CN113540831B - 一种自适应调节波束宽度的方法和天线 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种自适应调节波束宽度的方法和天线，所述方法包括：确定线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度；调整所述天线的波束宽度为确定的所述初始波束宽度；基于预设阈值对所述初始波束宽度进行验证，判定验证不通过，则对所述初始波束宽度进行优化处理，直至验证通过。

Description

一种自适应调节波束宽度的方法和天线

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种自适应调节波束宽度的方法和天线。

背景技术

目前，高铁线路上的天线波束宽度在固定的几个档位，每种天线尚不能同时满足所有站点(基站)对天线辐射性能的要求，很难做到根据基站工参(不同站轨距、站间距、挂高)选择不同类型的天线。此外，所有这些天线的波宽和增益也不能满足所有站点对天线辐射性能的要求。可见，同一款天线不能满足一条高铁线路上所有站点的要求，从而导致高铁线路存在覆盖问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种自适应调节波束宽度的方法和天线。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种自适应调节波束宽度的方法，该方法应用于任一基站处的天线，包括：

确定线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度；

调整所述天线的波束宽度为确定的所述初始波束宽度；

基于预设阈值对所述初始波束宽度进行验证，判定验证不通过，则对所述初始波束宽度进行优化处理，直至验证通过。

其中，所述确定线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度，包括：

获取所述基站的工参信息；

基于所述工参信息确定天线连续覆盖范围内方位角的范围和下倾角的范围；

基于所述方位角的范围确定天线的水平波束宽度，基于所述下倾角的范围确定天线的垂直波束宽度。

其中，所述基于所述方位角的范围确定天线的水平波束宽度，包括：

判定天线最大增益对准覆盖远点，则确定天线水平波束宽度θ_H大于等于2(φ_D-φ_L)；

判定天线主波束水平面3dB外沿对准覆盖远点，则确定天线水平波束宽度θ_H大于等于(φ_D-φ_L)；其中，

所述D为沿高铁方向基站到覆盖远点的距离；所述L＝D/10，0～L距离处，天线旁瓣满足覆盖要求；所述φ_D为D距离处的方位角，所述φ_L为L距离处的方位角。

其中，所述基于所述下倾角的范围确定天线的垂直波束宽度，包括：

判定天线最大增益对准覆盖远点，则确定天线垂直波束宽度θ_V大于等于2(θ_L-θ_D)；

判定天线主波束垂直面3dB外沿对准覆盖远点，则确定天线垂直波束宽度θ_V大于等于(θ_L-θ_D)；其中，

所述D为沿高铁方向基站到覆盖远点的距离；所述L＝D/10，0～L距离处，天线旁瓣满足覆盖要求；所述θ_D为D距离处的下倾角，所述θ_L为L距离处的下倾角。

其中，所述调整所述天线的波束宽度为确定的所述初始波束宽度，包括但不限于以下一种或多种方式：

将所述初始波束宽度对应的权值信息告知连接天线各个通道的射频拉远单元RRU，由RRU完成波束宽度的调整；

利用天线内的开关控制器来控制天线单元是否接入射频信号，用于控制工作的天线单元数量，接入的天线单元数量越少，波束宽度越宽；

将所述初始波束宽度对应的各路信号的相位传送到数字移相器，由数字移相器控制各天线单元的射频信号相位来调整波束宽度。

其中，所述判定验证不通过，则对所述初始波束宽度进行优化处理，直至验证通过，包括：

判定验证不通过，则确定天线的增益不足；

同时减小天线的水平波束宽度和垂直波束宽度，直至验证通过。

其中，所述同时减小天线的水平波束宽度和垂直波束宽度，包括：

基于天线自身能实现的波束宽度从初始波束宽度开始逐步减小水平波束宽度和垂直波束宽度，每次调整之后基于预设阈值进行验证；

判定验证不通过，则再次减小水平波束宽度和垂直波束宽度，直至验证通过。

本发明实施例还提供了一种自适应调节波束宽度的方法，该方法应用于任一基站处的天线，包括：

接收操作维护中心OMC确定的线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度；

调整所述天线的波束宽度为所述OMC确定的初始波束宽度；

在OMC基于预设阈值判定初始波束宽度验证不通过时，对所述初始波束宽度进行优化处理，直至验证通过。

本发明实施例还提供了一种天线，包括自适应调节波束宽度的装置，该装置包括：

确定模块，用于确定线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度；

验证调整模块，用于调整所述天线的波束宽度为确定的所述初始波束宽度；并基于预设阈值对所述初始波束宽度进行验证，判定验证不通过，则对所述初始波束宽度进行优化处理，直至验证通过。

本发明实施例还提供了一种天线，包括自适应调节波束宽度的装置，该装置包括：

接收模块，用于接收操作维护中心OMC确定的线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度；

调整模块，用于调整所述天线的波束宽度为所述OMC确定的初始波束宽度；并在OMC基于预设阈值判定初始波束宽度验证不通过时，对所述初始波束宽度进行优化处理，直至验证通过。

本发明实施例还提供了一种天线，包括自适应调节波束宽度的装置，该装置包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，

其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行上述方法的步骤。

本发明实施例提供的自适应调节波束宽度的方法和天线，确定线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度；调整所述天线的波束宽度为确定的所述初始波束宽度；基于预设阈值对所述初始波束宽度进行验证，判定验证不通过，则对所述初始波束宽度进行优化处理，直至验证通过。可见，本发明实施例通过波束宽度选择方法可针对具体场景需求选择覆盖性能最好的波束宽度，达到连续覆盖的要求，可解决高铁线路中各站点工参信息不一致的问题。

附图说明

图1为本发明实施例所述自适应调节波束宽度的方法流程示意图一；

图2为本发明实施例所述自适应调节波束宽度的方法流程示意图二；

图3为本发明实施例所述自适应调节波束宽度的装置结构示意图一；

图4为本发明实施例所述自适应调节波束宽度的装置结构示意图二；

图5为高铁场景信号覆盖模型示意图；

图6为高铁信号水平覆盖示意图；

图7为高铁信号垂直覆盖示意图；

图8为本发明实施例波束宽度自适应可调的高铁天线系统原理框图；

图9为改变各通道权值实现波束宽度调整的示意图；

图10(a)为利用天线内置处理器实现开关接入不同天线单元数的示意图；

图10(b)为利用OMC实现开关接入不同天线单元数的示意图；

图11为通过数字移相器的波束宽度调整的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行描述。

本发明实施例提供了一种自适应调节波束宽度的方法，该方法应用于任一基站处的天线，如图1所述，包括：

步骤101：确定线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度；

步骤102：调整所述天线的波束宽度为确定的所述初始波束宽度；

步骤103：基于预设阈值对所述初始波束宽度进行验证，判定验证不通过，则对所述初始波束宽度进行优化处理，直至验证通过。

本发明实施例通过波束宽度选择方法可针对具体场景需求选择覆盖性能最好的波束宽度，达到连续覆盖的要求，可解决高铁线路中各站点工参信息不一致的问题。

本发明实施例中，所述确定线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度，包括：

获取所述基站的工参信息；

基于所述工参信息确定天线连续覆盖范围内方位角的范围和下倾角的范围；

基于所述方位角的范围确定天线的水平波束宽度，基于所述下倾角的范围确定天线的垂直波束宽度。

这里，确定线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度的过程可在操作维护中心(OMC)中实现，或在天线内置单片机等处理器中实现。

本发明实施例中，所述基于所述方位角的范围确定天线的水平波束宽度，包括：

判定天线最大增益对准覆盖远点，则确定天线水平波束宽度θ_H大于等于2(φ_D-φ_L)；

判定天线主波束水平面3dB外沿对准覆盖远点，则确定天线水平波束宽度θ_H大于等于(φ_D-φ_L)；其中，

所述D为沿高铁方向基站到覆盖远点的距离；所述L＝D/10，0～L距离处，天线旁瓣满足覆盖要求；所述φ_D为D距离处的方位角，所述φ_L为L距离处的方位角。

本发明实施例中，所述基于所述下倾角的范围确定天线的垂直波束宽度，包括：

判定天线最大增益对准覆盖远点，则确定天线垂直波束宽度θ_V大于等于2(θ_L-θ_D)；

判定天线主波束垂直面3dB外沿对准覆盖远点，则确定天线垂直波束宽度θ_V大于等于(θ_L-θ_D)；其中，

所述D为沿高铁方向基站到覆盖远点的距离；所述L＝D/10，0～L距离处，天线旁瓣满足覆盖要求；所述θ_D为D距离处的下倾角，所述θ_L为L距离处的下倾角。

本发明实施例中，所述调整所述天线的波束宽度为确定的所述初始波束宽度，包括但不限于以下方式：

将所述初始波束宽度对应的权值信息告知连接天线各个通道的射频拉远单元RRU，由RRU完成波束宽度的调整；

利用天线内的开关控制器来控制天线单元是否接入射频信号，用于控制工作的天线单元数量，接入的天线单元数量越少，波束宽度越宽；

将所述初始波束宽度对应的各路信号的相位传送到数字移相器，由数字移相器控制各天线单元的射频信号相位来调整波束宽度。

本发明实施例中，所述判定验证不通过，则对所述初始波束宽度进行优化处理，直至验证通过，包括：

判定验证不通过，则确定天线的增益不足；

同时减小天线的水平波束宽度和垂直波束宽度，直至验证通过。

这里，已确定的初始波束宽度是可以满足线路信号的连续性的，如果高铁线路覆盖信号不好，则认为是增益不足引入的，因此需要适度的减小波束宽度，以提升增益验证覆盖效果。同时，由于高铁线路信号同时受水平波束宽度和垂直波束宽度的影响，因此应该同时调整水平波束宽度和垂直波束宽度。

本发明实施例中，所述同时减小天线的水平波束宽度和垂直波束宽度，包括：

基于天线自身能实现的波束宽度从初始波束宽度开始逐步减小水平波束宽度和垂直波束宽度，每次调整之后基于预设阈值进行验证；

判定验证不通过，则再次减小水平波束宽度和垂直波束宽度，直至验证通过。

本发明实施例还提供了一种自适应调节波束宽度的方法，该方法应用于任一基站处的天线，如图2所述，包括：

步骤201：接收操作维护中心OMC确定的线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度；

步骤202：调整所述天线的波束宽度为所述OMC确定的初始波束宽度；

步骤203：在OMC基于预设阈值判定初始波束宽度验证不通过时，对所述初始波束宽度进行优化处理，直至验证通过。

这里，与图1所示方法不同的是，本实施例中确定初始波束宽度的过程，以及基于预设阈值对初始波束宽度进行验证的过程由OMC执行，天线的其他方法流程与图1同，此处不再详述。

为了实现上述方法实施例，本发明实施例还提供了一种天线，包括自适应调节波束宽度的装置，如图3所示，该装置包括：

确定模块301，用于确定线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度；

验证调整模块302，用于调整所述天线的波束宽度为确定的所述初始波束宽度；并基于预设阈值对所述初始波束宽度进行验证，判定验证不通过，则对所述初始波束宽度进行优化处理，直至验证通过。

本发明实施例中，所述确定模块301确定线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度，包括：

获取所述基站的工参信息；

基于所述工参信息确定天线连续覆盖范围内方位角的范围和下倾角的范围；

基于所述方位角的范围确定天线的水平波束宽度，基于所述下倾角的范围确定天线的垂直波束宽度。

这里，确定线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度的过程在天线内置单片机等处理器中实现。

本发明实施例中，所述确定模块301基于所述方位角的范围确定天线的水平波束宽度，包括：

判定天线最大增益对准覆盖远点，则确定天线水平波束宽度θ_H大于等于2(φ_D-φ_L)；

判定天线主波束水平面3dB外沿对准覆盖远点，则确定天线水平波束宽度θ_H大于等于(φ_D-φ_L)；其中，

所述D为沿高铁方向基站到覆盖远点的距离；所述L＝D/10，0～L距离处，天线旁瓣满足覆盖要求；所述φ_D为D距离处的方位角，所述φ_L为L距离处的方位角。

本发明实施例中，所述确定模块301基于所述下倾角的范围确定天线的垂直波束宽度，包括：

判定天线最大增益对准覆盖远点，则确定天线垂直波束宽度θ_V大于等于2(θ_L-θ_D)；

判定天线主波束垂直面3dB外沿对准覆盖远点，则确定天线垂直波束宽度θ_V大于等于(θ_L-θ_D)；其中，

所述D为沿高铁方向基站到覆盖远点的距离；所述L＝D/10，0～L距离处，天线旁瓣满足覆盖要求；所述θ_D为D距离处的下倾角，所述θ_L为L距离处的下倾角。

本发明实施例中，所述验证调整模块302调整所述天线的波束宽度为确定的所述初始波束宽度，包括但不限于以下方式：

将所述初始波束宽度对应的权值信息告知连接天线各个通道的射频拉远单元RRU，由RRU完成波束宽度的调整；

利用天线内的开关控制器来控制天线单元是否接入射频信号，用于控制工作的天线单元数量，接入的天线单元数量越少，波束宽度越宽；

将所述初始波束宽度对应的各路信号的相位传送到数字移相器，由数字移相器控制各天线单元的射频信号相位来调整波束宽度。

本发明实施例中，所述验证调整模块302判定验证不通过，则对所述初始波束宽度进行优化处理，直至验证通过，包括：

判定验证不通过，则确定天线的增益不足；

同时减小天线的水平波束宽度和垂直波束宽度，直至验证通过。

这里，已确定的初始波束宽度是可以满足线路信号的连续性的，如果高铁线路覆盖信号不好，则认为是增益不足引入的，因此需要适度的减小波束宽度，以提升增益验证覆盖效果。同时，由于高铁线路信号同时受水平波束宽度和垂直波束宽度的影响，因此应该同时调整水平波束宽度和垂直波束宽度。

本发明实施例中，所述验证调整模块302同时减小天线的水平波束宽度和垂直波束宽度，包括：

基于天线自身能实现的波束宽度从初始波束宽度开始逐步减小水平波束宽度和垂直波束宽度，每次调整之后基于预设阈值进行验证；

判定验证不通过，则再次减小水平波束宽度和垂直波束宽度，直至验证通过。

本发明实施例还提供了一种天线，包括自适应调节波束宽度的装置，如图4所示，该装置包括：

接收模块401，用于接收操作维护中心(OMC)确定的线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度；

调整模块402，用于调整所述天线的波束宽度为所述OMC确定的初始波束宽度；并在OMC基于预设阈值判定初始波束宽度验证不通过时，对所述初始波束宽度进行优化处理，直至验证通过。

这里，本实施例与图3对应的天线不同的是确定初始波束宽度的过程，以及基于预设阈值对初始波束宽度进行验证的过程由OMC执行，天线的调整模块402执行的操作和功能与图3相同，此处不再详述。

本发明实施例还提供了一种天线，包括自适应调节波束宽度的装置，该装置包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，

其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行：

确定线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度；

调整所述天线的波束宽度为确定的所述初始波束宽度；

基于预设阈值对所述初始波束宽度进行验证，判定验证不通过，则对所述初始波束宽度进行优化处理，直至验证通过。

所述确定线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度时，所述处理器还用于运行所述计算机程序时，执行：

获取所述基站的工参信息；

基于所述工参信息确定天线连续覆盖范围内方位角的范围和下倾角的范围；

基于所述方位角的范围确定天线的水平波束宽度，基于所述下倾角的范围确定天线的垂直波束宽度。

所述基于所述方位角的范围确定天线的水平波束宽度时，所述处理器还用于运行所述计算机程序时，执行：

判定天线最大增益对准覆盖远点，则确定天线水平波束宽度θ_H大于等于2(φ_D-φ_L)；

判定天线主波束水平面3dB外沿对准覆盖远点，则确定天线水平波束宽度θ_H大于等于(φ_D-φ_L)；其中，

所述D为沿高铁方向基站到覆盖远点的距离；所述L＝D/10，0～L距离处，天线旁瓣满足覆盖要求；所述φ_D为D距离处的方位角，所述φ_L为L距离处的方位角。

所述基于所述下倾角的范围确定天线的垂直波束宽度时，所述处理器还用于运行所述计算机程序时，执行：

判定天线最大增益对准覆盖远点，则确定天线垂直波束宽度θ_V大于等于2(θ_L-θ_D)；

判定天线主波束垂直面3dB外沿对准覆盖远点，则确定天线垂直波束宽度θ_V大于等于(θ_L-θ_D)；其中，

所述D为沿高铁方向基站到覆盖远点的距离；所述L＝D/10，0～L距离处，天线旁瓣满足覆盖要求；所述θ_D为D距离处的下倾角，所述θ_L为L距离处的下倾角。

所述调整所述天线的波束宽度为确定的所述初始波束宽度时，所述处理器还用于运行所述计算机程序时，执行如下一种或多种方式：

将所述初始波束宽度对应的权值信息告知连接天线各个通道的射频拉远单元RRU，由RRU完成波束宽度的调整；

利用天线内的开关控制器来控制天线单元是否接入射频信号，用于控制工作的天线单元数量，接入的天线单元数量越少，波束宽度越宽；

将所述初始波束宽度对应的各路信号的相位传送到数字移相器，由数字移相器控制各天线单元的射频信号相位来调整波束宽度。

所述判定验证不通过，则对所述初始波束宽度进行优化处理，直至验证通过时，所述处理器还用于运行所述计算机程序时，执行：

判定验证不通过，则确定天线的增益不足；

同时减小天线的水平波束宽度和垂直波束宽度，直至验证通过。

所述同时减小天线的水平波束宽度和垂直波束宽度时，所述处理器还用于运行所述计算机程序时，执行：

基于天线自身能实现的波束宽度从初始波束宽度开始逐步减小水平波束宽度和垂直波束宽度，每次调整之后基于预设阈值进行验证；

判定验证不通过，则再次减小水平波束宽度和垂直波束宽度，直至验证通过。

本发明实施例还提供了一种天线，包括自适应调节波束宽度的装置，该装置包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，

其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行：

接收操作维护中心OMC确定的线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度；

调整所述天线的波束宽度为所述OMC确定的初始波束宽度；

在OMC基于预设阈值判定初始波束宽度验证不通过时，对所述初始波束宽度进行优化处理，直至验证通过。

需要说明的是：上述实施例提供的天线在进行自适应调节波束宽度时，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述处理分配由不同的程序模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的程序模块，以完成以上描述的全部或者部分处理。另外，上述实施例提供的装置与相应方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

下面结合场景实施例对本发明进行描述。

从相关技术可知，高铁线路为线型场景，网络优化时主要根据基站的站轨距d、天线挂高h和站间距信息(D为沿高铁方向基站到覆盖远点的距离)以及天线的辐射参数来确定天线的方位角φ和下倾角(θ₁和θ₂为高铁不同位置处相对基站天线的下倾角)，如图5所示。

对于水平面，一般取天线主波束最大增益方向或3dB外延对准覆盖远点，则当φ大于水平面第一零点宽度时，水平面内会出现水平零点。如图6所示。

对于垂直面，一般取天线主波束的3dB外沿对准覆盖远点，如果θ₁-θ₂大于垂直面第一下零点位置，垂直面会出现垂直零点。如图7所示。

因此，要根据具体基站天线的挂高、站轨距、站间距选择具有适当水平/垂直波束宽度的天线，才能避免覆盖零点问题。但是目前同一款天线不能满足一条高铁线路上所有站点的要求，从而导致高铁线路存在覆盖问题。

本实施例为一种波束宽度自适应可调及优化的高铁天线，通过输入每个站点(基站)的站间距D、站轨距d及挂高h，可以自动计算天线所需最优化波束宽度并进行调整。该天线系统原理框如图8所示。

其中，站点的站间距、站轨距及挂高为输入量；该站点的波束宽度需求计算及天线的波束宽度寻优过程可以在操作维护中心(OMC)或者天线内置单片机内等处理器上完成；天线波束宽度的调整由天线实现；高铁线路信号验证可以为实际测量或者仿真，仿真可以由OMC或天线内置单片机等处理器实现。

本实施例技术方案详细阐述如下：

上述的天线波束宽度调整有多种实现方式，可以改变各通道权值、或利用开关接入不同天线单元数、或利用数字移相器改变各天线单元相位等方法。

下面对这三种天线波束宽度调整方法进行描述：

1)改变各通道权值的方案，可以由OMC直接实现波束宽度计算及寻优工作，并将波束宽度对应的权值信息告知RRU，RRU连接天线的各个通道，从而实现波束宽度的调整，具体如图9所示。

2)利用开关接入不同天线单元数的实现方案中，如果使用天线内置处理器进行波束宽度寻优，则天线内置处理器直接将波束宽度计算结果转换为开关工作指令，如图10(a)所示。如果是在OMC进行波束宽度寻优，则OMC通过ASG接口将波束宽度调整指令传送给天线内置的电子开关控制器，开关控制器接收到该指令后，对各电子开关进行连接或关断操作，从而改变天线的波束宽度，如图10(b)所示。

每个天线单元连接一个电子开关，通过开关控制器打开电子开关或者关闭电子开关，可以控制该天线单元是否接入射频信号，从而控制用于工作的天线单元数量，改变波束的宽度。接入的天线单元数越少，可以产生较宽的波束宽度，接入的天线单元数增加，可以产生较窄的波束宽度。

3)利用数字移相器进行波束宽度调整方案中，天线波束宽度计算及寻优过程也可以通过天线内置处理器或者OMC实现。天线内置处理器或者OMC输出所需波束宽度对应的各路信号的相位，作为指令输入给数字移相器，数字移相器输出口连接各天线单元，控制各天线单元的射频信号相位，从而实现波束宽度调整，如图11所示。

天线波束宽度自适应调整及优化过程如下：

步骤一：获取站点的工参信息:D(沿高铁方向基站到覆盖远点的距离)、h(挂高)、d(站轨距)，建立如图5所示三维方向图。

步骤二：计算天线覆盖范围内方位角变化范围和下倾角变化范围：

φ＝arctan(D/d)；

θ1＝arctan(h/d)；

则方位角变化范围为0～φ；下倾角变化范围为θ2～θ1。

步骤三：波束宽度初始值计算；

水平波束宽度需求：取L＝D/10，0～L距离处，路损较小，旁瓣可满足覆盖要求，L～D距离处，方位角从φ_L变化至φ_D，该距离应该在天线主瓣覆盖范围内，如果天线最大增益对准远点，则天线波束宽度应该≥2(φ_D-φ_L)，记为θ_H如果天线主波束水平面3dB外沿对准覆盖远点，则天线波束宽度应该≥(φ_D-φ_L)。其中，所述φ_D为D距离处的方位角，所述φ_L为L距离处的方位角，计算方法可依据步骤二中的公式，φ_D＝arctan(D/d)，φ_L＝arctan(L/d)。

垂直波束宽度需求：同样取L＝D/10，则L到D距离处，下倾角从θ_L变化至θ_D，则如果天线最大增益对准远点，则天线垂直波束宽度应该≥2(θ_L-θ_D)，记为θ_V。如果天线主波束垂直面3dB外沿对准覆盖远点，则天线波束宽度应该≥(θ_L-θ_D)。其中，所述θ_D为D距离处的下倾角，所述θ_L为L距离处的下倾角，

在波束宽度可调范围内，选择最接近θ_H及θ_V的波束宽度设为天线初始波束宽度。

步骤四：波束宽度验证；

波束宽度的验证可以通过仿真或者路测的方法。

路测的方法，即为在高铁天线覆盖距离内，使用路测终端或无人机设备进行信号测量。按照需求，如RSRP或者CDF 5％等指标，对线路信号进行判断是否合格。

仿真的方法：通过处理器，计算高铁线路各位置信号强度及质量，按照需求，如RSRP或者CDF 5％等指标，对线路信号进行判断是否合格。

步骤五：波束宽度寻优；

如果按照初始值设置天线波束宽度，路测或者仿真高铁线路信号满足要求，则波束宽度调整工作完成。

如果波束宽度初始值不满足要求，则需要综合考虑天线的波束宽度及增益，寻找适用于该站点的最优波束宽度和增益组合。

在步骤五中计算的波束宽度是可以满足线路信号的连续性的，如果高铁线路覆盖信号不好，则认为是增益不足引入的，因此需要适度的减小波束宽度，以提升增益验证覆盖效果。同时，由于高铁线路信号同时受水平波束宽度和垂直波束宽度的影响，因此应该同时调整水平波束宽度和垂直波束宽度。

按照波束宽度减小的方式进行水平波束和垂直波束宽度组合，具体操作见表1。

表1天线波束宽度调节方案

序号	水平波束宽度	垂直波束宽度
			1	n1	m1
2	n2	m2
			3	n3	m3
……	…	…
			end	H-下门限值	V-下门限值

表2现有高铁天线技术指标

其中，天线水平波束宽度和垂直波束宽度可调最小值定义为H-下门限值和V-下门限值，θ_H≥n≥H-下门限值，θ_v≥m≥H-下门限值。所述H-下门限值和V-下门限值基于天线自身可实现的最小值为下限(保证信号覆盖为前提)。

所述n1和m1在调整时，可按照天线可实现的波束宽度(如表2中对应的波束宽度)逐渐减小波束宽度，直到按照步骤四判定指标满足要求；或者遍历波束宽度组合(如表2所示)，选择判定指标最优值。

最终，完成天线波束宽度调整。

可见，本发明实施例通过波束宽度选择方法可针对具体场景选择覆盖性能最好的波束特性，一副波束宽度可调天线，水平波宽可调，垂直波宽可调，可解决高铁线路中各站点工参信息不一致的问题。

另外，本发明实施例可跟多通道扫描天线结合，可以更高自由度提高扫描波束特性，如远点使用窄波束高增益保覆盖，近距离处采用低增益宽波束，从而达到覆盖区域的连续覆盖。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种自适应调节波束宽度的方法，其特征在于，该方法应用于任一基站处的天线，包括：

确定线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度；

调整所述天线的波束宽度为确定的所述初始波束宽度；

基于预设阈值对所述初始波束宽度进行验证，判定验证不通过，则对所述初始波束宽度进行优化处理，直至验证通过；

其中，所述确定线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度，包括：

获取所述基站的工参信息；

基于所述工参信息确定天线连续覆盖范围内方位角的范围和下倾角的范围；

基于所述方位角的范围确定天线的水平波束宽度，基于所述下倾角的范围确定天线的垂直波束宽度；其中，

所述基于所述方位角的范围确定天线的水平波束宽度，基于所述下倾角的范围确定天线的垂直波束宽度，包括：

判定天线最大增益对准覆盖远点，则确定天线水平波束宽度θ_H大于等于2(φ_D-φ_L)，天线垂直波束宽度θ_V大于等于2(θ_L-θ_D)；

判定天线主波束水平面3dB外沿对准覆盖远点，则确定天线水平波束宽度θ_H大于等于(φ_D-φ_L)，判定天线主波束垂直面3dB外沿对准覆盖远点，则确定天线垂直波束宽度θ_V大于等于(θ_L-θ_D)；其中，

所述D为沿高铁方向基站到覆盖远点的距离；所述L＝D/10，0～L距离处，天线旁瓣满足覆盖要求；所述φ_D为D距离处的方位角，所述φ_L为L距离处的方位角，所述θ_D为D距离处的下倾角，所述θ_L为L距离处的下倾角。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整所述天线的波束宽度为确定的所述初始波束宽度，包括但不限于以下一种或多种方式：

将所述初始波束宽度对应的权值信息告知连接天线各个通道的射频拉远单元RRU，由RRU完成波束宽度的调整；

利用天线内的开关控制器来控制天线单元是否接入射频信号，用于控制工作的天线单元数量，接入的天线单元数量越少，波束宽度越宽；

将所述初始波束宽度对应的各路信号的相位传送到数字移相器，由数字移相器控制各天线单元的射频信号相位来调整波束宽度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判定验证不通过，则对所述初始波束宽度进行优化处理，直至验证通过，包括：

判定验证不通过，则确定天线的增益不足；

同时减小天线的水平波束宽度和垂直波束宽度，直至验证通过。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述同时减小天线的水平波束宽度和垂直波束宽度，包括：

基于天线自身能实现的波束宽度从初始波束宽度开始逐步减小水平波束宽度和垂直波束宽度，每次调整之后基于预设阈值进行验证；

判定验证不通过，则再次减小水平波束宽度和垂直波束宽度，直至验证通过。

5.一种自适应调节波束宽度的方法，其特征在于，该方法应用于任一基站处的天线，包括：

接收操作维护中心OMC确定的线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度；

调整所述天线的波束宽度为所述OMC确定的初始波束宽度；

在OMC基于预设阈值判定初始波束宽度验证不通过时，对所述初始波束宽度进行优化处理，直至验证通过；

其中，所述线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度由所述OMC通过如下方式确定：

获取所述基站的工参信息；

基于所述工参信息确定天线连续覆盖范围内方位角的范围和下倾角的范围；

判定天线最大增益对准覆盖远点，则确定天线水平波束宽度θ_H大于等于2(φ_D-φ_L)，天线垂直波束宽度θ_V大于等于2(θ_L-θ_D)；

判定天线主波束水平面3dB外沿对准覆盖远点，则确定天线水平波束宽度θ_H大于等于(φ_D-φ_L)，判定天线主波束垂直面3dB外沿对准覆盖远点，则确定天线垂直波束宽度θ_V大于等于(θ_L-θ_D)；其中，

所述D为沿高铁方向基站到覆盖远点的距离；所述L＝D/10，0～L距离处，天线旁瓣满足覆盖要求；所述φ_D为D距离处的方位角，所述φ_L为L距离处的方位角，所述θ_D为D距离处的下倾角，所述θ_L为L距离处的下倾角。

6.一种天线，包括自适应调节波束宽度的装置，其特征在于，该装置包括：

确定模块，用于确定线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度；

验证调整模块，用于调整所述天线的波束宽度为确定的所述初始波束宽度；并基于预设阈值对所述初始波束宽度进行验证，判定验证不通过，则对所述初始波束宽度进行优化处理，直至验证通过；

其中，所述确定模块，具体用于获取基站的工参信息；基于所述工参信息确定天线连续覆盖范围内方位角的范围和下倾角的范围；判定天线最大增益对准覆盖远点，则确定天线水平波束宽度θ_H大于等于2(φ_D-φ_L)，天线垂直波束宽度θ_V大于等于2(θ_L-θ_D)；判定天线主波束水平面3dB外沿对准覆盖远点，则确定天线水平波束宽度θ_H大于等于(φ_D-φ_L)，判定天线主波束垂直面3dB外沿对准覆盖远点，则确定天线垂直波束宽度θ_V大于等于(θ_L-θ_D)；其中，

所述D为沿高铁方向基站到覆盖远点的距离；所述L＝D/10，0～L距离处，天线旁瓣满足覆盖要求；所述φ_D为D距离处的方位角，所述φ_L为L距离处的方位角，所述θ_D为D距离处的下倾角，所述θ_L为L距离处的下倾角。

7.一种天线，包括自适应调节波束宽度的装置，其特征在于，该装置包括：

接收模块，用于接收操作维护中心OMC确定的线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度；

调整模块，用于调整所述天线的波束宽度为所述OMC确定的初始波束宽度；并在OMC基于预设阈值判定初始波束宽度验证不通过时，对所述初始波束宽度进行优化处理，直至验证通过；

其中，所述线路信号连续覆盖所需的初始波束宽度由所述OMC通过如下方式确定：

获取基站的工参信息；

基于所述工参信息确定天线连续覆盖范围内方位角的范围和下倾角的范围；

判定天线最大增益对准覆盖远点，则确定天线水平波束宽度θ_H大于等于2(φ_D-φ_L)，天线垂直波束宽度θ_V大于等于2(θ_L-θ_D)；

判定天线主波束水平面3dB外沿对准覆盖远点，则确定天线水平波束宽度θ_H大于等于(φ_D-φ_L)，判定天线主波束垂直面3dB外沿对准覆盖远点，则确定天线垂直波束宽度θ_V大于等于(θ_L-θ_D)；其中，

所述D为沿高铁方向基站到覆盖远点的距离；所述L＝D/10，0～L距离处，天线旁瓣满足覆盖要求；所述φ_D为D距离处的方位角，所述φ_L为L距离处的方位角，所述θ_D为D距离处的下倾角，所述θ_L为L距离处的下倾角。

8.一种天线，包括自适应调节波束宽度的装置，其特征在于，该装置包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，

其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行权利要求1-4中任一项所述方法的步骤、或执行权利要求5所述方法的步骤。

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