CN102195692A

CN102195692A - 一种选择双极化阵列天线的方法及装置

Info

Publication number: CN102195692A
Application number: CN2010101392280A
Authority: CN
Inventors: 费腾
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2010-03-18
Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2011-09-21

Abstract

本发明公开了一种选择双极化阵列天线的方法，用于实现双极化阵列天线的选择，提高选择效率，降低对系统的硬件要求。所述方法包括：获得第一集合与第二集合中的天线，其中双极化阵列天线中同一个极化方向的所有天线属于一个集合；从第一集合和第二集合中各选择一根天线，其中选择的两根天线之间的距离相对于第一集合与第二集合中的其它天线之间的距离最大。如果需要选择4根天线，则选择两根天线后可再选择出两根天线。本发明还公开了用于实现所述方法的装置。

Description

一种选择双极化阵列天线的方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机及通信领域，特别是涉及选择双极化阵列天线的方法及装置。

背景技术

随着空时信号处理技术的发展，多天线系统在无线通讯领域得到了广泛的应用。多天线系统之一的双极化天线是一种新型天线技术，组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的天线。两副极化方向的天线同时工作在收发双工模式下，因此其最突出的优点是节省单个定向基站的天线数量。由于双极化天线的使用，可以带来多种便利：如提高全网的服务质量，降低建设成本，使网络布局更加合理等。由于其安装的便利性，可以在一定的空间安装更多的天线，这样可以更好的提升系统的服务质量。

但是随着天线数量的增加，对系统硬件的处理能力要求越来越高。当系统的发展无法跟上天线的发展速度时，这就需要从双极化阵列中选择部分天线来进行传输。

现有技术通过对链路进行信道估计来判断天线信号的可靠性，以此选择可靠性较好的天线。该方案的缺点是：传输有用信息前需要对天线进行信道估计，这样就会提高系统的运算量，增加运算复杂度。另外，在对时延要求比较高的情况，由于信道估计运算的过程较复杂，会增加天线选择的时间，影响实际的应用。并且采用信道估计时，要求发射端开辟一定的资源来发送冗余信息，占用资源较多。

发明内容

本发明实施例提供一种选择双极化阵列天线的方法及装置，用于实现双极化阵列天线的选择，提高选择效率，降低对系统的硬件要求。

一种选择双极化阵列天线的方法，包括以下步骤：

获得第一集合与第二集合中的天线，其中双极化阵列天线中同一个极化方向的所有天线属于一个集合；

从第一集合和第二集合中各选择一根天线，其中选择的两根天线之间的距离相对于第一集合与第二集合中的其它天线之间的距离最大。

所述方法还包括步骤：按照预设的方向和步长分别为第一集合和第二集合中的天线顺序数字编号，其中两个集合中的起始编号相同；

从第一集合和第二集合中各选择一根天线的步骤包括：从第一集合中选择最小编号的天线和从第二集合中选择最大编号的天线；或者，从第一集合中选择最大编号的天线和从第二集合中选择最小编号的天线。

当需要再一轮选择天线时，从第一集合和第二集合的剩余可用天线中各选择一根天线，该再一轮选择的两根天线之间的距离相对于第一集合与第二集合中的其它剩余可用天线之间的距离最大。

当需要再一轮选择天线时，所述方法还包括步骤：

从第一集合中选择与上一轮从第一集合中选择的天线距离最远的天线；从第二集合中选择与本轮从第一集合中选择天线距离最远的天线；或者

从第二集合中选择与上一轮从第二集合中选择的天线距离最远的天线；从第一集合中选择与本轮从第二集合中选择天线距离最远的天线。

当从第一集合和第二集合中选择的天线中至少一根天线失效时，需要再一轮选择一组天线；或者，当需要多轮选择天线时，需要再一轮选择一组天线。

当从第一集合和第二集合中选择的天线中至少一根天线失效时，从失效的天线所在的集合中开始选择与上一轮从本集合中选择的天线距离最远的天线。

通过以下方式确定天线失效：

当天线传输的信号对应的质量参数值低于预设的质量门限值时确定该天线失效；或者

当天线上的电流小于预设的电流门限值时确定该天线失效。

所述方法还包括步骤：在选择天线后，通过选择的天线传输信号。

一种用于选择双极化阵列天线的装置，包括：

提取模块，用于获得第一集合与第二集合中的天线，其中双极化阵列天线中同一个极化方向的所有天线属于一个集合；

比较模块，用于从第一集合和第二集合中各选择一根天线，其中选择的两根天线之间的距离相对于第一集合与第二集合中的其它天线之间的距离最大。

所述装置还包括：编号模块，用于按照预设的方向和步长分别为第一集合和第二集合中的天线顺序数字编号，其中两个集合中的起始编号相同；

比较模块具体用于从第一集合中选择最小编号的天线和从第二集合中选择最大编号的天线；或者，从第一集合中选择最大编号的天线和从第二集合中选择最小编号的天线。

比较模块还用于当需要再选择一组天线时，从第一集合和第二集合的剩余可用天线中各选择一根天线，该再一轮选择的两根天线之间的距离相对于第一集合与第二集合中的其它剩余可用天线之间的距离最大。

当需要再选择一组天线时，比较模块具体用于从第一集合中选择与上一轮从第一集合中选择的天线距离最远的天线；从第二集合中选择与本轮从第一集合中选择天线距离最远的天线；或者，从第二集合中选择与上一轮从第二集合中选择的天线距离最远的天线；从第一集合中选择与本轮从第二集合中选择天线距离最远的天线。

所述装置还包括：触发模块，用于当从第一集合和第二集合中选择的天线中至少一根天线失效时，需要再一轮选择一组天线；或者，当需要多轮选择天线时，需要再一轮选择一组天线。

本发明实施例将双极化阵列天线按极化方向分成两个集合，从两个集合中各选择一根天线，并且选择的是空间位置距离最远的两根天线，该方案计算简单，并且采用这两根天线传输的信号质量较好。

附图说明

图1A为本发明实施例中选择双极化阵列天线的主要方法流程图；

图1B为本发明实施例中采用全部比较的方式选择双极化阵列天线的方法流程图；

图2为本发明实施例中通过编号选择双极化阵列天线的详细方法流程图；

图3A为本发明实施例中天线的示意图；

图3B为本发明实施例中选择多组双极化阵列天线的详细方法流程图；

图4为本发明实施例中天线失效后重新选择天线的方法流程图；

图5为本发明实施例中装置的主要结构图；

图6为本发明实施例中装置的详细结构图；

图7-11为本发明实施例中不同条件下的仿真曲线图。

具体实施方式

参见图1A，本实施例中选择双极化阵列天线的主要方法流程如下：

步骤101：获得第一集合与第二集合中的天线，其中双极化阵列天线中同一个极化方向的所有天线属于一个集合。

步骤102：从第一集合和第二集合中各选择一根天线，其中选择的两根天线之间的距离相对于第一集合与第二集合中的其它天线之间的距离最大。

选择天线的具体过程有多种实现方式，下面通过几个实施例来详细介绍。

参见图1B，本实施例中采用全部比较的方式选择双极化阵列天线的方法流程如下：

步骤111：将第一集合与第二集合中的天线进行任意组合。每个组合中包括第一集合中的一根天线和第二集合中的一根天线，其中双极化阵列天线中同一个极化方向的所有天线属于一个集合。

步骤112：获得每个组合的两根天线之间的距离。

步骤113：将所有组合对应的距离进行比较，从所有组合中选择最大距离对应的组合中的天线。

在选择天线后，便可利用选择的天线进行信号传输。

其中，步骤112中计算两根天线之间的距离有多种方式，如根据两根天线在基站(或所在的其它设备)上的实际位置计算两根天线之间的距离；或者，预先对各天线顺序数字编号，通过天线之间编号的差值的绝对值确定两根天线之间的距离。还可以有其它方式，凡是能够获得两根天线之间的距离，均适用于本实施例。本实施例主要采用编号方式获得两根天线之间的距离，该方式实现简单，计算量较小。下面对通过该方式选择天线的过程进行详细介绍。

参见图2，本实施例中通过编号选择双极化阵列天线的详细方法流程如下：

预先按极化方向将天线分为多个集合，如果是双极化阵列天线，则分为两个集合，一个极化方向对应一个集合。参见图3A所示，1-4号天线是一个极化方向的天线，也就是一个集合中的天线。5-8号天线是另一个集合中的天线。按照预设的方向和步长分别为第一集合和第二集合中的天线顺序数字编号，其中两个集合中的起始编号相同。以图3A为例，按从左到右的方向为天线顺序数字编号，如起始编号为0，步长为1，则1-4号天线的编号为0、1、2、3，5-8号天线的编号也为0、1、2、3。或者，如起始编号为1，步长为2，则1-4号天线的编号为1、3、5、7，5-8号天线的编号也为1、3、5、7。

步骤201：将第一集合与第二集合中的天线进行任意组合。每个组合中包括第一集合中的一根天线和第二集合中的一根天线。

步骤202：获得每个组合的两根天线的编号之间的差值的绝对值。

步骤203：将所有组合对应的绝对值进行比较。

步骤204：从所有组合中选择最大绝对值对应的组合中的天线。该过程可表示为max|j-i|，j表示第二集合中天线的编号，i表示第一集合中天线的编号，本实施例中i和j的可能取值为0、1、2、3。

由此可以得到1与8号天线及4与5号天线的距离最远，如果需要选择一组天线，则可以直接从(1，8)和(4，5)中任选一组。即，从第一集合中选择最小编号的天线和从第二集合中选择最大编号的天线；或者，从第一集合中选择最大编号的天线和从第二集合中选择最小编号的天线。如果需要选择两组天线，则可以选择(1，8)和(4，5)。下面对选择多组天线的过程进行详细介绍。

参见图3B，本实施例中选择多组双极化阵列天线的详细方法流程如下：

步骤301：确定需要选择的天线数目。例如，需要选择4根天线，即2组天线。

步骤302：根据需要选择的天线数目确定循环次数。例如，循环次数为4/2＝2，4为需要选择的天线数目，由于是双极化天线，所以需要除以2。或者，通过需要选择2组天线来确定循环次数为2。

步骤303：从第一集合和第二集合中的一个集合内选出最小(或最大)编号的天线。

步骤304：从另一集合中选出与所述一个集合内最小编号的天线距离最远的天线。也就是从另一集合中选出编号最大(或最小)的天线。

步骤305：判断循环次数是否为1，如果是，则结束流程，否则继续步骤306。

步骤306：将循环次数减1。

步骤307：从所述一个集合中选出与上一次循环选择的天线距离最远的天线。如果是第2轮选择，也就是从所述一个集合中选出最大编号天线。

步骤308：从另一集合中选出与本次循环从所述一个集合中选出的的天线距离最远的天线。继续步骤305。

采用本实施例所述的流程选择天线，不仅可以获得距离最大的天线，而且选择的天线之间的对称性也较好。

当有选择的天线在使用过程中失效时，现有技术是人工到现场进行维护，并继续使用已选择的天线进行传输。该方式在人工维护前，失效的天线无法发挥作用，将影响信号的传输质量。而本实施例在确定有天线失效时，将触发选择机制，重新选择可用的天线。本实施例中确定天线失效的方式有多种，如当天线传输的信号对应的质量参数值低于预设的质量门限值时确定该天线失效；或者，当天线上的电流小于预设的电流门限值时确定该天线失效。

参见图4，本实施例中天线失效后重新选择天线的方法流程如下：

步骤401：确定失效的一根天线，并确定该天线所在的集合，将该集合标记为“有更新”。例如，已选择的天线是(1，8)，8号天线失效，则将第二集合标记为“有更新”，表示该集合内的天线需要更新。

步骤402：从“有更新”的集合中选择与失效的天线距离最大的剩余可用天线。例如，从第二集合中选择出与8号天线距离最远的5号天线。

步骤403：从另一集合中选择与本轮从“有更新”的集合中选择的天线距离最大的天线。例如，从第一集合中选择出与5号天线距离最远的4号天线。

将步骤402和403中选择出的天线用于后续传输，并终止失效的天线及与其配对的天线的传输。

步骤404：将集合的标记“有更新”更新为“未更新”。

步骤405：判断是否有失效的天线，若有，则继续步骤401，否则结束流程。

如果(4，5)中4号天线再失效，则按照图4所示的流程，从第一集合中选出与4号天线距离最远的1号天线，再从第二集合中选择与1号天线距离最远的7号天线，因为8号天线已经失效。

通过以上描述了解了选择天线的实现过程，该过程可由装置实现，下面对该装置的内部结构和功能进行介绍。

参见图5，本实施例中装置主要包括：提取模块501和比较模块502。该装置可具体为基站或手机等。

提取模块501用于获得第一集合与第二集合中的天线，其中双极化阵列天线中同一个极化方向的所有天线属于一个集合。

比较模块502用于从第一集合和第二集合中各选择一根天线，其中选择的两根天线之间的距离相对于第一集合与第二集合中的其它天线之间的距离最大。

所述装置还包括：编号模块503，参见图6所示。编号模块503用于按照预设的方向和步长分别为第一集合和第二集合中的天线顺序数字编号，其中两个集合中的起始编号相同。比较模块502从第一集合中选择最小编号的天线和从第二集合中选择最大编号的天线；或者，从第一集合中选择最大编号的天线和从第二集合中选择最小编号的天线。

所述装置还包括存储模块504，用于存储第一集合和第二集合，以及保存所有天线的编号和标示等。提取模块501可以从存储模块504中获得第一集合和第二集合中的天线。

比较模块502还用于当需要再选择一组天线时，从第一集合和第二集合的剩余可用天线中各选择一根天线，该再一轮选择的两根天线之间的距离相对于第一集合与第二集合中的其它剩余可用天线之间的距离最大。

当需要再选择一组天线时，比较模块从第一集合中选择与上一轮从第一集合中选择的天线距离最远的天线；从第二集合中选择与本轮从第一集合中选择天线距离最远的天线；或者，从第二集合中选择与上一轮从第二集合中选择的天线距离最远的天线；从第一集合中选择与本轮从第二集合中选择天线距离最远的天线。

所述装置还包括：触发模块505用于当从第一集合和第二集合中选择的天线中至少一根天线失效时，需要再一轮选择一组天线；或者，当需要多轮选择天线时，需要再一轮选择一组天线。

当采用全部比较的方式时，所述装置还包括：组合模块506用于将第一集合与第二集合中的天线进行任意组合，每个组合中包括第一集合中的一根天线和第二集合中的一根天线，其中双极化阵列天线中同一个极化方向的所有天线属于一个集合。

比较模块502获得每个组合的两根天线之间的距离，将所有组合对应的距离进行比较，从所有组合中选择最大距离对应的组合中的天线。通过编号选择天线时，比较模块502获得每个组合的两根天线的编号之间的差值的绝对值；从所有组合中选择最大绝对值对应的组合中的天线。

所述装置还包括：失效模块507用于当天线传输的信号对应的质量参数值低于预设的质量门限值时确定该天线失效；或者，当天线上的电流小于预设的电流门限值时确定该天线失效。

所述装置还包括：配置模块，用于划分集合，确定需要选择的天线数目，确定循环次数等该装置的其它功能。配置模块还可以将配置结果存储到存储模块504中。

以上详细描述了所述装置中各模块的功能，该装置中的所有模块之间均可以有连接关系。

用于实现本发明实施例的软件可以存储于软盘、硬盘、光盘和闪存等存储介质。

本实施例以选择4根天线为例进行仿真测试，仿真环境为Format(前导格式)0，Ncs(循环移位数)＝13，Logical Root index(逻辑根索引)＝22，v(检测窗口)＝32。

天线的组合方式和用户设备的工作点如表1所示：

表1

天线号组合	工作点(dB)
		[1，4，5，8]	-14.1
[2，4，5，8]	-14.2
		[3，4，5，8]	-13.8
[2，3，6，7]	-13.3
		[2，3，5，8]	-13.8

当选择[1，4，5，8]号天线时，仿真结果如表2所示：

表2

信噪比(SNR)	-15	-14	-13
				MISS(漏警概率)	0.0235	0.0091	0.0032
FALSE(虚警概率)	0.0004	0.0004	0.0004

当选择[2，4，5，8]号天线时，仿真结果如表3所示：

表3

SNR	-15	-14	-13
				MISS	0.0223	0.008	0.002
FALSE	0.0004	0.0004	0.0004

当选择[3，4，5，8]号天线时，仿真结果如表4所示：

表4

SNR	-15	-14	-13
				MISS	0.0307	0.0117	0.005
FALSE	0.0004	0.0004	0.0004

当选择[2，3，6，7]号天线时，仿真结果如表5所示：

表5

SNR	-15	-14	-13
				MISS	0.0441	0.0195	0.007
FALSE	0.0004	0.0004	0.0004

当选择[2，3，5，8]号天线时，仿真结果如表6所示：

表6

SNR	-15	-14	-13
				MISS	0.0307	0.0114	0.0037
FALSE	0.0004	0.0004	0.0004

表2-6对应的曲线图参见图7-11所示，线701表示(漏警概率曲线)，线702表示(虚警概率曲线)。从上述的仿真结果可知，当采用双极化天线时，相同极化方向上的两根天线距离越远，其性能越好，间距较小时，性能有所下降。但从结果上看，任意的组合都可以满足104协议规定的优于-12.1dB的要求。因此我们在做天线选择的时候，可以首先满足双极化有关协议的要求，再选择不同极化中距离最大的两根天线。

本发明实施例将双极化阵列天线按极化方向分成两个集合，从两个集合中各选择一根天线，并且选择的是空间位置距离最远的两根天线，该方案计算简单，并且采用这两根天线传输的信号质量较好。并且，本发明实施例通过天线编号可以较快的选择出距离最远的两根天线。以及，本发明实施例中选择天线的方案可应用在天线失效后的重选过程，以解决天线失效的问题，及时选择出替代天线用于传输。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种选择双极化阵列天线的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤：按照预设的方向和步长分别为第一集合和第二集合中的天线顺序数字编号，其中两个集合中的起始编号相同；

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当需要再一轮选择天线时，从第一集合和第二集合的剩余可用天线中各选择一根天线，该再一轮选择的两根天线之间的距离相对于第一集合与第二集合中的其它剩余可用天线之间的距离最大。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当需要再一轮选择天线时，所述方法还包括步骤：

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当从第一集合和第二集合中选择的天线中至少一根天线失效时，需要再一轮选择一组天线；或者，当需要多轮选择天线时，需要再一轮选择一组天线。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，当从第一集合和第二集合中选择的天线中至少一根天线失效时，从失效的天线所在的集合中开始选择与上一轮从本集合中选择的天线距离最远的天线。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，通过以下方式确定天线失效：

当天线上的电流小于预设的电流门限值时确定该天线失效。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤：在选择天线后，通过选择的天线传输信号。

9.一种用于选择双极化阵列天线的装置，其特征在于，包括：

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：编号模块，用于按照预设的方向和步长分别为第一集合和第二集合中的天线顺序数字编号，其中两个集合中的起始编号相同；

11.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，比较模块还用于当需要再选择一组天线时，从第一集合和第二集合的剩余可用天线中各选择一根天线，该再一轮选择的两根天线之间的距离相对于第一集合与第二集合中的其它剩余可用天线之间的距离最大。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，当需要再选择一组天线时，比较模块具体用于从第一集合中选择与上一轮从第一集合中选择的天线距离最远的天线；从第二集合中选择与本轮从第一集合中选择天线距离最远的天线；或者，从第二集合中选择与上一轮从第二集合中选择的天线距离最远的天线；从第一集合中选择与本轮从第二集合中选择天线距离最远的天线。

13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：触发模块，用于当从第一集合和第二集合中选择的天线中至少一根天线失效时，需要再一轮选择一组天线；或者，当需要多轮选择天线时，需要再一轮选择一组天线。