境中存在移动和多径变化的特性，采用小角度波束扫描，根据终端的反馈信息，调整指向终端的最佳波束方向，自适应跟踪终端的变化。
本发明提供的一种智能天线应用于无线通信系统方法，特别是应用于HRPD系统，通过本发明所述的方法，能进一步提高无线通信系统的系统容量以及与之相关的抗干扰等其它方面的能力。
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。对于所属技术领域的技术人员而言，从对本发明的详细说明中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例示意图；
图2是Active Slot示意图。
具体实施方式
下面结合图1的实施例进一步说明本发明。本实施例为本发明提出的方法在CDMA2000HRPD系统中的一个具体应用，方法如下：
波束扫描A获取在HRPD系统中各个终端C的最强波束方向：AN侧基站(Base Transceiver Station，简称BTS)按照可配置的扫描周期(Period)，可配置的扫描时长(Duration)，在小区覆盖范围内进行连续不同波束方向扫描，扫描方式采用连续角度进行扫描或者步进两种方式进行，也可以使用所属技术领域的技术人员所知的别的方式进行，扫描方式在此不一一说明。如果是步进扫描，步进的最小角度可以为一个波束。扫描完毕后，终端C的反馈信息采集D记录每个终端C的(DIRECTIONy，DRCVALUEy)，y取值范围为0至最大扫描波束角度，传送给波束扫描A和前向信道调度B。波束扫描A对于每个终端C，选取和记录DRCValue最大对应波束方向的(DIRECTIONm，DRCVALUEm)一组值。扫描周期和扫描时长需要按照小区无线环境变化特性和波段进行配置，按照一定的扫描周期进行扫描，达到实时地跟踪到小区覆盖下所有终端C的DRCValue最大的波束方向。
前向调度B的无线资源调度器和终端最佳波束方向采集到的信息相结合，按照一定的调度算法，调度算法的每个用户输入参数DRC值选用最佳波束方向(DIRECTIONm，DRCVALUEm)的DRCVALUEm，调度算法进行判决后，选择出合适的用户User(R)进行发送，R表示是第R个用户。
前向调度B中的无线资源调度器选择完第R个用户User(R)后，进行数据发送，根据第R个用户的DRC信道DRCValue值指示速率进行发送。配置波束方向角为DIRECTIONm指向该用户，那么在该波束方向获得明显增益，进一步提高系统容量。根据HRPD协议，如何进行波束调整，这里提供三种方法来发送，可以采用三种方法中的一种方法实现，请参照图2：
第一种方法：在Slot的Data和Pilot部分进行方向角为DIRECTIONm有波束发送，在MAC部分进行无波束的全小区覆盖发送。下一Slot调度算法判决时，调度算法输入值分为当前调度用户和其它用户，当前调度用户的DRCValue判决输入值采用当前Slot采集的DRCValue值，其它用户的DRCValue判决输入值在调度算法判决时使用扫描得到的(DIRECTIONm，DRCVALUEm)的DRCVALUEm值和当前S lot采集的DRC Value值取最大值作为输入。
第二种方法：在Slot的Data部分进行方向角为DIRECTIONm有波束发送，在MAC和Pilot部分进行无波束的全小区覆盖发送。下一Slot调度算法判决时，调度算法输入值分为当前调度用户和其它用户，当前调度用户的DRCValue判决输入值采用当前Slot采集的DRCValue值，其它用户的DRCValue判决输入值在调度算法判决时使用扫描得到的(DIRECTIONm，DRCVALUEm)的DRCVALUEm值和当前Slot采集的DRCValue值取最大值作为输入。在数据发送时，由于波束方向性，使得终端C的解码时能提前终止，获得明显的增益。
第三种方法：在Slot的Data部分进行方向角为DIRECTIONm有波束发送，在MAC部分进行无波束的全小区覆盖发送，在Pilot部分进行小区覆盖下全范围波束扫描。下一Slot调度算法判决时，调度算法输入值分为当前调度用户和其它用户，当前调度用户的DRCValue判决输入值采用每次扫描采集的最大DRCValue值，在调度算法判决时其它用户的DRCValue判决输入值使用扫描得到的(DIRECTIONm，DRCVALUEm)的DRCVALUEm值和每次扫描采集的最大DRCValue值取最大值作为输入。在数据发送时，由于波束方向性，使得终端C的解码时能提前终止，获得明显的增益。
考虑到终端C在无线环境中存在移动和多径变化的特性，波束扫描A和前向调度B交互终端C的调度等其它信息，在向当前终端C发送数据的期间，采用自适应调整的方法，小范围幅度调整发送波束方向，根据终端C反馈的信息，调整指向终端的最佳波束方向，根据反馈信息采集D采集到的DRC信道的DRCValue变化，调整终端C的波束方向，以达到自适应跟踪终端C变化的目的。
前向调度B当某Slot要发送开销信道消息时，在所述Slot的Data和Pilot，MAC部分无波束的全小区覆盖发送，以达到小区覆盖下所有终端C都能收到目的。本发明应用于HRPD系统的智能天线应用方法，还能和多入多出(Multiple Input Multiple Output，简称MIMO)与空时码很好地结合，应用于EV-DO Rev B，EV-DO Rev C和其它系统中。
以上对本发明提出的智能天线应用于无线通信系统方法进行了详细的描述，但是以上这些实施例并不是穷举的，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种智能天线技术应用于无线通信系统的方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1，在扇区天线覆盖下，基站采用周期扫描的方法，根据反向链路上报的反馈信息，获取指向各终端的最佳波束方向；
步骤2，基站无线资源调度器结合各终端最佳波束方向采集到的反馈信息进行无线资源调度，选取合适的终端用户进行发送；
步骤3，向被选取的终端用户发送时，对于终端用户时分的无线资源和信道，在最佳的波束方向上进行发送；而对于扇区下所有终端用户共享的信道和无线资源，则采用全扇区覆盖发送。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，上述步骤1还包括以下步骤：
步骤1.1，按照小区无线环境变化特性和波段配置扫描周期和扫描时长；
步骤1.2，基站按照可配置的扫描周期，可配置的扫描时长，在小区覆盖范围内进行连续不同波束方向扫描；
步骤1.3，扫描完毕后，反馈信息采集记录每个终端的(DIRECTIONy，DRCVALUEy)，传送给波束扫描和前向信道调度，其中，y取值范围为0至最大扫描波束角度；
步骤1.4，波束扫描对于每个终端，选取和记录数据速率控制数值最大时对应波束方向的(DIRECTIONm，DRCVALUEm)一组值，其中，m为0至最大扫描波束角度的一个取值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，上述周期扫描的扫描方式采用连续角度扫描或者步进扫描。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，上述步进扫描步进的最小角度为一个波束。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，上述反馈信息为信号强度或速率指示。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，上述步骤2中无线资源调度是按照一定的调度算法，调度算法的每个用户输入参数数据速率控制值选用最佳波束方向(DIRECTIONm，DRCVALUEm)的DRCVALUEm，调度算法进行判决后，选择出合适的用户进行发送。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，上述步骤3中，向被选取的终端用户发送数据，根据所选用户的数据速率控制信道数值指示速率进行发送，发送方法采用以下三种方法中的一种来实现：
方法1，在时隙的数据和导频部分进行方向角为DIRECTIONm有波束发送，在媒体访问控制子层协议部分进行无波束的全小区覆盖发送；下一时隙调度算法判决时，调度算法输入值分为当前调度用户和其它用户，当前调度用户的数据速率控制信道数值判决输入值采用当前时隙采集的数据速率控制信道数值，其它用户的数据速率控制信道数值判决输入值在调度算法判决时使用扫描得到的(DIRECTIONm，DRCVALUEm)的DRCVALUEm值和当前时隙采集的数据速率控制信道数值取最大值作为输入；
方法2，在时隙的数据部分进行方向角为DIRECTIONm有波束发送，在媒体访问控制子层协议和导频部分进行无波束的全小区覆盖发送；下一时隙调度算法判决时，调度算法输入值分为当前调度用户和其它用户，当前调度用户的数据速率控制信道数值判决输入值采用当前采集的数据速率控制信道数值，其它用户的数据速率控制信道数值判决输入值在调度算法判决时使用扫描得到的(DIRECTIONm，DRCVALUEm)的DRCVALUEm值和当前时隙采集的数据速率控制信道数值取最大值作为输入；
方法3，在时隙的数据部分进行方向角为DIRECTIONm有波束发送，在媒体访问控制子层协议部分进行无波束的全小区覆盖发送，在导频部分进行小区覆盖下全范围波束扫描；下一时隙调度算法判决时，调度算法输入值分为当前调度用户和其它用户，当前调度用户的数据速率控制信道数值判决输入值采用每次扫描采集的最大数据速率控制信道数值，在调度算法判决时其它用户的数据速率控制信道数值判决输入值使用扫描得到的(DIRECTIONm，DRCVALUEm)的DRCVALUEm值和每次扫描采集的最大数据速率控制数值取最大值作为输入。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当某时隙要发送开销信道消息时，在所述时隙的数据和导频，媒体访问控制子层协议部分进行无波束的全小区覆盖发送。
9.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，在上述发送过程中，采用小角度波束扫描，根据终端的反馈信息，调整指向终端的最佳波束方向，自适应跟踪终端的变化。
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