CN102340785A - 天线调整方法和基站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线调整方法和基站，其中，方法包括：基站确定其所服务的用户终端的位置坐标；基站根据用户终端的位置坐标确定话务密集区域；基站根据话务密集区域，调整天线的方位角。本发明通过对UE的位置进行统计确定话务密集区域，来调整天线角度，以适应话务量分布的变化、避免了拥塞和掉话。

Description

天线调整方法和基站

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种天线调整方法和基站。

背景技术

天线角度的调整对移动通信的网络质量非常重要。一方面，准确的方位角和倾角能保证基站的实际覆盖与所预期的相同，保证整个网络的运行质量；另一方面，依据具体应用情况对角度进行适当的调整，可以更好地优化现有的移动通信网络。

在移动通信网络的建设中，一般按照小区覆盖范围、小区容量、地理特征等因素对天线的角度进行规划，这也是天线安装的重要标准之一，如果角度设置与之存在偏差，则易导致基站的实际覆盖与所设计的不相符，导致基站的覆盖范围不合理，从而导致一些意想不到的同频及邻频干扰。

目前，实际的移动通信网络中，由于地形的原因，如大楼、高山、水面等，往往引起信号的折射或反射，从而导致实际覆盖与理想模型存在较大的出入，造成一些区域信号较强，一些区域信号较弱，在这种情况下，可以根据网络的实际情况，对天线的方位角进行适当的调整，以保证信号较弱区域的信号强度，达到网络优化的目的。

但是，在实际应用中，由于实际存在的人口密度不同，导致各天线所对应小区的话务量不均衡，例如，当地紧急会议或大型公众活动等，导致某些区域话务量特别集中或突发密集话务，这时如果不对天线的方位角进行调整，将导致这部分区域的用户终端(UserEquipment，UE)发生掉话、网络拥塞或服务质量下降。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种天线调整方法和基站，以至少解决上述的如果不对天线的方位角进行调整，将导致突发密集话务的区域的用户终端发生掉话、网络拥塞、或服务质量下降的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种天线调整方法，包括：基站确定其所服务的用户终端的位置坐标；基站根据用户终端的位置坐标确定话务密集区域；基站根据话务密集区域，调整天线的方位角。

根据本发明的另一方面，提供了一种基站，包括：第一确定模块，用于确定基站所服务的用户终端的位置坐标；第二确定模块，用于根据用户终端的位置坐标确定话务密集区域；天线调整模块，用于根据话务密集区域，调整天线的方位角。

通过本发明，基站通过定位UE的位置坐标来统计话务量的主要来源方位(即确定话务密集区域)，从而调整天线的方位角以适应小区话务量分布，解决了相关技术中由于未对天线的方位角进行调整，导致这部分区域的UE发生掉话、网络拥塞、或服务质量下降的问题，进而能够在某个区域突发密集话务或话务密集区域发生转移时，定位UE的位置，通过对UE的位置进行统计确定话务密集区域，来调整天线角度，以适应话务量分布的变化、避免了拥塞和掉话。

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天线调整方法的流程图；

图2是根据本发明优选实施例的3个基站实现UE的定位的示意图；

图3是根据本发明优选实施例的天线调整方法的实现流程图；

图4是根据本发明优选实施例的全向天线小区的区域划分示意图；

图5是根据本发明优选实施例的定向天线小区的区域划分示意图；

图6是根据本发明实施例的基站的示意图；

图7是根据本发明优选实施例的基站的结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1是根据本发明实施例的天线调整方法的流程图，包括以下步骤：

步骤S102，基站(可称为本基站)确定其所服务的UE的位置坐标；

例如，可以利用OTDOA(Observed Time Difference ofArrival，观察到达时间差)技术在不同的应用场景中，确定(或定位)其所服务的一个、多个、或全部的UE的位置坐标。其中，一个或多个用户终端可以是发生掉话或者服务质量下降等情况的一个或多个UE。

步骤S104，基站根据上述用户终端的位置坐标确定话务密集区域；

步骤S106，基站根据步骤S104中确定的话务密集区域，调整天线。

相关技术中由于在无线蜂窝通信系统中，当某个区域突发密集话务(如当地紧急会议或大型公众活动等)或话务密集区域发生转移时，由于未对天线的方位角进行调整，导致这部分区域的UE发生掉话、网络拥塞、或服务质量下降。而本实施例中，基站通过定位UE的位置坐标来统计话务量的主要来源方位(即确定话务密集区域)，从而调整天线的方位角以适应小区话务量分布，解决了相关技术中由于未对天线的方位角进行调整，导致这部分区域的UE发生掉话、网络拥塞、或服务质量下降的问题。使用该实施例能够在某个区域突发密集话务或话务密集区域发生转移时，定位UE的位置，通过对UE的位置进行统计确定话务密集区域，来调整天线角度，以适应话务量分布的变化、避免拥塞和掉话。

优选地，步骤S102包括：基站与其第一相邻基站(可称为本基站的相邻基站1)通过同步地向用户终端发送定位参考信号，建立第一双曲线方程；基站与其第二相邻基站(可称为本基站的相邻基站2)通过同步地向用户终端发送定位参考信号，建立第二双曲线方程，并将第二双曲线方程转换为与第一双曲线方程同一坐标系的第三双曲线方程；计算第一双曲线方程所对应的第一双曲线和第三双曲线方程所对应的第二双曲线的交点的坐标，作为用户终端的位置坐标。

该优选实施例提供了基站采用OTDOA技术定位得到UE的位置坐标的具体实施方案。OTDOA技术同时具有定位精度高、终端成本低、响应时间快、可应用于室内等优点，应用较为广泛。OTDOA技术中，通过测量UE到两个基站的无线信号传播时间差(DTOA，Time Difference Of Arrival)，来计算UE到两个基站的距离差。从数学的角度来看，UE的运动轨迹，就是以这两个基站为焦点、以其距离差为定差的双曲线。要实现精确定位，还必须对另外两个基站进行相同的测量与计算，获得另外一条双曲线。这两条双曲线的交点就是UE的位置。因此要实现OTDOA定位，至少需要3个基站，如图2所示。DTOA值由UE通过测量不同基站的两个小区的定位参考信号到达的时间而获得。

其中，对于第一相邻基站和第二相邻基站之一，基站通过以下方式与该相邻基站建立双曲线方程：用户终端测量基站与相邻基站(第一相邻基站或第二相邻基站)发送的定位参考信号的到达时间差，并上报给基站；基站根据该到达时间差计算用户终端和基站之间的距离与用户终端和相邻基站(第一相邻基站或第二相邻基站)之间的距离的差值2a；基站根据其与相邻基站(第一相邻基站或第二相邻基站)之间的距离2c和上述差值2a，建立双曲线方程(第一双线方程或第二双曲线方程)为：其中，b²＝c²-a²，a＞0，b＞0，x轴为基站和相邻基站(第一相邻基站或第二相邻基站)所在的直线，原点为基站和相邻基站(第一相邻基站或第二相邻基站)之间的中点。

该优选实施例提供了采用OTDOA技术定位得到一个UE的位置坐标的具体实施方案。通过该技术能够较为准确地定位得到UE的位置坐标，且基站和与其相邻的两个相邻基站通过向UE发送定位参考信号来定位得到UE的位置坐标，无需人工现场调查，实现了基站自动定位，节省了人力和物力资源。

实施例一

如图3所示，以一个用户打电话投诉某地点因为大话务而发生掉话或拥塞的情况(人工触发)为例，详细说明基站采用OTDOA技术定位得到该用户的位置坐标(即该用户使用的UE)的具体步骤如下：

步骤S302至步骤S304，初始条件为本基站具有两个相邻基站(相邻基站1和相邻基站2)的位置信息。本基站和相邻基站1同步地给UE发送定位参考信号，UE获取TDOA(Time Difference OfArrival，到达时间差)，并上报给本基站；本基站根据TDOA计算得到UE到本基站和相邻基站1的距离差，并根据该距离差列出一个双曲线方程(即上述第一双曲线方程)：

两点间(即本基站和相邻基站1之间)距离是2c，到两点间的距离差(即UE到本基站和相邻基站1的距离差)是2a，b²＝c²-a²。以两点间(即本基站和相邻基站1之间)连接所得直线为x轴，两点的中点为原点，得到双曲线方程如下：

$\frac{x^2}{a^2}-\frac{y^2}{b^2}=1,$ a＞0，b＞0。

步骤S306至步骤S308，本基站和相邻基站2同步地给UE发送定位参考信号，UE获取到达时间差(Time Difference OfArrival，TDOA)，并上报给本基站。同上，本基站根据该TDOA计算得到UE到本基站和相邻基站2的距离差，并根据该距离差列出另一个双曲线方程(即上述的第二双曲线方程)：

建立新的坐标系，方程形式同上，这里不再赘述。并且，需要进行坐标系关系转换，即将第二双曲线方程转换为与第一双曲线方程为同一坐标系的方程(称为第三双曲线方程)。

步骤S310，可以用软件程序解出第一双曲线方程和第三双曲线方程联立得到的方程组，获取到故障发生的位置(即UE的位置坐标)；

上述步骤S302至步骤S310对应图1中的步骤S102。

步骤S312，根据UE的位置坐标，判定大话务量方位，来调整天线的方位角。该步骤对应图1中的步骤S104和步骤S106。

实施例二在多个UE发生拥塞或掉话时(自动触发)

步骤1，获取多个UE的位置坐标，每个UE的位置坐标的获取过程同图3中的步骤S302至步骤S310。该步骤对应图1中的步骤S102。

步骤2，计算每个UE的位置的角度(也可以把坐标转换为弧度)；

具体地，首先，以本基站为原点，预定方向(如正东方向)为x轴建立坐标系，将上述步骤1中计算得到的多个UE的位置坐标转换为在该坐标系中的新位置坐标；然后，根据各个UE的新位置坐标计算各个UE和本基站的连线与上述x轴之间的夹角，得到各个UE的位置的角度。

如果以弧度计算，则还需将上述计算得到的各个UE的角度转换为弧度。

步骤3，计算角度或弧度的平均值；

步骤4，如果超过预定百分比阈值的(如＞80％)UE的角度或弧度与上述平均值的差小于一个阈值(即上述角度阈值)，则可以判定拥塞和掉话集中分布在该超过预定百分比阈值的(如＞80％)UE所在的区域(即为话务密集区域)；

上述步骤2和步骤3对应图1中的步骤S104。

步骤5，如果是信号覆盖的问题(即上述确定的话务密集区域不在本基站的天线的当前方位角内)，则调整本小区的天线角度，使本小区的天线指向该话务密集区域，即信号覆盖到话务密集区域；如果不是信号覆盖问题(即上述确定的话务密集区域在本基站的天线的当前方位角内)，而是过载问题，则可以通过调整邻区的天线方位角，使得邻区的天线偏向该话务密集区域，以便话务密集区的部分UE切换到邻区，从而均衡本小区的话务量。该步骤对应图1中的步骤S106。

实施例三周期性地根据话务分布情况进行天线方位角调整(周期触发)

步骤1，可以在大话务区域发生转移时，提前调整，而不是等到发生拥塞或掉话时才调整，防患于未然。获取所有处于活动状态的UE的位置坐标，每个UE的位置坐标的获取过程同图3中的步骤S302至步骤S310。该步骤对应图1中的步骤S102。

步骤2，计算每个UE的位置的角度(也可以把坐标转换为弧度)；

步骤3，把本基站对应的小区若干等分，判断是否有话务量密集的区域。假如按30°为一个区域(也可称为子扇区)，则全向天线覆盖的小区可分为12等份。全向天线和定向天线小区的区域划分分别如图4、图5所示；这样，每个UE的位置均落在一个区域(子扇区)中；

步骤4，如果某个区域(子扇区)中的处于活动状态的UE明显多于其他区域中的UE(可以通过设定用户比例阈值，若一个子扇区(称为第一子扇区)中处于活动状态的用户终端的数量与本基站所对应的小区中除该子扇区以外的其他子扇区中处于活动状态的用户终端的数量的比值大于预定比例阈值)，那么该区域(子扇区)就是话务密集区域；

例如，本基站对应的小区等分为4个区域(子扇区)，分别为区域1-4，假定上述预定比例阈值为4，区域1-4中处于活动状态的UE的数量分别为200、30、50、40。则分别计算200/30＝20/3，200/50＝4，200/40＝5，判断20/3、4、5均大于4，则确定区域1属于话务密集区域。

其中，一种特殊情况是有两个区域的用户数明显高于其他区域的用户，并且这两个区域相邻，那么话务密集区可能是以这两个区域的边界为中心而分布的；还有一种特殊情况是如果有三个区域话务量明显高于其他区域，则说明话务量大的区域范围比较大，并不是密集到一个小区域，则不用调整。

步骤2至步骤4对应图1中的步骤S104。

步骤5，如果是信号覆盖的问题，调整本小区天线角度，使信号覆盖到话务密集区域；如果不是信号覆盖问题，而是过载问题，则可以通过调整邻区天线方位角，以便话务密集区的部分UE切换到邻区，从而均衡本小区的话务量。该步骤对应图1中的步骤S106。

到一定周期后，重复以上步骤1至步骤5。

图6是根据本发明实施例的基站的示意图，基站包括：第一确定模块10，用于确定该基站所服务的用户终端的位置坐标；第二确定模块20，用于根据第一确定模块10确定的用户终端的位置坐标确定话务密集区域；天线调整模块30，用于根据第二确定模块20确定的话务密集区域，调整天线的方位角。

优选地，如图7所示，第一确定模块10包括：第一建立模块102，用于使能基站与其第一相邻基站通过同步地向用户终端发送定位参考信号，建立第一双曲线方程；第二建立模块104，用于使能基站与其第二相邻基站通过同步地向用户终端发送定位参考信号，建立第二双曲线方程，并将第二双曲线方程转换为与第一双曲线方程同一坐标系的第三双曲线方程；位置计算模块106，用于计算第一双曲线方程所对应的第一双曲线和第三双曲线方程所对应的第二双曲线的交点的坐标，作为用户终端的位置坐标。

优选地，第一建立模块102或第二建立模块104包括：接收模块，用于接收用户终端上报的到达时间差，其中，该达到时间差为用户终端测量的基站与其相邻基站(第一相邻基站或第二相邻基站)发送的定位参考信号到达该用户终端的到达时间差；距离差计算模块，用于根据到达时间差计算用户终端和基站之间的距离与用户终端和相邻基站(第一相邻基站或第二相邻基站)之间的距离的差值2a；双曲线方程建立模块，用于根据基站与相邻基站(第一相邻基站或第二相邻基站)之间的距离2c和差值2a，建立双曲线方程为：

其中，b²＝c²-a²，a＞0，b＞0，x轴为基站和相邻基站(第一相邻基站或第二相邻基站)所在的直线，原点为基站和相邻基站(第一相邻基站或第二相邻基站)之间的中点。

优选地，当用户终端20有多个时，第二确定模块20包括：角度计算模块202，用于根据多个用户终端中的各个用户终端的位置坐标，计算各个用户终端和基站的连线与新x轴之间的角度，其中，新x轴为以基站为原点、预定方向为x轴的坐标系中的x轴；平均值计算模块204，用于计算角度计算模块202计算得到的多个角度的平均值；区域确定模块206，用于当超过预定百分比阈值的用户终端的角度与平均值的差小于预定角度阈值时，确定该超过预定百分比阈值的用户终端所在的区域为话务密集区域。

或者，优选地，当用户终端为基站所服务的所有处于活动状态的用户终端时，第二确定模块20包括：角度计算模块202，用于根据上述所有用户终端中的各个用户终端的位置坐标，计算各个用户终端和基站的连线与新x轴之间的角度，其中，新x轴为以基站为原点、预定方向为x轴的坐标系中的x轴；平均值计算模块204，用于计算角度计算模块202计算得到的所有角度的平均值；区域确定模块206，用于当第一子扇区中处于活动状态的用户终端的数量与基站所对应的小区中除第一子扇区以外的其他子扇区中处于活动状态的用户终端的数量的比值大于预定比例阈值时，确定第一子扇区属于话务密集区域，其中，基站所对应的小区等分为多个子扇区。

优选地，当区域确定模块206确定基站所对应的小区中有三个以上的第一子扇区时，天线调整模块30不调整天线的方位角。

优选地，天线调整模块30包括：第一调整模块302，用于当第二确定模块20确定的话务密集区域不在基站的天线的当前方位角内时，调整基站的天线的方位角以使得天线的信号覆盖到话务密集区域(即调整基站的天线指向该话务密集区域)；第二调整模块304，用于当第二确定模块20确定的话务密集区域在基站的天线的当前方位角内时，调整基站的相邻基站的天线的方位角偏向该话务密集区域，以使得该话务密集区域中的部分UE能切换到该相邻基站。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：在某些特殊情况下，如当地紧急会议或大型公众活动等，导致某些区域话务量特别集中，当多个UE发生掉话或者服务质量下降时，定位该多个UE，通过对这多个UE的位置进行统计确定话务密集区域，来调整天线的角度，以适应话务量分布的变化和避免拥塞和掉话。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

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 (10)

1.一种天线调整方法，其特征在于，包括：

基站确定其所服务的用户终端的位置坐标；

所述基站根据所述用户终端的位置坐标确定话务密集区域；

所述基站根据所述话务密集区域，调整天线的方位角。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站确定所述用户终端的位置坐标包括：

所述基站与其第一相邻基站通过同步地向所述用户终端发送定位参考信号，建立第一双曲线方程；

所述基站与其第二相邻基站通过同步地向所述用户终端发送定位参考信号，建立第二双曲线方程，并将所述第二双曲线方程转换为与所述第一双曲线方程同一坐标系的第三双曲线方程；

计算所述第一双曲线方程所对应的第一双曲线和所述第三双曲线方程所对应的第二双曲线的交点的坐标，作为所述用户终端的位置坐标。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对于所述第一相邻基站和所述第二相邻基站之一，所述基站通过以下方式与该相邻基站建立双曲线方程：

所述用户终端测量所述基站与所述相邻基站发送的所述定位参考信号的到达时间差，并上报给所述基站；

所述基站根据所述到达时间差计算所述用户终端和所述基站之间的距离与所述用户终端和所述相邻基站之间的距离的差值2a；

所述基站根据其与所述相邻基站之间的距离2c和所述差值2a，建立所述双曲线方程为：

其中，b²＝c²-a²，a＞0，b＞0，x轴为所述基站和所述相邻基站所在的直线，原点为所述基站和所述相邻基站之间的中点。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述用户终端有多个；所述基站根据所述用户终端的位置坐标确定话务密集区域包括：

所述基站根据多个所述用户终端中的各个所述用户终端的位置坐标，计算各个所述用户终端和所述基站的连线与新x轴之间的角度，其中，所述新x轴以所述基站为原点、正向为预定方向；

计算多个所述角度的平均值；

若超过预定百分比阈值的用户终端的角度与所述平均值的差小于预定角度阈值，则确定所述超过预定百分比阈值的用户终端所在的区域为所述话务密集区域。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述用户终端为所述基站所服务的所有处于活动状态的用户终端；所述基站根据所述用户终端的位置坐标确定话务密集区域包括：

所述基站根据所有所述用户终端中的各个所述用户终端的位置坐标，计算各个所述用户终端和所述基站的连线与新x轴之间的角度，其中，所述新x轴以所述基站为原点、正向为预定方向；

计算所有所述角度的平均值；

若第一子扇区中处于活动状态的用户终端的数量与所述基站所对应的小区中除所述第一子扇区以外的其他子扇区中处于活动状态的用户终端的数量的比值大于预定比例阈值，则确定所述第一子扇区属于所述话务密集区域，其中，所述小区等分为多个所述子扇区。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述小区中有三个以上的所述第一子扇区时，所述基站不调整天线的方位角。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站根据所述话务密集区域，调整天线的方位角包括：

若所述话务密集区域不在所述基站的天线的当前方位角内，则所述基站调整自身的天线的方位角以使得所述天线的信号覆盖到所述话务密集区域；

否则，所述基站调整其相邻基站的天线的方位角偏向所述话务密集区域。

8.一种基站，其特征在于，包括：

第一确定模块，用于确定所述基站所服务的用户终端的位置坐标；

第二确定模块，用于根据所述用户终端的位置坐标确定话务密集区域；

天线调整模块，用于根据所述话务密集区域，调整天线的方位角。

9.根据权利要求8所述的基站，其特征在于，所述第一确定模块包括：

第一建立模块，用于使能所述基站与其第一相邻基站通过同步地向所述用户终端发送定位参考信号，建立第一双曲线方程；

第二建立模块，用于使能所述基站与其第二相邻基站通过同步地向所述用户终端发送定位参考信号，建立第二双曲线方程，并将所述第二双曲线方程转换为与所述第一双曲线方程同一坐标系的第三双曲线方程；

位置计算模块，用于计算所述第一双曲线方程所对应的第一双曲线和所述第三双曲线方程所对应的第二双曲线的交点的坐标，作为所述用户终端的位置坐标。

10.根据权利要求8所述的基站，其特征在于，所述天线调整模块包括：

第一调整模块，用于当所述第二确定模块确定的所述话务密集区域不在所述基站的天线的当前方位角内时，调整所述基站的天线的方位角以使得天线的信号覆盖到所述话务密集区域；

第二调整模块，用于当所述第二确定模块确定的所述话务密集区域在所述基站的天线的当前方位角内时，调整所述基站的相邻基站的天线的方位角偏向所述话务密集区域。

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