CN105359428B - 预编码向量的确定方法、预编码处理方法及基站 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种预编码向量的确定方法、预编码处理方法及基站。其中，所述基站包括：多个发射天线；天线故障检测模块，用于在监测到发射天线发生故障时，向预编码向量的确定装置发送天线故障通知，天线故障通知包括发生故障的发射天线的序号；预编码向量的确定装置，用于若接收到天线故障通知，则根据发生故障的发射天线的序号更新预编码向量；预编码处理模块，用于根据更新的预编码向量对发射信号进行预编码处理，以使发射信号的波束形状为宽波束。本发明实施例提供的预编码向量的确定方法、预编码处理方法及基站，实现了在发射天线发生故障时仍可保持宽波束信号，消除天线故障对宽波束信号造成的影响。

Description

预编码向量的确定方法、预编码处理方法及基站

技术领域

本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种预编码向量的确定方法、预编码处理方法及基站。

背景技术

大规模天线(Large Scale Multiple-Input Multiple-Output，简称LSM)技术是多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，简称MIMO)技术的进一步扩展，使用LSM技术在基站侧部署有数量巨大的天线，提高了无线通信系统的吞吐量。

在LSM中由于基站侧的天线数增多，通过选择合适的预编码矩阵可以使发射信号的波束宽度变窄，减小多用户间的信号干扰，增加可复用的用户数。但是，窄波束对同步信道、广播信道和高速移动用户等造成不利影响，因此，针对同步信道、广播信道和高速移动用户等场景中，可以通过预编码向量形成宽波束以增强覆盖。

由于在LSM中天线数量巨大，在实际使用中极有可能出现某一个天线或多个天线通道发生故障的情况。由于宽波束对应的预编码向量与具体的天线形态有关，因此若某一个或者多个天线通道故障，会对宽波束产生很大影响，同步信号等的波束形状由宽波束突变为不规则的形状，不仅会使本小区出现覆盖盲区，甚至会对相邻小区造成很大干扰。

发明内容

本发明实施例提供一种预编码向量的确定方法、预编码处理方法及基站，以在天线发生故障时仍可保持宽波束信号。

第一方面，本发明实施例提供一种基站，所述基站包括：

多个发射天线；

天线故障检测模块，用于监测各所述发射天线的工作状态是否正常，并且，在监测到发射天线发生故障时，向预编码向量的确定装置发送天线故障通知，所述天线故障通知包括所述发生故障的发射天线的序号；

所述预编码向量的确定装置，用于若接收到所述天线故障检测模块发送的所述天线故障通知，则根据所述发生故障的发射天线的序号更新预编码向量；

预编码处理模块，用于根据所述更新的预编码向量对发射信号进行预编码处理，以使所述发射信号的波束形状为宽波束。

根据第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述预编码向量根据以下公式获取：

其中，w为所述预编码向量，M为发射天线的数量，r_m为所述预编码向量的振幅，θ_m为所述预编码向量的相位，r_m及θ_m采用迭代的方式进行计算，迭代公式如下：

其中，i为迭代次数，为第i次迭代的r_m值，为第i次迭代的θ_m值，和分别随机产生，且h为迭代速度的控制因子，μ为积分步长，和分别为基站覆盖范围的上下限， d/λ为天线间距与波长比，ρ为抖动因子，E为发生故障的发射天线的序号集合。

根据第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式中，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述发射信号为同步信号或广播信号。

第二方面，本发明实施例提供一种预编码向量的确定方法，所述预编码向量的确定方法，包括：

获取初始参数以及发生故障的天线的序号；

根据所述初始参数和所述发生故障的天线的序号，确定预编码向量；

其中，所述初始参数包括天线数量、基站覆盖范围、天线间距与波长比。

根据第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述预编码向量根据以下公式获取：

其中，w为所述预编码向量，M为发射天线的数量，r_m为所述预编码向量的振幅，θ_m为所述预编码向量的相位，r_m及θ_m采用迭代的方式进行计算，迭代公式分别如下：

其中，i为迭代次数，为第i次迭代的r_m值，为第i次迭代的θ_m值，和分别随机产生，且h为迭代速度的控制因子，μ为积分步长，和分别为基站覆盖范围的上下限， d/λ为天线间距与波长比，ρ为抖动因子，E为发生故障的天线的序号集合。

第三方面，本发明实施例提供一种预编码处理方法，所述预编码处理方法，包括：

若接收到天线故障通知，则根据所述天线故障通知获取发生故障的发射天线的序号；其中，所述天线故障通知包括所述发生故障的发射天线的序号；

根据所述发生故障的发射天线的序号，采用如权利要求4所述的预编码向量的确定方法更新预编码向量；

根据所述更新的预编码向量对发射信号进行预编码处理，以使所述发射信号的波束形状为宽波束。

根据第三方面，在第三方面的第一种可能的实现方式中，所述预编码向量根据以下公式获取：

其中，w为所述预编码向量，M为发射天线的数量，r_m为所述预编码向量的振幅，θ_m为所述预编码向量的相位，r_m及θ_m采用迭代的方式进行计算，迭代公式分别如下：

其中，i为迭代次数，为第i次迭代的r_m值，为第i次迭代的θ_m值，和分别随机产生，且h为迭代速度的控制因子，μ为积分步长，和分别为基站覆盖范围的上下限， d/λ为天线间距与波长比，ρ为抖动因子，E为发生故障的天线的序号集合。

根据第三方面或第三方面的第一种可能的实现方式中，在第三方面的第二种可能的实现方式中，所述发射信号为同步信号或广播信号。

本发明实施例提供的预编码向量的确定方法、预编码处理方法及基站，通过在监测到发射天线中的一个或多个发生故障时，根据发生故障的发射天线的序号更新预编码向量，并根据所述更新的预编码向量对发射信号进行预编码处理，以使发射信号的波束形状为宽波束，实现了在发射天线发生故障时仍可保持宽波束信号，消除天线故障对宽波束信号造成的影响。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基站的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的预编码向量的确定方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的预编码处理方法的流程图；

图4为现有技术中发射天线发生故障时广播信号的波束示意图；

图5为采用本发明实施例提供的预编码处理方法的广播信号的波束示意图。

具体实施方式

图1为本发明实施例提供的基站的结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供的基站1包括：多个发射天线11、天线故障检测模块12、预编码向量的确定装置13和预编码处理模块14，其中：

所述天线故障检测模块12，用于监测各所述发射天线的工作状态是否正常，并且，在监测到发射天线发生故障时，向预编码向量的确定装置13发送天线故障通知，所述天线故障通知包括所述发生故障的发射天线的序号；

所述预编码向量的确定装置13，用于若接收到所述天线故障检测模块12发送的所述天线故障通知，则根据所述发生故障的发射天线的序号更新预编码向量；

所述预编码处理模块14，用于根据所述更新的预编码向量对发射信号进行预编码处理，以使所述发射信号的波束形状为宽波束。

具体地，本发明实施例提供的基站1可以采用LSM技术，部署有多个发射天线11；所述基站1采用宽波束对应的预编码向量对发射信号进行预编码处理，使得所述发射信号的波束形状为宽波束，并且在监测到所述多个发射天线11中的一个或多个发生故障时，根据初始参数和所述发生故障的发射天线的序号重新计算预编码向量，根据所述更新后的预编码向量对发射信号进行预编码处理，使所述发射信号的波束形状保持宽波束；其中，所述发射信号例如，可以为同步信号或广播信号；所述初始参数可以包括：天线数量M、基站覆盖范围天线间距与波长比d/λ等。

本发明实施例提供的基站，通过在监测到发射天线中的一个或多个发生故障时，根据发生故障的发射天线的序号更新预编码向量，并根据所述更新的预编码向量对发射信号进行预编码处理，以使发射信号的波束形状为宽波束，实现了在发射天线发生故障时仍可保持宽波束信号，消除天线故障对宽波束信号造成的影响。

可选的，所述预编码向量为其中，M为发射天线的数量，r_m为所述预编码向量的振幅，θ_m为所述预编码向量的相位，r_m及θ_m采用迭代的方式进行计算，迭代公式如下：

其中，i为迭代次数；为第i次迭代的r_m值，为第i次迭代的θ_m值，和分别随机产生，且h为迭代速度的控制因子，取值可以为1；μ为积分步长；和分别为基站覆盖范围的上下限， d/λ为天线间距与波长比；ρ为抖动因子；E为发生故障的发射天线的序号集合。

图2为本发明实施例提供的预编码向量的确定方法的流程图。如图2所示，本发明实施例提供的预编码向量的确定方法，包括：

201、获取初始参数以及发生故障的天线的序号。

202、根据所述初始参数和所述发生故障的天线的序号，确定预编码向量。

具体地，本发明实施例提供的预编码向量的确定方法的执行主体可以为本发明任意实施例所提供的基站；所述初始参数可以包括天线数量、天线间距与波长比、基站覆盖范围。

图3为本发明实施例提供的预编码处理方法的流程图。如图3所示，本发明实施例提供的预编码处理方法，包括：

301、若接收到天线故障通知，则根据所述天线故障通知获取发生故障的发射天线的序号；其中，所述天线故障通知包括所述发生故障的发射天线的序号；

302、根据所述发生故障的发射天线的序号，采用本发明任意实施例所提供的预编码向量的确定方法，更新预编码向量；

303、根据所述更新的预编码向量对发射信号进行预编码处理，以使所述发射信号的波束形状为宽波束。

具体地，本发明实施例提供的预编码处理方法的执行主体可以为本发明任意实施例所提供的基站；所述发射信号，例如可以为广播信号、同步信号。以广播信号为例，在采用LSM技术的基站的各发射天线都处于正常工作状态时，广播信号经过基站采用上述预编码向量进行预编码处理后形成宽波束信号，可以增强信号覆盖。当有一个或多个发射天线发生故障时，基站根据发生故障的天线的序号，实时更新预编码向量，以使广播信号的波束形状恢复为宽波束，保证了信号覆盖，实现了在发射天线发生故障时仍可保持宽波束信号，消除天线故障对宽波束信号造成的影响。

在上述实施例的基础上，下面通过几个具体的实施例对本发明提供的预编码向量的确定方法、预编码处理方法及基站的实现过程进行说明。

场景A：基站侧部署的发射天线的数量M＝16，且依次编号为0～15，采用均匀线阵，天线间距为波长的一半，基站覆盖范围的上下限和分别为与即基站覆盖范围为在发射天线全部处于无故障状态时，基站通过宽波束对应的预编码向量来生成宽波束的广播信号，以增强信号覆盖。

假设在基站运行过程中4号天线因故障而无法工作。图4为现有技术中发射天线发生故障时广播信号的波束示意图。如图4所示，由于4号天线发生故障而使得广播信号的波束形状从宽波束突变为不规则的形状，从而导致基站的服务范围内出现覆盖盲区，同时也会对相邻小区造成很大干扰。

根据本发明实施例提供的预编码向量的确定方法，在4号天线发生故障时，根据初始参数以及发生故障的天线的序号4，重新计算预编码向量其中，r_m为所述预编码向量w的振幅，θ_m为所述预编码向量w的相位，计算r_m及θ_m的迭代公式如下：

其中，i为迭代次数， 为第i次迭代的r_m值，为第i次迭代的θ_m值，和分别随机产生，且积分步长μ为0.001，抖动因子ρ为0.75，天线间距与波长比d/λ＝0.5；

幅度初值依次为：1.000，1.000，1.000，1.000，0.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000，1.000。

相位初值依次为：-0.4916，2.6121，1.8360，2.8871，0.9785，-2.9172，2.1936，2.7269，1.1230，1.6194，1.5276，-0.6772，0.9769，-2.0660，1.2946，-2.9416。

根据公式计算得到更新后的预编码向量w的幅度和相位分别如下：

w的幅度(r₀～r₁₅)依次为：0.110，0.216，0.070，0.462，0.000，1.000，0.662，1.000，1.000，1.000，1.000，0.945，0.106，0.289，0.131，0.197。

w的相位(弧度)(θ₀～θ₁₅)依次为：1.30，2.64，2.10，2.16，0.00，1.24，1.75，0.82，2.35，-1.29，-2.17，1.51，-0.95，-1.33，-0.73，1.82。

图5为采用本发明实施例提供的预编码处理方法的广播信号的波束示意图。如图5所示，基站采用本发明实施例提供的预编码处理方法，在发射天线发生故障时根据发生故障的天线的序号，实时更新基站对广播信号进行预编码处理所需的预编码向量，以使广播信号的波束形状恢复为宽波束，保证了信号覆盖，实现了在发射天线发生故障时仍可保持宽波束信号，消除天线故障对宽波束信号造成的影响。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种基站，其特征在于，包括：

多个发射天线；

天线故障检测模块，用于监测各所述发射天线的工作状态是否正常，并且，在监测到发射天线发生故障时，向预编码向量的确定装置发送天线故障通知，所述天线故障通知包括所述发生故障的发射天线的序号；

所述预编码向量的确定装置，用于若接收到所述天线故障检测模块发送的所述天线故障通知，则根据所述发生故障的发射天线的序号更新预编码向量；

预编码处理模块，用于根据所述更新的预编码向量对发射信号进行预编码处理，以使所述发射信号的波束形状为宽波束；

所述预编码向量根据以下公式获取：

其中，w为所述预编码向量，M为发射天线的数量，r_m为所述预编码向量的振幅，θ_m为所述预编码向量的相位，r_m及θ_m采用迭代的方式进行计算，迭代公式如下：

其中，i为迭代次数，为第i次迭代的r_m值，为第i次迭代的θ_m值，和分别随机产生，且h为迭代速度的控制因子，μ为积分步长，和分别为基站覆盖范围的上下限， d/λ为天线间距与波长比，ρ为抖动因子，E为发生故障的发射天线的序号集合。

2.根据权利要求1所述的基站，其特征在于，所述发射信号为同步信号或广播信号。

3.一种预编码向量的确定方法，其特征在于，包括：

获取初始参数以及发生故障的天线的序号；

根据所述初始参数和所述发生故障的天线的序号，确定预编码向量；

其中，所述初始参数包括天线数量、基站覆盖范围、天线间距与波长比；

所述预编码向量根据以下公式获取：

其中，w为所述预编码向量，M为发射天线的数量，r_m为所述预编码向量的振幅，θ_m为所述预编码向量的相位，r_m及θ_m采用迭代的方式进行计算，迭代公式分别如下：

其中，i为迭代次数，为第i次迭代的r_m值，为第i次迭代的θ_m值，和分别随机产生，且h为迭代速度的控制因子，μ为积分步长，和分别为基站覆盖范围的上下限， d/λ为天线间距与波长比，ρ为抖动因子，E为发生故障的天线的序号集合。

4.一种预编码处理方法，其特征在于，包括：

若接收到天线故障通知，则根据所述天线故障通知获取发生故障的发射天线的序号；其中，所述天线故障通知包括所述发生故障的发射天线的序号；

根据所述发生故障的发射天线的序号，采用如权利要求3所述的预编码向量的确定方法更新预编码向量；

根据所述更新的预编码向量对发射信号进行预编码处理，以使所述发射信号的波束形状为宽波束；

所述预编码向量根据以下公式获取：

其中，w为所述预编码向量，M为发射天线的数量，r_m为所述预编码向量的振幅，θ_m为所述预编码向量的相位，r_m及θ_m采用迭代的方式进行计算，迭代公式分别如下：

其中，i为迭代次数，为第i次迭代的r_m值，为第i次迭代的θ_m值，和分别随机产生，且h为迭代速度的控制因子，μ为积分步长，和分别为基站覆盖范围的上下限， d/λ为天线间距与波长比，ρ为抖动因子，E为发生故障的天线的序号集合。

5.根据权利要求4所述的预编码处理方法，其特征在于，所述发射信号为同步信号或广播信号。