CN102457318B - 数据发送方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种数据发送方法，包括：基站根据基准端口赋形系数和阵列响应计算出多个端口赋形系数；基站将所有端口赋形系数与多个端口进行对应，以得到各个端口的端口波束；以及基站利用各个端口将数据发送给终端。此外，本发明还公开了一种数据发送装置。由此，本发明降低有单元波束天线合成端口波束端口的难度和合成过程的功率损失。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及数据发送方法以及数据发送装置。
背景技术
在TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division MultipleAccess，时分同步码分多址)系统中采用波束宽度为90°的单元波束天线通过赋形系数合成波束宽度为65°广播波束；
在LTE(Long Term Evolution，长期演进)中，倘若采用65°单元波束，仍考虑4+4双极化这一8天线的天线形态，那么问题在于如何由65°的单元波束天线产生65°广播波束。
广播覆盖的一个重要要求即为广播波束的宽度，广播波束太宽，相邻扇区间的重叠区域越大，造成扇区间干扰增大；而广播波束太窄，相邻扇区重叠区域越小，过小的重叠区域造成切换带过小，降低切换成功率以及穿越小区域终端(UE)的掉话率增大；当广播波束宽度小到一定程度，相邻小区间重叠区域消失，出现覆盖空洞。在3G系统，通过大量的仿真和实际组网的验证，扇区覆盖下，每个扇区的广播波束宽度的典型取值为65°，其中波束宽度指3dB波束宽度。
在原有TD-LTE系统中，基站侧采用8天线，目前典型的为4+4双极化，每个天线的单元波束的波束宽度为90°。同一极化的4根天线通过固定加权合成为一个端口，端口呈现65°波束覆盖，由此获得两个65°波束覆盖的端口，两端口以SFBC形式进行广播和控制信道的发送，采用两个端口目的是获得分集增益，广播/控制信道的覆盖仍呈现为65°波束覆盖，因此广播波束可以指端口的波束覆盖或者广播/控制信道的覆盖。
在宽频天线(FAD天线)设计中，目前考虑采用单元方向图为65°的单元天线。此时，如何获得65°的广播波束要求，已有的方法均关注于如何将多根65°单元波束天线合为一端口，使该端口呈现65°广播波束覆盖特性：
现有方案1：扇区赋形方案，优化加权系数将多根65°单元天线合成端口，端口满足广播波束要求；
现有方案2：循环延迟分集(CDD)方案，即一个端口下的多根天线采用CDD方式进行合成。
现有方案3：极化合成方案，同一位置的两根极化天线通过[11]/[1-1]等效为垂直极化/水平极化天线，对应为一个天线端口。
现有方案4：CDD+极化合成方案，组成端口的所有天线中，同一位置的不同的极化天线通过极化合成方法合成，不同位置的天线通过CDD方式合成。
现有方案1属于传统成熟方案。
然而，对于上述现有方案具有以下缺陷：
对于现有方案1：扇区赋形方案，此为传统的8天线广播波束产生方法，由65°单元波束通过天线赋形系数加权得到65°广播波束难度很高，因为正常赋形合成的广播波束宽度一定小于65°单元波束宽度。即在广播波束宽度和权效率之间存在矛盾：要求的广播波宽度越接近65°则所能得到的权效率越低；
对于现有方案2：CDD方案，该方法的关键问题是由于导频也需要经过CDD操作，等效于增大信道的频率选择性，因此降低了信道估计的精度；虽然在时域看，端口呈现为65°，但在局部的某一个频点上观察，端口的覆盖不一定为65°，具体由频率和组成端口的各天线间的时延决定，而LTE系统为频分多路复用(FDM)系统。
对于现有方案3：极化合成方案，其关键是由于各天线的极化合成等效极化的不稳定性，这样带来两方面的问题：第一，UE采用一定的极化天线接收带来的极化失配问题；第二，对于空分复用(SDM)性能的影响，因为码本设计并不是针对任意天线极化形态设计的。
对于现有方案4：其可以看作是为了减小端口数而对现有方案3的一个改进，其同时存在现有方案2和现有方案3的缺点。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
发明内容
针对在TD-SCDMA系统中只能采用波束宽度为90°单元波束天线通过扇区赋形系数合成波束宽度为65°广播波束的缺陷，本发明解决了如何降低有单元波束天线合成端口波束端口的难度和合成过程的功率损失的技术问题。
根据本发明的一种数据发送方法，包括：基站根据基准端口赋形系数和阵列响应计算出多个端口赋形系数；基站将所有端口赋形系数与多个端口进行对应，以得到各个端口的端口波束；以及基站利用各个端口将数据发送给终端。
优选地，基站根据基准端口赋形系数和阵列响应计算出多个端口赋形系数包括：基站选取0°方向的阵列响应作为基准端口赋形系数；基站将基准端口赋形系数与各个方向的阵列响应共轭进行矢量点乘得到与各个方向的阵列响应相对应的端口赋形系数；以及基站选取端口赋形系数的方向。
优选地，基站根据基准端口赋形系数和阵列响应计算出多个端口赋形系数包括：基站对波束宽度为65°的多个单元天线进行赋形以产生端口波束，将与所得到的端口波束相对应的赋形系数作为基准端口赋形系数；基站将基准端口赋形系数与各个方向的阵列响应共轭进行矢量点乘得到与各个方向的阵列响应相对应的端口赋形系数；基站选取端口赋形系数的方向。
优选地，基站对多个端口之一中的波束宽度为65°的单元波束进行赋形以产生端口波束是通过遗传算法或凸优化算法得到的。
优选地，基站选取端口赋形系数的方向包括：以基准端口波束的波束宽度为间隔进行均匀采样，以得到多个角度；以及将多个角度作为端口赋形系数的方向。
优选地，基站选取端口赋形系数的方向包括：以任意波束宽度为间隔进行均匀采样，以得到N个角度，并组成初始角度集合，其中，初始角度集合为S＝{θi}，i＝1，…，N；将θi方向上的端口波束设定为Pp(θ)＝Ppref(θ)a(θ)，其中，PB(θ)为广播波束，a(θ)为端口阵列响应，Ppref(θ)为基准端口赋形系数对应的端口波束，将所选角度集合设定为T＝{θj}，其中，J＝{j}，将剩余角度集合设定为L，并且将定义覆盖误差设定为在L中反复选取所有角度中并入T后使ΔP下降最快的角度，直到ΔP小于预定值，并将T中的角度作为端口赋形系数的方向。
优选地，基站将所有端口赋形系数与多个端口进行对应包括：如果端口赋形系数的数量与端口的数量相等，则将端口赋形系数与端口一一对应。
优选地，基站将所有端口赋形系数与多个端口进行对应包括：如果端口赋形系数的数量小于端口的数量，将端口分为多个组，其中，组的数量与端口赋形系数的数量相同；以及将组与端口赋形系数一一对应，以使每一组中的所有端口与相应的端口赋形系数相对应。
优选地，端口赋形系数与端口的对应关系随时间变化或者不随时间变化。
优选地，基站将所有端口赋形系数与多个端口进行对应包括：将端口赋形系数分为多个组；以及将组与端口一一对应，以使每一组中的所有端口赋形系数与相应的端口相对应。
优选地，基站将所有端口赋形系数与多个端口进行对应，以得到各个端口的端口波束之后，进一步包括：基站将端口赋形系数与端口的各个频段进行对应，其中，不同的频段对应不同的端口赋形系数。
优选地，基站将端口赋形系数与端口的各个频段进行对应包括：基站将端口赋形系数按照端口赋形系数的方向从-90°到90°进行排列以形成端口赋形系数序列，并将频段进行排列形成频段序列；以及基站将频段序列中的频段依次与端口赋形系数序列中的端口赋形系数相对应。
优选地，在将频段序列中的频段依次与端口赋形系数序列中的端口赋形系数相对应的过程中，当与端口赋形系数序列中的最后一个端口赋形系数相对应的频段不是最后一个频段时，将频段序列中的剩余频段依次与端口赋形系数序列中的端口赋形系数相对应。
优选地，端口所具有的线阵是均匀线阵或者非均匀线阵。
优选地，数据包括广播/控制信道的数据以及使用公共端口传输的业务数据。
优选地，频段是物理资源块所对应的频率范围。
根据本发明的一种数据发送装置，包括：计算模块，用于使基站根据基准端口赋形系数和阵列响应计算出多个端口赋形系数；第一匹配模块，用于使基站将所有端口赋形系数与多个端口进行对应，以得到各个端口的端口波束；以及发送模块，用于使基站利用各个端口将数据发送给终端。
优选地，基站根据基准端口赋形系数和阵列响应计算出多个端口赋形系数包括：基准选取子模块，用于使基站选取0°方向的阵列响应作为基准端口赋形系数；计算子模块，用于使基站将基准端口赋形系数与各个方向的阵列响应共轭进行矢量点乘得到与各个方向的阵列响应相对应的端口赋形系数；以及方向选取子模块，用于使基站选取端口赋形系数的方向。
优选地，基站根据基准端口赋形系数和阵列响应计算出多个端口赋形系数包括：基准选取模块，用于使基站对波束宽度为65°的多个单元天线进行赋形以产生端口波束，将与所得到的端口波束相对应的赋形系数作为基准端口赋形系数；计算子模块，用于使基站将基准端口赋形系数与各个方向的阵列响应共轭进行矢量点乘得到与各个方向的阵列响应相对应的端口赋形系数；方向选取子模块，用于使基站选取端口赋形系数的方向。
优选地，基站对多个端口之一中的波束宽度为65°的单元波束进行赋形以产生端口波束是通过遗传算法或凸优化算法得到的。
优选地，方向选取子模块用于以基准端口波束的波束宽度为间隔进行均匀采样，以得到多个角度；以及用于将多个角度作为端口赋形系数的方向。
优选地，方向选取子模块用于以任意波束宽度为间隔进行均匀采样，以得到N个角度，并组成初始角度集合，其中，初始角度集合为S＝{θi}，i＝1，…，N；将θi方向上的端口波束设定为Pp(θ)＝Ppref(θ)a(θ)，其中，PB(θ)为广播波束，a(θ)为端口阵列响应，Ppref(θ)为基准端口赋形系数对应的端口波束，将所选角度集合设定为T＝{θj}，其中，J＝{j}，将剩余角度集合设定为L，并且将定义覆盖误差设定为在L中反复选取所有角度中并入T后使ΔP下降最快的角度，直到ΔP小于预定值，并将T中的角度作为端口赋形系数的方向。
优选地，第一匹配模块用于，如果端口赋形系数的数量与端口的数量相等，则将端口赋形系数与端口一一对应。
优选地，第一匹配模块用于，如果端口赋形系数的数量小于端口的数量，将端口分为多个组，其中，组的数量与端口赋形系数的数量相同；以及用于将组与端口赋形系数一一对应，以使每一组中的所有端口与相应的端口赋形系数相对应。
优选地，端口赋形系数与端口的对应关系随时间变化或者不随时间变化。
优选地，第一匹配模块用于将端口赋形系数分为多个组；以及用于将组与端口一一对应，以使每一组中的所有端口赋形系数与相应的端口相对应。
优选地，本装置进一步包括：第二匹配模块，用于使基站将端口赋形系数与端口的各个频段进行对应，其中，不同的频段对应不同的端口赋形系数。
优选地，第二匹配模块用于使基站将端口赋形系数按照端口赋形系数的方向从-90°到90°进行排列以形成端口赋形系数序列，并将频段进行排列形成频段序列；以及用于基站将频段序列中的频段依次与端口赋形系数序列中的端口赋形系数相对应。
优选地，在将频段序列中的频段依次与端口赋形系数序列中的端口赋形系数相对应的过程中，当与端口赋形系数序列中的最后一个端口赋形系数相对应的频段不是最后一个频段时，将频段序列中的剩余频段依次与端口赋形系数序列中的端口赋形系数相对应。
优选地，端口所具有的线阵是均匀线阵或者非均匀线阵。
优选地，数据包括广播/控制信道的数据以及使用公共端口传输的业务数据。
优选地，频段是物理资源块所对应的频率范围。
本发明的一种数据发送方法及数据时不同端口具有降低有单元波束天线合成端口波束端口的难度和合成过程的功率损失的技术效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明实施例的数据发送方法的总体流程图；
图2是根据本发明实施例的基站计算端口赋形系数方法的流程图；
图3是根据本发明实施例的数据发送方法的一个实施例的流程图；
图4是根据本发明实施例的数据发送装置的总体示意图；
图5是根据本发明实施例的数据发送装置中的计算模块的示意图。
图6是根据本发明实施例的数据发送装置的一个实施例的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明中，赋形系数指的是传统波束赋形方法中所用到的赋形系数，区别于本发明中的端口赋形系数。天线自身存在单元方向图，称为单元波束，构成一个端口的多根天线采用赋形系数以赋形方式产生的等效的方向图，称为端口波束，对于一个端口，由于可能存在多个赋形系数，因此就可能有多个端口波束。称构成端口的多根天线为端口阵列，以与天线阵列区分，端口阵列为天线阵列中部分或全部天线组成。3dB波束宽度指相对于最大增益方向上的功率下将3dB的角度。波束宽度指3dB波束宽度但本发明并不限于此，波束宽度也可以为6dB波束宽度、12dB波束宽度等。
图1是根据本发明实施例的数据发送方法的总体流程图。根据图1，本发明的数据发送方法包括：
步骤S102：基站根据基准端口赋形系数和阵列响应计算出多个端口赋形系数。本步骤可以通过以下具体步骤完成，如图2所示，包括：
步骤S202：基站选取为基准端口赋形系数。其中，选取的方式可以是选取0°方向的阵列响应作为基准端口赋形系数。还可以类似于原有的90°单元波束天线赋形产生65°端口波束的优化方法，包括但不限于遗传算法、凸优化算法，基于65°单元波束天线赋形产生小于65°的端口波束，包括但不限于45°的端口波束，所对应赋形系数作为基准端口赋形系数。
步骤S204：基站将基准端口赋形系数与各个方向的阵列响应共轭进行矢量点乘得到与各个方向的阵列响应相对应的端口赋形系数。
步骤S206：基站选取端口赋形系数的方向。由于步骤S204得到的是各个方向的阵列响应所对应的端口赋形系数，则在本步骤中，需要对于该端口赋形系数的方向进行选取，具体方法包括但不限于：
一种方法是，基站选取端口赋形系数的方向包括：以基准端口波束的波束宽度为间隔进行均匀采样，以得到多个角度；以及将多个角度作为端口赋形系数的方向。另一种方法是：以任意波束宽度为间隔进行均匀采样，以得到N个角度，并组成初始角度集合，其中，初始角度集合为S＝{θi}，i＝1，…，N；将θi方向上的端口波束设定为Pp(θ)＝Ppref(θ)a(θ)，其中，PB(θ)为广播波束，a(θ)为端口阵列响应，Ppref(θ)为基准端口赋形系数对应的端口波束，将所选角度集合设定为T＝{θj}，其中，J＝{j}，将剩余角度集合设定为L，并且将定义覆盖误差设定为在L中反复选取所有角度中并入T后使ΔP下降最快的角度，直到ΔP小于预定值，并将T中的角度作为端口赋形系数的方向。
步骤S104：基站将所有端口赋形系数与多个端口进行对应，以得到各个端口的端口波束。当端口波束数等于系统端口数时，则端口波束与端口一一对应，该对应关系可以一旦确定而不随时间变化，或随时间变化，以TTI(传输时间间隔)或多个TTIs作为变化的时间单位，而具体的一一对应关系可以任意选取。当端口赋形系数的数量小于端口的数量时，将端口分为多个组，其中，组的数量与端口赋形系数的数量相同；以及
将组与端口赋形系数一一对应，以使每一组中的所有端口与相应的端口赋形系数相对应。
例如，2端口系统(记为端口0、端口1)，设计有两端口波束(不妨记为端口波束0、端口波束1)，那么在TTI时刻1端口0使用端口波束0，端口1使用端口波束1，该对应关系不随时间变化，或者下一TTI时刻2端口0使用端口波束1，端口1使用端口波束0，如此进行周期性变化，此时不区分广播波束的发送时刻。另外一种是考虑到CQI(信道质量指示)上报和使用的精确性，仅在PBCH(物理广播信道)发送时刻轮换的使用不同的端口和端口波束的对应关系，而在其余时刻则使用固定不变的对应关系。
当端口波束数小于系统端口数时，则对于任意时刻存在端口波束与端口一对多的对应，此时可以先将端口进行分组，分组数等于端口波束数，同一分组中所有端口使用同一个端口波束。分组可以随时间变化或不随时间变化，分组与端口波束的对应关系可以随时间变化或不随时间变化。分组时需考虑端口在广播/控制信道发送中的地位，如对于2端口LTE系统，端口间进行SFBC(空频分组)，此时端口0和1的地位相当，而对于4端口LTE系统，端口0和端口2间进行SFBC，端口1和端口3间进行SFBC，两组天线间进行FSTD，此时端口0、2地位相当，端口1、3地位相当分组。此时分组时有两种考虑：同地位端口优先同组和同地位端口优先异组，前者将地位相同的端口优先分为一个组，如对于4端口系统，将0和2端口分为一组，1和3端口分为一组；后者将地位不同的端口优先分为一个组，对应在4端口系统下，将0和1端口分为一组，2和3端口分为一组，或者0、3端口分为一组，2、3端口分为一组。端口组和端口波束的对应关系确定与端口波束数等于系统端口数下端口与端口波束的对应关系类似。在进行分组时，若端口地位相同，则分组在各分组所包含的端口数尽可能相等下而可以任意。
对于4端口LTE系统，设计4个端口波束，设计的参考端口波束，选取四个方向，四个端口的端口波束与参考端口波束形状相同，分别指向不同的方向。该4个端口波束0～3依次与LTE端口0～3对应，或者端口0、2对应端口波束0、1，端口1、3对应端口波束2、3，此为较为推荐的两种方式，但是实际中此对应关系可以有24种；
又如，也可以仅设计2个端口波束，端口波束0和端口波束1，端口0和端口2使用端口波束0，而端口1和端口3使用端口波束1，或者反之，端口0和端口2使用端口波束1，而端口1和端口3使用端口波束0，此时不同覆盖的端口波束通过FSTD综合为一个全覆盖的广播波束，SFBC操作基于具有相同端口波束的端口。或者，端口0和端口1使用端口波束0，而端口2和端口3使用端口波束1，或者反之，端口0和端口1使用端口波束1，而端口2和端口3使用端口波束2，此时基于SFBC操作后获得全覆盖的广播波束，进而进行FSTD操作。
步骤S106：基站利用各个端口将数据发送给终端。
其中，端口所具有的线阵是均匀线阵或者非均匀线阵。数据包括广播/控制信道的数据以及使用公共端口传输的业务数据。频段是物理资源块所对应的频率范围。
图3是根据本发明实施例的数据发送方法的一个实施例的流程图。在该实施例中，当计算出多个端口赋形系数之后，并将多个端口赋形系数分组之后，每个端口对应一组端口赋形系数，接着，将所对应的端口赋形系数组中的端口赋形系数再分别对应给端口中不同的频段。
在图3中，步骤S302、S304和S308分别与步骤S102、步骤S104和步骤S106相同，而步骤S306是基站将端口赋形系数与端口的各个频段进行对应，其中，不同的频段对应不同的端口赋形系数。其中，对应的方法可以是，基站将端口赋形系数按照端口赋形系数的方向从-90°到90°进行排列以形成端口赋形系数序列，并将频段进行排列形成频段序列；以及基站将频段序列中的频段依次与端口赋形系数序列中的端口赋形系数相对应。
例如，当端口0对应端口赋形系数0和1，端口1对应端口赋形系数2和3之后，将赋形系数0和1分别与端口0中的不同频段相对应，将赋形系数2和3分别与端口1中的不同频段相对应。
例如，允许其中一个端口所使用的端口赋形系数为上面产生的端口赋形系数集合中的一个子集。同样将端口赋形系数按照指向从-90°到90°排列成为端口赋形系数队列，将其分为N个子集，可以将θ-到θ+的角度范围均分为N段(其中，θ-、θ+为端口赋形系数指向的最大负角度和最大正角度)，即N个角度范围，每个子集中包含一个角度范围上的所有端口赋形系数；或N个子集中依次从端口赋形系数队列开始挑选端口赋形系数，子集1选取端口赋形系数1，则子集2选取紧接着的端口赋形系数2，依次进行，当子集N选取了一端口赋形系数，则重新轮到子集1取其下一个端口赋形系数，直到端口赋形系数分配完毕，其中N要小于等于端口数，且至少为2，而划分后至少有一个子集中包含多个端口赋形系数。上述两种子集确定方法所获得子集为互无交叠的。但是也可以采用交叠的方式，如在对角度划分时允许范围有交叠。随后，为端口选择所使用的端口赋形系数子集。N的选取与端口和端口赋形系数子集与端口的对应关系与广播/控制信道的发送方式有关，对于TD-LTE 4端口下，其采用SFBC+FSTD方式，端口0和2、端口1和3间进行FSTD，而内部使用SFBC，可使用N＝2，端口0和2使用端口赋形系数子集1，而端口1和3使用端口赋形系数子集2。在端口与端口赋形系数的子集对应后，可以将子集内的所有端口赋形系数与该端口的不同频段相对应。。
对于2端口LTE系统，天线单元波束宽度为65°，如可设计4个端口赋形系数，对应的端口波束宽度为45°，指向8°、16°，采用端口赋形系数分配优先方法，两端口均交叉使用所有的端口赋形系数，此时从时域上看每个端口的端口波束宽度均为65°，具体某一端口在不同频段上所使用的端口赋形系数可以有24种选择方式；或端口1在PRB上交替使用-16°和8°指向端口赋形系数，端口2在PRB上交替使用-8°和16°指向端口赋形系数，在同一个PRB上，端口1使用-16°指向端口赋形系数则端口2使用-8°指向端口赋形系数，反之若端口1使用8°指向端口赋形系数则端口2使用16°指向端口赋形系数，此时从时域上看，端口0和1的端口波束宽度都不为65°，而广播/控制信道基于端口0和1进行SFBC发送后，广播波束可满足65°覆盖要求。
本发明基于不同端口具有不同的覆盖特性，端口对于数据发送的作用不仅在于提供多天线分集增益，还在于为广播波束的覆盖提供不同区域(包括重叠区域)的覆盖。相比于现有方案1，当单元波束略大于广播波束宽度或小于广播波束数据宽度下，可以通过放松对端口波束的要求，降低有单元波束天线合成端口波束端口的难度和合成过程的功率损失。相比于现有方案2～3，该方案没有难以接受的缺点，所能存在问题：在最终的广播波束区域内，出现不同区域由的一个或多个端口覆盖，在仅有一个端口覆盖的区域，则无法获得多端口分集增益，这样造成了一定的分集增益损失，但是通过设计使单独覆盖区域在角度边缘区域，此时影响性能的主要是大尺度衰落，提高信噪比增益比引入分集增益更为需要。且经大量系统评估表明：当UE(终端)采用两天线接收，两端口分集增益优势的体现几乎不存在。
与上述方法相对应，下面将对于本发明提出的一种数据发送装置进行详细描述。
图4是根据本发明实施例的数据发送装置的总体示意图。该装置具体包括：
计算模块402，用于使基站根据基准端口赋形系数和阵列响应计算出多个端口赋形系数。其中，如图5所述，计算模块402具体包括：
基准选取子模块502，用于使基站选取基准端口赋形系数。其中，选取的方式可以是选取0°方向的阵列响应作为基准端口赋形系数。还可以类似于原有的90°单元波束天线赋形产生65°端口波束的优化方法，包括但不限于遗传算法、凸优化算法，基于65°单元波束天线赋形产生小于65°的端口波束，包括但不限于45°的端口波束，所对应赋形系数作为基准端口赋形系数。
计算子模块504，用于使基站将基准端口赋形系数与各个方向的阵列响应共轭进行矢量点乘得到与各个方向的阵列响应相对应的端口赋形系数。
方向选取子模块506，用于使基站选取端口赋形系数的方向。其中，对于端口赋形系数的方向进行选取的具体过程包括但不限于：一种过程是，基站选取端口赋形系数的方向包括：以基准端口波束的波束宽度为间隔进行均匀采样，以得到多个角度；以及将多个角度作为端口赋形系数的方向。另一种过程是：以任意波束宽度为间隔进行均匀采样，以得到N个角度，并组成初始角度集合，其中，初始角度集合为S＝{θi}，i＝1，…，N；将θi方向上的端口波束设定为Pp(θ)＝Ppref(θ)a(θ)，其中，PB(θ)为广播波束，a(θ)为端口阵列响应，Ppref(θ)为基准端口赋形系数对应的端口波束，将所选角度集合设定为T＝{θj}，其中，J＝{j}，将剩余角度集合设定为L，并且将定义覆盖误差设定为在L中反复选取所有角度中并入T后使ΔP下降最快的角度，直到ΔP小于预定值，并将T中的角度作为端口赋形系数的方向。
第一匹配模块404：用于使基站将所有端口赋形系数与多个端口进行对应，以得到各个端口的端口波束。其中，对应的方式包括但不限于：如果端口赋形系数的数量与端口的数量相等，则将端口赋形系数与端口一一对应。如果端口赋形系数的数量小于端口的数量，将端口分为多个组，其中，组的数量与端口赋形系数的数量相同；以及用于将组与端口赋形系数一一对应，以使每一组中的所有端口与相应的端口赋形系数相对应。
发送模块406，用于使基站利用端口将数据发送给终端。
图6是根据本发明实施例的数据发送装置的一个实施例的示意图。在该实施例中，计算模块602、第一匹配模块604、发送模块608分别与计算模块402、第一匹配模块404、发送模块406相同。其中，如果第一匹配模块404用于将所述端口赋形系数分为多个组；以及用于将所述组与所述端口一一对应，以使每一组中的所有端口赋形系数与相应的所述端口相对应，本装置还包括第二匹配模块606，用于使基站将端口赋形系数与端口的各个频段进行对应，其中，不同的频段对应不同的端口赋形系数。其中，不同的频段对应不同的端口赋形系数。具体过程包括但不限于，基站将端口赋形系数按照端口赋形系数的方向从-90°到90°进行排列以形成端口赋形系数序列，并将频段进行排列形成频段序列；以及基站将频段序列中的频段依次与端口赋形系数序列中的端口赋形系数相对应。在将频段序列中的频段依次与端口赋形系数序列中的端口赋形系数相对应的过程中，当与端口赋形系数序列中的最后一个端口赋形系数相对应的频段不是最后一个频段时，将频段序列中的剩余频段依次与端口赋形系数序列中的端口赋形系数相对应。
其中，端口所具有的线阵是均匀线阵或者非均匀线阵。数据包括广播/控制信道的数据以及使用公共端口传输的业务数据。频段是物理资源块所对应的频率范围。
本发明基于不同端口具有不同的覆盖特性，端口对于数据发送的作用不仅在于提供多天线分集增益，还在于为广播波束的覆盖提供不同区域(包括重叠区域)的覆盖。相比于现有方案1，当单元波束略大于广播波束宽度或小于广播波束数据宽度下，可以通过放松对端口波束的要求，降低有单元波束天线合成端口波束端口的难度和合成过程的功率损失。相比于现有方案2～3，该方案没有难以接受的缺点，所能存在问题：在最终的广播波束区域内，出现不同区域由的一个或多个端口覆盖，在仅有一个端口覆盖的区域，则无法获得多端口分集增益，这样造成了一定的分集增益损失，但是通过设计使单独覆盖区域在角度边缘区域，此时影响性能的主要是大尺度衰落，提高信噪比增益比引入分集增益更为需要。且经大量系统评估表明：当UE(终端)采用两天线接收，两端口分集增益优势的体现几乎不存在
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 (28)
1.一种数据发送方法，其特征在于，包括：
基站根据基准端口赋形系数和阵列响应计算出多个端口赋形系数，其中，所述基站将所述基准端口赋形系数与各个方向的阵列响应共轭进行矢量点乘得到与各个方向的阵列响应相对应的端口赋形系数；
所述基站将所有所述端口赋形系数与多个端口进行对应，以得到各个所述端口的端口波束；以及
所述基站利用各个所述端口将数据发送给终端；
其中，所述基站根据基准端口赋形系数和阵列响应计算出多个端口赋形系数包括：所述基站选取0°方向的阵列响应作为基准端口赋形系数；所述基站将所述基准端口赋形系数与各个方向的阵列响应共轭进行矢量点乘得到与各个方向的阵列响应相对应的端口赋形系数；以及所述基站选取所述端口赋形系数的方向；或者，
所述基站根据基准端口赋形系数和阵列响应计算出多个端口赋形系数包括：所述基站对波束宽度为65°的多个单元天线进行赋形以产生端口波束，将与所得到的端口波束相对应的赋形系数作为基准端口赋形系数；所述基站将所述基准端口赋形系数与各个方向的阵列响应共轭进行矢量点乘得到与各个方向的阵列响应相对应的端口赋形系数；所述基站选取所述端口赋形系数的方向。
2.根据权利要求1所述的数据发送方法，其特征在于，所述基站对所述多个端口之一中的波束宽度为65°的单元波束进行赋形以产生端口波束是通过遗传算法或凸优化算法得到的。
3.根据权利要求1所述的数据发送方法，其特征在于，所述基站选取所述端口赋形系数的方向包括：
以基准端口波束的波束宽度为间隔进行均匀采样，以得到多个角度；以及
将所述多个角度作为所述端口赋形系数的方向。
4.根据权利要求1所述的数据发送方法，其特征在于，所述基站选取 所述端口赋形系数的方向包括：
以任意波束宽度为间隔进行均匀采样，以得到N个角度，并组成初始角度集合，其中，所述初始角度集合为S＝{θi},i＝1,…,N；
将θi方向上的端口波束设定为Pp(θ)＝Ppref(θ)a(θ)，其中，PB(θ)为广播波束，a(θ)为端口阵列响应，Ppref(θ)为基准端口赋形系数对应的端口波束，将所选角度集合设定为T＝{θj}，其中，J＝{j}，将剩余角度集合设定为L，并且将定义覆盖误差设定为
在所述L中反复选取所有角度中并入T后使ΔP下降最快的角度，直到ΔP小于预定值，并将T中的角度作为所述端口赋形系数的方向。
5.根据权利要求1所述的数据发送方法，其特征在于，所述基站将所有所述端口赋形系数与多个端口进行对应包括：
如果所述端口赋形系数的数量与端口的数量相等，则将所述端口赋形系数与所述端口一一对应。
6.根据权利要求1所述的数据发送方法，其特征在于，所述基站将所有所述端口赋形系数与多个端口进行对应包括：
如果所述端口赋形系数的数量小于端口的数量，将所述端口分为多个组，其中，所述组的数量与所述端口赋形系数的数量相同；以及
将所述组与所述端口赋形系数一一对应，以使每一组中的所有端口与相应的所述端口赋形系数相对应。
7.根据权利要求5或6所述的数据发送方法，其特征在于，所述端口赋形系数与所述端口的对应关系随时间变化或者不随时间变化。
8.根据权利要求1所述的数据发送方法，其特征在于，所述基站将所有所述端口赋形系数与多个端口进行对应包括：
将所述端口赋形系数分为多个组；以及
将所述组与所述端口一一对应，以使每一组中的所有端口赋形系数与相应的所述端口相对应。
9.根据权利要求8所述的数据发送方法，其特征在于，所述基站将所有所述端口赋形系数与多个端口进行对应，以得到各个所述端口的端口波束之后，进一步包括：
所述基站将所述端口赋形系数与所述端口的各个频段进行对应，其中，不同的所述频段对应不同的所述端口赋形系数。
10.根据权利要求9所述的数据发送方法，其特征在于，所述基站将所述端口赋形系数与端口的各个频段进行对应包括：
所述基站将所述端口赋形系数按照所述端口赋形系数的方向从-90°到90°进行排列以形成端口赋形系数序列，并将频段进行排列形成频段序列；以及
所述基站将所述频段序列中的所述频段依次与所述端口赋形系数序列中的所述端口赋形系数相对应。
11.根据权利要求10所述的数据发送方法，其特征在于，在将所述频段序列中的所述频段依次与所述端口赋形系数序列中的所述端口赋形系数相对应的过程中，当与所述端口赋形系数序列中的最后一个所述端口赋形系数相对应的所述频段不是最后一个频段时，将所述频段序列中的剩余频段依次与所述端口赋形系数序列中的所述端口赋形系数相对应。
12.根据权利要求1所述的数据发送方法，其特征在于，所述端口所具有的线阵是均匀线阵或者非均匀线阵。
13.根据权利要求1所述的数据发送方法，其特征在于，所述数据包括广播/控制信道的数据以及使用公共端口传输的业务数据。
14.根据权利要求9所述的数据发送方法，其特征在于，所述频段是物理资源块所对应的频率范围。
15.一种数据发送装置，其特征在于，包括：
计算模块，用于使基站根据基准端口赋形系数和阵列响应计算出多个端口赋形系数，并且，用于使所述基站将所述基准端口赋形系数与各个方向的阵列响应共轭进行矢量点乘得到与各个方向的阵列响应相对应的端口赋形系数；
第一匹配模块，用于使所述基站将所有所述端口赋形系数与多个端口进行对应，以得到各个所述端口的端口波束；以及
发送模块，用于使所述基站利用各个所述端口将数据发送给终端；
其中，所述基站根据基准端口赋形系数和阵列响应计算出多个端口赋 形系数包括：基准选取子模块，用于使所述基站选取0°方向的阵列响应作为基准端口赋形系数；计算子模块，用于使所述基站将所述基准端口赋形系数与各个方向的阵列响应共轭进行矢量点乘得到与各个方向的阵列响应相对应的端口赋形系数；以及方向选取子模块，用于使所述基站选取所述端口赋形系数的方向；
或者，所述计算模块包括：基准选取模块，用于使所述基站对波束宽度为65°的多个单元天线进行赋形以产生端口波束，将与所得到的端口波束相对应的赋形系数作为基准端口赋形系数；计算子模块，用于使所述基站将所述基准端口赋形系数与各个方向的阵列响应共轭进行矢量点乘得到与各个方向的阵列响应相对应的端口赋形系数；方向选取子模块，用于使所述基站选取所述端口赋形系数的方向。
16.根据权利要求15所述的数据发送装置，其特征在于，所述基站对所述多个端口之一中的波束宽度为65°的单元波束进行赋形以产生端口波束是通过遗传算法或凸优化算法得到的。
17.根据权利要求15所述的数据发送装置，其特征在于，所述方向选取子模块用于以基准端口波束的波束宽度为间隔进行均匀采样，以得到多个角度；以及
用于将所述多个角度作为所述端口赋形系数的方向。
18.根据权利要求15所述的数据发送装置，其特征在于，所述方向选取子模块用于以任意波束宽度为间隔进行均匀采样，以得到N个角度，并组成初始角度集合，其中，所述初始角度集合为S＝{θi},i＝1,…,N；
将θi方向上的端口波束设定为Pp(θ)＝Ppref(θ)a(θ)，其中，PB(θ)为广播波束，a(θ)为端口阵列响应，Ppref(θ)为基准端口赋形系数对应的端口波束，将所选角度集合设定为T＝{θj}，其中，J＝{j}，将剩余角度集合设定为L，并且将定义覆盖误差设定为
在所述L中反复选取所有角度中并入T后使ΔP下降最快的角度，直到ΔP小于预定值，并将T中的角度作为所述端口赋形系数的方向。
19.根据权利要求15所述的数据发送装置，其特征在于，所述第一匹配模块用于，如果所述端口赋形系数的数量与端口的数量相等，则将所述 端口赋形系数与所述端口一一对应。
20.根据权利要求15所述的数据发送装置，其特征在于，所述第一匹配模块用于，如果所述端口赋形系数的数量小于端口的数量，将所述端口分为多个组，其中，所述组的数量与所述端口赋形系数的数量相同；以及
用于将所述组与所述端口赋形系数一一对应，以使每一组中的所有端口与相应的所述端口赋形系数相对应。
21.根据权利要求19或20所述的数据发送装置，其特征在于，所述端口赋形系数与所述端口的对应关系随时间变化或者不随时间变化。
22.根据权利要求15所述的数据发送装置，其特征在于，所述第一匹配模块用于将所述端口赋形系数分为多个组；以及
用于将所述组与所述端口一一对应，以使每一组中的所有端口赋形系数与相应的所述端口相对应。
23.根据权利要求22所述的数据发送装置，其特征在于，进一步包括：
第二匹配模块，用于使所述基站将所述端口赋形系数与所述端口的各个频段进行对应，其中，不同的所述频段对应不同的所述端口赋形系数。
24.根据权利要求23所述的数据发送装置，其特征在于，所述第二匹配模块用于使所述基站将所述端口赋形系数按照所述端口赋形系数的方向从-90°到90°进行排列以形成端口赋形系数序列，并将频段进行排列形成频段序列；以及
用于所述基站将所述频段序列中的所述频段依次与所述端口赋形系数序列中的所述端口赋形系数相对应。
25.根据权利要求24所述的数据发送装置，其特征在于，在将所述频段序列中的所述频段依次与所述端口赋形系数序列中的所述端口赋形系数相对应的过程中，当与所述端口赋形系数序列中的最后一个所述端口赋形系数相对应的所述频段不是最后一个频段时，将所述频段序列中的剩余频段依次与所述端口赋形系数序列中的所述端口赋形系数相对应。
26.根据权利要求15所述的数据发送装置，其特征在于，所述端口所具有的线阵是均匀线阵或者非均匀线阵。
27.根据权利要求15所述的数据发送装置，其特征在于，所述数据包 括广播/控制信道的数据以及使用公共端口传输的业务数据。
28.根据权利要求23所述的数据发送装置，其特征在于，所述频段是物理资源块所对应的频率范围。
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