CN101222257B - 智能天线赋形增益的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能天线赋形增益的测试方法，包括：步骤一，配置系统相关参数，并且激活系统校正单元使其修正系统通道的幅度和相位；步骤二，分别选择当前载频下的天线工作状态和天线赋形状态；步骤三，将两个载频的不同时隙设置为优先级不同，并且依次在两个载频的统一个时隙正确接入相同数量的用户设备；步骤四，同时记录不同载频的下行时隙发射载频功率或相当于时隙发射在波功率的下行时隙发射码道功率；步骤五，根据不同载频的天线工作状态和赋形状态，获得瞬态下的天线功率增益、赋形增益、合成增益以及不同智能天线算法下的合成增益差；以及步骤六，根据在步骤五中计算的瞬态记录结果，进行最大比合并，获得上述增益以及合成增益差。

Description

智能天线赋形增益的测试方法

技术领域

本发明涉及通信领域，特别地，涉及智能天线赋形增益的测试方法。

背景技术

智能天线是一种基于自适应天线原理的移动通信新技术，它结合了自适应天线技术的优点，利用天线阵列对波束的汇成和指向的控制，可以自适应地调整其方向图以跟踪信号的变化。智能天线包括所有具备阵列特性的天线，适用于码分多址(CDMA)系统下智能天线下行天线增益的测试方法，特别适用于无线环境特性变化(表征系统当前接入的UE高速移动下的无线特性变化)剧烈下的智能天线下行赋形增益的测试方法。

在上行接收时，每个阵元的输入信号被自适应的加权调整，并与其它的信号相加，已达到从混合的接收信号中解调出期望得到的信号并抑制干扰信号的目的，在用户信息到达方向形成波束，在干扰用户的到达方向形成零陷，提高信号干噪比，从而提高系统的性能。

下行发射时，根据从各天线接收信号中获取的UE信号的幅度、相位信息，通过自适应调整每个辐射天线阵元输出的幅度和相位，使得个天线的输出信号在空间最大功率叠加，产生指向目标UE的赋形波束。理论上讲，对于具有M个天线阵元的智能天线系统，经过智能天线处理，不同阵元的下行信号近似为幅度叠加，信噪比近似可以提高20log(M)dB，即智能天线的下行合成增益为20log(M)dB，其中合成增益包括智能天线功率增益和赋形增益两部分，在本文中，除非特别说明，将合成增益理解为功率增益和赋形增益两部分的和。

在实际的系统中，受诸多因素的限制，比如智能天线系统射频通道的一致性、系统硬件的稳定性以及实际无线环境的深衰落特性，一方面智能天线的合成增益高于或低于理论的增益。另外，随着用户设备(UE)移动时无线环境剧烈变化，将不同瞬态下的测量参数进行平均已经没有理论意义，由此测试的天线增益可能产生较大的误差甚至是不可行的。

在下列文献中介绍了阵列天线增益的方法及相关知识：

(1)公开号为CN1588699A，公开日期为2005年3月2日的“阵列天线优化增益赋形方法”专利申请；(2)公开号为CN1555108A，公开日期为2004年12月15日的“自适应阵列天线”专利申请；

文献(1)提出一种优化的阵列天线的赋形方法，文献(2)提出一种自适应阵列天线的阵列模型。尽管文献(1)和(2)都是提出了阵列天线的阵列模型以及赋形方法，但是两者都没有提出如何验证实现该阵列模型及赋形方法可以得到的赋形增益。

发明内容

为了克服在实际系统中采用理论分析方法推导智能天线赋形增益的不准确的缺点做出本发明，本发明的主要目的在于提供一种智能天线赋形增益的测试方法。

根据本发明实施例的智能天线赋形增益的测试方法包括以下步骤：

第一步骤，配置系统相关参数，使得相关单元处于正常工作状态，并且激活系统校正单元使其修正系统通道的幅度和相位，以保证各通道的幅相特性一致；

第二步骤，根据不同增益参数的测试需要，分别选择当前载频下的天线工作状态和天线赋形状态；

第三步骤，将两个载频的不同时隙设置为优先级不同，并且依次在两个载频的统一个时隙正确接入相同数量的用户设备；

第四步骤，同时记录不同载频的下行时隙发射载频功率或相当于时隙发射在波功率的下行时隙发射码道功率；

第五步骤，根据不同载频的天线工作状态和天线赋形状态，分别获得瞬态下的天线功率增益、赋形增益、合成增益以及不同智能天线算法下的合成增益差；以及

第六步骤，根据在第五步骤中计算的瞬态记录结果，进行最大比合并，获得稳态下的天线功率增益、赋形增益、合成增益以及不同智能天线算法下的合成增益差。

其中，在第一步骤中配置的相关参数包括：小区发射总功率、导频功率、主公共控制物理信道(PCCPCH)功率、专用物理信道(DPCH)最小发射功率范围、DPCH最大发射功率范围、外环功控目标值的调节范围。并且，在第一步骤中涉及的相关单元包括：系统控制单元、基带信号处理单元、射频信号处理单元、室外信号放大单元、系统校正单元、信号收发单元。其中，系统通道是基带信号处理单元到信号收发单元的信号传输载体。

并且，在第二步骤中，通过选择天线工作状态和天线赋形状态，使得参加工作的天线能够对载频所承载的小区进行覆盖。

另外，在第四步骤中，下行时隙发射载频功率表示当前时隙内所有用户的所有天线发射的信号功率和；下行时隙发射码道功率表示当前时隙内指定用户的所有码道的所有天线发射的信号功率；并且记录不同载频的下行时隙发射载频功率或下行时隙发射码道功率使用系统的无线帧号(SFN)或系统的工作时间信息进行约定。

另外，在第二步骤中，当增益参数为功率增益时，一个载频设置为选择任意一个天线参与工作，得到单天线平均的功率值，将另外一个载频设置为所有天线综合处理信号，赋形单元选择公共赋形功能；在第五步骤中，将在第二步骤中获得的两个功率值按照SFN或时间信息对应相减即为天线功率倍数，进一步对功率倍数进行对数处理即为功率增益。

并且，在第二步骤中，当增益参数为赋形增益时，将一个载频设置为选择所有天线综合处理信号，赋形单元选择公共赋形功能，将另外一个载频设置为所有天线综合处理信号，赋形单元选择专用赋形功能；在第五步骤中，将在第二步骤中获得的两个功率值按照SFN或时间信息对应相减即为天线赋形倍数，进一步对赋形倍数进行对数处理即为赋形增益。

并且，在第二步骤中，当增益参数为合成增益时，将一个载频设置为选择任意一个天线参与工作，得到单天线平均的功率值，将另外一个载频设置为所有天线综合处理信号，赋形单元选择专用赋形功能；在第五步骤中，将在第二步骤中获得的两个功率值按照SFN或时间信息对应相减即为天线合成增益倍数，进一步对合成倍数进行对数处理即为合成增益。

另外，在第二步骤中，当增益参数为不同智能天线算法的增益差时，将一个载频设置为所有天线综合处理信号，赋形单元选择一种智能天线算法的专用赋形功能，将另一个载频设置为所有天线综合处理信号，赋形单元选择专用另外一种智能天线算法赋形功能；在第五步骤中，将在第二步骤中获得的两个功率值按照SFN或时间信息对应相减即为算法增益倍数，进一步对增益倍数进行对数处理即为不同智能天线算法的增益差。

通过上述技术方案，本发明可以准确的测量智能天线的赋形增益。

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，构成本申请的一部分，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是根据本发明实施例的圆阵阵列天线模型的示意图；

图2是根据本发明实施例的线阵阵列天线模型的示意图；

图3是根据本发明实施例的智能天线赋形增益的测试方法的流程图；以及

图4是根据本发明实施例的同步时分码分多址系统的结构框图。

具体实施方式

下面将参考附图详细说明本发明。

图1和图2是根据本发明实施例的阵列天线模型的示意图，如图1和图2所示，根据本发明实施例的阵列天线可以是圆阵阵列和线阵阵列。

本发明提出的核心实现方案可用下面的公式(1)表示：

$G_t=\frac{P_{1,t}}{P_{2,t}}$ 或 $G_{t,\mathrm{dB}}=10*\log \frac{P_{1,t}}{P_{2,t}}---\left(1\right)$

其中G_t为记录时刻t的下行智能天线增益，P_1，t对应第一个载频下的功率值，P_2，t为对应第二个载频下的功率值。

以时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统为例，如图3所示，根据本发明实施例的智能天线赋形增益的测试方法包括以下步骤：

步骤S302，配置系统相关参数，使得相关单元处于正常工作状态，并且激活系统校正单元使其修正系统通道的幅度和相位，以保证各通道的幅相特性一致；

步骤S304，根据不同增益参数的测试需要，分别选择当前载频下的天线工作状态和天线赋形状态；

步骤S306，将两个载频的不同时隙设置为优先级不同，并且依次在两个载频的统一个时隙正确接入相同数量的用户设备；

步骤S308，同时记录不同载频的下行时隙发射载频功率或相当于时隙发射在波功率的下行时隙发射码道功率；

步骤S310，根据不同载频的天线工作状态和天线赋形状态，分别获得瞬态下的天线功率增益、赋形增益、合成增益以及不同智能天线算法下的合成增益差；以及

步骤S312，根据在步骤S310中计算的瞬态记录结果，进行最大比合并，获得稳态下的天线功率增益、赋形增益、合成增益以及不同智能天线算法下的合成增益差。

其中， $\stackrel{\‾}{G}=\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}{G}_t$ 表示连续时间T内天线增益的统计平均值。 ${\stackrel{\‾}{G}}^{\′}=\frac{1}{T}\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}{(G_t-\stackrel{\‾}{G})}^2$ 表示连续时间T内天线增益的离散抖动程度的统计

其中，在步骤S302中配置的相关参数包括：小区发射总功率、导频功率、主公共控制物理信道(PCCPCH)功率、专用物理信道(DPCH)最小发射功率范围、DPCH最大发射功率范围、外环功控目标值的调节范围。并且，参照图4，在步骤S302中涉及的相关单元包括：系统控制单元101、基带信号处理单元102、射频信号处理单元103、室外信号放大单元201、系统校正单元104、信号收发单元202。其中，系统通道是基带信号处理单元到信号收发单元的信号传输载体。

并且，在步骤S304中，通过选择天线工作状态和天线赋形状态，使得参加工作的天线能够对载频所承载的小区进行覆盖。

另外，在步骤S308中，下行时隙发射载频功率表示当前时隙内所有用户的所有天线发射的信号功率和；下行时隙发射码道功率表示当前时隙内指定用户的所有码道的所有天线发射的信号功率；并且记录不同载频的下行时隙发射载频功率或下行时隙发射码道功率使用系统的无线帧号(SFN)或系统的工作时间信息进行约定。

另外，在步骤S304中，当增益参数为功率增益时，一个载频设置为选择任意一个天线参与工作，得到单天线平均的功率值，将另外一个载频设置为所有天线综合处理信号，赋形单元选择公共赋形功能；在第五步骤中，将在步骤S304中获得的两个功率值按照SFN或时间信息对应相减即为天线功率倍数，进一步对功率倍数进行对数处理即为功率增益。

并且，在步骤S304中，当增益参数为赋形增益时，将一个载频设置为选择所有天线综合处理信号，赋形单元选择公共赋形功能，将另外一个载频设置为所有天线综合处理信号，赋形单元选择专用赋形功能；在步骤S310中，将在步骤S304中获得的两个功率值按照SFN或时间信息对应相减即为天线赋形倍数，进一步对赋形倍数进行对数处理即为赋形增益。

并且，在步骤S304中，当增益参数为合成增益时，将一个载频设置为选择任意一个天线参与工作，得到单天线平均的功率值，将另外一个载频设置为所有天线综合处理信号，赋形单元选择专用赋形功能；在第五步骤中，将在步骤S304中获得的两个功率值按照SFN或时间信息对应相减即为天线合成增益倍数，进一步对合成倍数进行对数处理即为合成增益。

另外，在步骤S304中，当增益参数为不同智能天线算法的增益差时，将一个载频设置为所有天线综合处理信号，赋形单元选择一种智能天线算法的专用赋形功能，将另一个载频设置为所有天线综合处理信号，赋形单元选择专用另外一种智能天线算法赋形功能；在第五步骤中，将在步骤S304中获得的两个功率值按照SFN或时间信息对应相减即为算法增益倍数，进一步对增益倍数进行对数处理即为不同智能天线算法的增益差。

以单用户为例，在步骤S310中，当测量智能天线功率增益时，通过系统控制单元对一个载频下当前激活的M阵元进行单独处理信号，得到每个天线的功率值P′_i，t，i＝1.2....M；每个天线的功率值P′_i，t＝η_功率×η_赋形，其中η_功率、η_赋形分别为系统功率控制单元输出的过你功率因子和智能天线模块输出的赋形因子。将每个天线的功率值按照系统帧号SFN或系统处理时间信息计算单天线的平均功率值 $P_{1,t}=\underset{t=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{i,t}^{\′}.$ 通过系统控制单元对一个载频选择公共智能天线赋形算法，对激活的M阵元进行集体处理信号，得到M阵元下的天线功率值P_2，t。依照公式(1)可以计算得到智能天线的过你过滤增益。

当测量智能天线赋形增益时，通过系统控制单元对一个载频选择公共智能天线赋形算法，对激活的M阵元进行集体处理信号，得到M阵元下的天线功率值P_1，t。通过系统控制单元对另一个载频选择专用智能天线赋形算法，对激活的M阵元进行集体处理信号，得到M阵元下的天线功率值P_2，t。依照公式(1)可以计算得到智能天线的赋形增益。

并且，通过系统控制单元对一个载频下当前激活的M阵元进行单独处理信号，得到每个天线的功率值P′_i，t，i＝1.2....M；每个天线的功率值P′_i，t＝η_功率×η_赋形，其中η_功率、η_赋形分别为系统功率控制单元输出的过你功率因子和智能天线模块输出的赋形因子。将每个天线的功率值按照系统帧号SFN或系统处理时间信息计算单天线的平均功率值 $P_{1,t}=\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{i,t}^{\′}.$ 通过系统控制单元对另一个载频选择专用智能天线赋形算法，对激活的M阵元进行集体处理信号，得到M阵元下的天线功率值P_2，t。依照公式(1)可以计算得到智能天线的过你过滤增益。

当测量智能天线不同专用赋形算法的增益差时，通过系统控制单元对一个载频选择一种专用智能天线赋形算法，对激活的M阵元进行集体处理信号，得到M阵元下的天线功率值P_1，t。通过系统控制单元对另一个载频选择另外一种专用智能天线赋形算法，对激活的M阵元信号进行综合处理，得到M阵元下的天线功率值P_2，t。依照公式(1)可以计算得到智能天线的赋形增益。

对于多用户时，根据多用户载实际系统的测量参数的实现过程，依据本发明的实现思想作进一步的深入扩展，同样可以实现多用户下的下行智能天线的天线增益测试。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能天线赋形增益的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步骤，配置系统相关参数，使得相关单元处于正常工作状态，并且激活系统校正单元使其修正系统通道的幅度和相位，以保证各通道的幅相特性一致；

第二步骤，根据不同增益参数的测试需要，分别选择当前载频下的天线工作状态和天线赋形状态；

第三步骤，将两个载频的不同时隙设置为优先级不同，并且依次在两个载频的同一个时隙正确接入相同数量的用户设备；

第四步骤，同时记录不同载频的下行时隙发射载频功率或下行时隙发射码道功率；

第五步骤，根据不同载频的天线工作状态和天线赋形状态，分别获得瞬态下的天线功率增益、赋形增益、合成增益以及不同智能天线算法下的合成增益差；以及

第六步骤，根据在所述第五步骤中计算的瞬态记录结果，进行最大比合并，获得稳态下的天线功率增益、赋形增益、合成增益以及不同智能天线算法下的合成增益差；

在所述第一步骤中配置的相关参数包括：小区发射总功率、导频功率、主公共控制信道功率、专用物理信道最小发射功率范围、专用物理信道最大发射功率范围、外环功控目标值的调节范围；

在所述第一步骤中涉及的相关单元包括：系统控制单元、基带信号处理单元、射频信号处理单元、室外信号放大单元、系统校正单元、信号收发单元。

2.根据权利要求1所述的智能天线赋形增益的测试方法，其特征在于，所述系统通道是所述基带信号处理单元到所述信号收发单元的信号传输载体。

3.根据权利要求1所述的智能天线赋形增益的测试方法，其特征在于，在所述第二步骤中，通过选择天线工作状态和天线赋形状态，使得参加工作的天线能够对载频所承载的小区进行覆盖。

4.根据权利要求1所述的智能天线赋形增益的测试方法，其特征在于，在所述第四步骤中，所述下行时隙发射载频功率表示当前时隙内所有用户的所有天线发射的信号功率和；所述下行时隙发射码道功率表示当前时隙内指定用户的所有码道的所有天线发射的信号功率；并且记录不同载频的所述下行时隙发射载频功率或所述下行时隙发射码道功率使用系统的无线帧号或系统的工作时间信息进行约定。

5.根据权利要求1所述的智能天线赋形增益的测试方法，其特征在于，在所述第二步骤中，当增益参数为功率增益时，一个载频设置为选择任意一个天线参与工作，得到单天线平均的功率值，将另外一个载频设置为所有天线综合处理信号，赋形单元选择公共赋形功能；在所述第五步骤中，将在所述第二步骤中获得的两个功率值按照无线帧号或时间信息对应相减即为天线功率倍数，进一步对功率倍数进行对数处理即为功率增益。

6.根据权利要求1所述的智能天线赋形增益的测试方法，其特征在于，在所述第二步骤中，当增益参数为赋形增益时，将一个载频设置为选择所有天线综合处理信号，赋形单元选择公共赋形功能，将另外一个载频设置为所有天线综合处理信号，赋形单元选择专用赋形功能；在所述第五步骤中，将在所述第二步骤中获得的两个功率值按照无线帧号或时间信息对应相减即为天线赋形倍数，进一步对赋形倍数进行对数处理即为赋形增益。

7.根据权利要求1所述的智能天线赋形增益的测试方法，其特征在于，在所述第二步骤中，当增益参数为合成增益时，将一个载频设置为选择任意一个天线参与工作，得到单天线平均的功率值，将另外一个载频设置为所有天线综合处理信号，赋形单元选择专用赋形功能；在所述第五步骤中，将在所述第二步骤中获得的两个功率值按照无线帧号或时间信息对应相减即为天线合成增益倍数，进一步对合成倍数进行对数处理即为合成增益。

8.根据权利要求1所述的智能天线赋形增益的测试方法，其特征在于，在所述第二步骤中，当增益参数为不同智能天线算法的增益差时，将一个载频设置为所有天线综合处理信号，赋形单元选择一种智能天线算法的专用赋形功能，将另一个载频设置为所有天线综合处理信号，赋形单元选择专用另外一种智能天线算法赋形功能；在所述第五步骤中，将在所述第二步骤中获得的两个功率值按照无线帧号或时间信息对应相减即为算法增益倍数，进一步对增益倍数进行对数处理即为不同智能天线算法的增益差。

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