CN101453739A - 一种用智能天线覆盖高速路的方法 - Google Patents

Abstract

一种用智能天线覆盖高速路的方法，包括用位于同一基站内的两副智能天线，它们分别有N个阵元和M个阵元，分别覆盖高速路的两个相反方向；设置两副天线覆盖的区域为同一小区；在基站上行接收时，它们将分别接收到的上行信号送到射频处理单元的前N个通道和后M个通道处理，转换成基带IQ数据后送到基带处理单元进行后续处理；在基站下行发射数据时，对不同用户根据上行接收信号的强度选择不同的天线发射，在两副天线都接收到同一用户的数据时，通过两副天线进行下发。本发明避免了高速移动时站内切换带过短引起掉话的可能。使基站与高速路有一定距离，从而使天线信号与高速路之间有一定夹角，可以解决穿透损耗问题。

Description

一种用智能天线覆盖高速路的方法

技术领域

本发明涉及移动通信网络，尤其涉及通讯网络对高速路进行覆盖的方法。

背景技术

随着移动通信事业的不断发展，运营商们都在精心打造自己的精品网络品牌形象。高速路(包括高速公路和铁路等)作为交通枢纽辐射全国区域，该类地区的无缝覆盖也成为完善网络质量的一个重要指标。

高速路沿线具有覆盖范围广，容量需求不大，覆盖区呈连续带状等特点。在满足覆盖要求的情况下站点应尽量少，这样有利于节约建站成本，也便于后期网络的维护。

高速路上的通信用户在旅行途中一直处于车厢内，沿着交通线高速移动，只有到达上下路口处或停靠站点时才有采用附近网络的需求。同时由于用户大部分时间处在高速移动中，尤其是铁路提速以后，时速会超过200km/h，这样导致越区切换十分频繁，所以在建站时需要考虑可靠切换的问题。高速移动时切换带过小就会导致切换流程无法完成。基站之间的切换带由于规划和调整的自由度比较大，不会存在较大问题。但是同一站内各扇区间切换带规划和调整的自由度较小，在200km/h以上的移动速度下，切换带基本需要保证在上百米左右。这么宽的切换带，对于站内小区覆盖来讲难以实现。

现有处理方式主要有两种方法，一种是采用八字形天线进行覆盖，但是缺点是该天线增益较小，网络覆盖时需要建站较多，成本太高。

另一种是方法如专利申请号为200410080166.5的中国专利申请“用于公路无线覆盖的天线配置方法”，采用两个定向天线覆盖高速公路相反的方向，两个天线配置为同一小区，这样避免了站内切换的问题，但是没有考虑车厢穿透损耗的问题。由于用户处于高速移动的汽车、火车内，无线信号的入射方向如果与车厢夹角过小，车厢的穿透损耗就会比较大，用户接收到的信号就会很弱，所以基站所处位置不能紧贴高速路边，而要与高速路相距一定距离。高增益的定向天线前后比较大，使得定向天线下的覆盖范围比较小，这样的话两个定向天线波束的角度如果过大，会导致两个天线无线覆盖交叠区域的面积较小，可能产生覆盖盲区；而如果两天线波束的角度过小，又会导致覆盖距离变小，同样距离需要建站的数目增多，增大了整个网络的建设成本。定向天线固定的波束指向给网络规划带来了不小的困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服高速路覆盖中现有技术天线增益小及覆盖不灵活等缺点给网络规划带来的困难，提供一种用智能天线对高速路覆盖的方法。

本发明一种用智能天线覆盖高速路的方法的技术方案为，包括用两副智能天线分别覆盖高速路的两个相反方向，所述两副天线位于同一基站，一副为N个阵元，一副为M个阵元，其中N≥M≥1；设置两副天线覆盖的区域为同一小区，两副天线分别连接到射频处理单元的前N个通道和后M个通道；在基站上行接收时，N个阵列元和M个阵列元的两副智能天线将分别接收到的上行信号送到射频处理单元的前N个通道和后M个通道处理，转换成基带IQ数据，然后送到基带处理单元进行后续处理；在基站下行发射数据时，对不同用户根据上行接收信号的强度选择不同的天线发射，在两副天线都接收到同一用户的数据时，通过两副天线进行下发。

在上述方案中，可以对上行接收信号做信道估计分别计算两副天线的赋形权值，前N个通道的数据用来计算其中一副智能天线的权值，后M个通道的数据用来计算另一副智能天线的权值；待发射的基带数据乘以对应天线的赋形权值后，再经过射频转换后，通过对应的智能天线发射出去。

本发明中，基站与高速路之间有一定距离，使信号方向与高速路方向之间所成夹角为θ：0<θ<45°。

上述方案中的对不同用户根据上行接收信号的强度选择不同天线发射是指，每副天线设置激活门限，上行信号强度如果超过门限，下行数据就通过对应的天线发射；没有超过门限则下行不发射。

在在两副天线都接收到同一用户的数据时，下行发射时根据两副天线接收功率的大小，用两副天线同时发射、延迟发射或者选择发射该用户数据。

上述方案中的N和M是根据基带处理能力确定的。

本发明利用两副智能天线覆盖高速路的不同方向，两副天线覆盖区域配置为同一个小区，避免了高速移动时站内切换带过短引起掉话的可能。相比定向天线，智能天线具有更高的增益和干扰抑制能力，还可以通过权值配置调整覆盖范围。本发明中使基站与高速路有一定距离，从而使天线信号与高速路之间有一定夹角，可以解决穿透损耗问题。

附图说明

图1是智能天线业务波束覆盖高速路示意图；

图2是智能天线连接方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：

本发明采用两副智能天线，它们位于同一基站，一副为N个阵元，一副为M个阵元(其中N≥M≥1)，N和M根据基带处理能力确定。两副天线分别覆盖高速路的两个相反的方向，设置这两副天线覆盖的区域为同一小区。如图1所示。图1中，两个小长方形表示两副智能天线，两条横向的平行线表示高速路。图中椭圆表示波束指向示意，智能天线的业务波束是随着用户移动而实时变化的。

图2是智能天线与基站设备连接方式的示意图。其中射频处理单元共有N+M个通道，智能天线1连接射频处理单元前N个通道，智能天线2连接射频处理单元的后M个通道。射频处理单元与基带处理单元相连。

由于用户处于汽车、火车内，考虑到车厢穿透损耗的影响，设置天线与覆盖的高速路之间保持一定的距离，这样使发射信号与车厢有一定夹角θ，能有效减少穿透损耗，夹角一般取：0<θ<45°。两副智能天线位于同一基站，一副为N个阵元，一副为M个阵元(其中N≥M≥1)，下面以取N＝M为例。

基站上行接收时，智能天线1和2将接收的信号送往射频处理单元，射频处理单元将2N个通道的射频信号转换成基带IQ数据。基带部分能够同时处理2N个通道的数据，所以把所有基带IQ数据同时送入基带处理单元处理。

基站下行发射时，对不同用户可以根据上行接收信号的强度去选择不同的天线去发射，如果两副天线都能接收到同一用户的数据时，也可两副天线都进行下发。对不同用户根据上行接收信号的强度选择不同天线发射是指，每副天线设置激活门限，上行信号强度如果超过门限，下行数据就通过对应的天线发射；没有过门限则下行不发射。在两副天线都接收到同一用户的数据时，下行发射时根据两副天线接收功率的大小，用两副天线同时发射、延迟发射或者选择发射该用户数据。

基站下行发射前，对上行接收信号做信道估计分别计算两副天线的赋形权值，前N个通道的数据用来计算智能天线1的权值，后N个通道的数据用来计算智能天线2的权值。待发射的基带数据乘以对应天线的赋形权值后，再经过射频转换后，通过对应的智能天线发射出去。

智能天线的权值分为广播波束权值和业务波束权值。前者是用做网络广播覆盖的，一副天线通常在网络规划时就会配置一个合适的广播权值，从而产生特定的覆盖形状和指向，而天线本身的姿态不用过多调整。这正是智能天线本身方便各种环境网络规划的特点。业务波束的权值是根据用户的上行接收信号实时计算的，所以主瓣能够始终指向移动用户，提供较高的增益和干扰抑制。本发明中，智能天线的广播权值还可以通过后台进行配置，改变不同的权值就可以改变波束的覆盖范围，从而为不同道路弯曲程度和不同环境的网络规划及优化带来了便利。

Claims (5)

1、一种用智能天线覆盖高速路的方法，其特征在于，包括用两副智能天线分别覆盖高速路的两个相反方向，所述两副天线位于同一基站，一副为N个阵元，一副为M个阵元，其中N≥M≥1；设置两副天线覆盖的区域为同一小区，两副天线分别连接到射频处理单元的前N个通道和后M个通道；在基站上行接收时，N个阵列元和M个阵列元的两副智能天线将分别接收到的上行信号送到射频处理单元的前N个通道和后M个通道处理，转换成基带IQ数据，然后送到基带处理单元进行后续处理；在基站下行发射数据时，对不同用户根据上行接收信号的强度选择不同的天线发射。

2、权利要求1所述的用智能天线覆盖高速路的方法，其特征在于，对上行接收信号做信道估计分别计算两副天线的赋形权值，前N个通道的数据用来计算其中一副智能天线的权值，后M个通道的数据用来计算另一副智能天线的权值；待发射的基带数据乘以对应天线的赋形权值后，再经过射频转换后，通过对应的智能天线发射出去。

3、权利要求1或2所述的用智能天线覆盖高速路的方法，其特征在于，所述基站与高速路之间有一定距离，使信号方向与高速路方向之间所成夹角为θ：0<θ<45°。

4、权利要求1或2所述的用智能天线覆盖高速路的方法，其特征在于，所述对不同用户根据上行接收信号的强度选择不同天线发射是指，每副天线设置激活门限，上行信号强度如果超过门限，下行数据就通过对应的天线发射；没有超过门限则下行不发射。

5、权利要求1或2所述的用智能天线覆盖高速路的方法，其特征在于，在两副天线都接收到同一用户的数据时，下行发射时根据两副天线接收功率的大小，用两副天线同时发射、延迟发射或者选择发射该用户数据。

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