CN114679204B - 一种天线装置、数据传输方法、相关设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种天线装置、数据传输方法以及相关设备，用于增强信号强度，以及减小对其他天线装置所收发信号的干扰。本申请实施例的天线装置包括：至少一个天线阵列和处理单元，至少一个天线阵列可发出波束，波束的方向具有竖直的方向分量。处理单元用于通过在线终端学习、波束学习及调度及波束调整，确定指向终端设备的目标波束。至少一个天线阵列通过目标波束与终端设备传输数据。

Description

一种天线装置、数据传输方法、相关设备及存储介质

技术领域

本申请实施例涉及通信领域，尤其涉及一种天线装置、数据传输方法以及相关设备。

背景技术

在无线通信中，通过天线收发数据，天线发出和接收的信号为电磁信号，数据承载在电磁波上。天线辐射的电磁波在不同方向上强度不一样，从而具有一定的形状，形成天线方向图。通常来说，单个偶极子天线，其水平方向上不同方向的信号强度衰减相同，都具有相同的信号强度，为全向天线。

为了提升天线向终端设备发送的信号的强度，即电磁信号的强度，可以通过波束赋形技术，将能量集中在一个方向，将该方向对准终端设备，终端设备接收的信号的强度就会提高。

如果不加以控制，在这种情况下，终端设备附近的来自其他天线的信号，将会被对准终端设备的信号所干扰。

发明内容

本申请实施例提供了一种天线装置、数据传输方法以及相关设备，用于增强信号强度，以及减小对其他天线装置所收发信号的干扰。

本申请实施例第一方面提供了一种天线装置，该天线装置包括至少一个天线阵列和处理单元。至少一个天线阵列用于通过多个波束发送探测信号。其中，多个波束的方向均具有竖直的方向分量。至少一个天线阵列还用于接收来自终端设备的信号强度信息。其中，信号强度信息表示探测信号在终端设备处的信号强度。处理单元用于根据信号强度信息在多个波束中确定目标波束。至少一个天线阵列还用于通过目标波束与终端设备传输数据。

在本申请实施例中，通过从多个波束中确定的目标波束，实现与终端设备的数据传输。由于多个波束的方向均具有竖直的方向分量，因此目标波束的方向也具有竖直的方向分量。由于本申请实施例的目标波束具有竖直的方向分量，在水平面上，目标波束的覆盖范围小于水平面上对准终端设备的波束，对其他天线装置所收发信号的干扰范围也就更小。

在天线发出的信号强度相同，天线与终端设备距离相同的情况下，本申请实施例的目标波束由于具有竖直的方向分量，在终端设备附近的水平面上，信号的强度更低，减弱了对其他天线装置所收发信号的干扰。

结合第一方面，本申请实施例第一方面的第一种实现方式中，天线阵列可以包括电控无源阵列(elecironically steerable parasitic array radiator，ESPAR)天线。具体的，至少一个天线阵列中的每个天线阵列都包括有源振子和寄生振子。有源振子用于发出基础波束，基础波束作用于寄生振子；寄生振子用于发出寄生波束，寄生波束和基础波束叠加，就可以得到目标波束。

结合第一方面或第一方面的第一种实现方式，本申请实施例第一方面的第二种实现方式中，目标波束的方向为竖直向下。

在本申请实施例中，当目标波束的方向为竖直向下时，天线装置的下方处于目标波束的覆盖范围，具有较强的信号强度。因此，可以提升天线装置下方的终端设备的信号强度。

结合第一方面、第一方面的第一种实现方式或第一方面的第二种实现方式，本申请实施例的第三种实现方式中，天线阵列有至少两个，至少两个天线阵列的排列方式包括平行排列。

在本申请实施例中，当天线阵列的数量大于或等于两个时，几个平行阵列所发出的波束，相较于单个阵列所发出的波束，波束的强度增强、范围减小，从而实现信号强度的提升以及干扰范围的减小。

结合第一方面、第一方面的第一种实现方式或第一方面的第二种实现方式，本申请实施例的第四种实现方式中，天线阵列有至少两个，至少两个天线阵列的排列方式包括相交排列。

在本申请实施例中，当天线阵列的数量大于或等于两个时，一个天线阵列覆盖不到的范围，可由装置中与其相交的天线阵列覆盖，即相交的天线阵列可以实现一定范围内信号的全覆盖，扩大信号的覆盖范围。

结合第一方面、第一方面的第一种实现方式或第一方面的第二种实现方式，本申请实施例的第五种实现方式中，天线阵列包括至少三个，至少三个天线阵列中包括相互平行的天线阵列和相交的天线阵列。

在本申请实施例中，通过相交的天线提升信号的覆盖范围，通过平行的天线阵列提升信号的强度以及减小干扰范围。

结合第一方面的第三种实现方式或第一方面的第五种实现方式，本申请实施例的第六种实现方式中，至少两个天线阵列平行排列，目标波束为相互平行的至少两个天线阵列所发出的波束叠加后的波束。

在本申请实施例中，通过平行阵列所发出波束的叠加，实现对波束强度的提升以及对波束范围的减小，提升了信号强度以及减小了干扰范围。

结合第一方面的第三种实现方式或第一方面的第五种实现方式，本申请实施例的第七种实现方式中，至少两个天线阵列相交排列，目标波束为相交的至少两个天线阵列中的一个天线阵列发出的波束。

结合第一方面、第一方面的第一种实现方式至第一方面的第七种实现方式中的任一种，本申请实施例的第八种实现方式中，至少一个天线阵列，用于通过多个波束周期性发送探测信号；并周期性接收来自终端设备的信号强度信息。

在本申请实施例中，周期性地发送探测信号以及接受信号强度信息，可以根据多个信号强度信息实时更新与终端设备对应的目标波束，实现对波束的实时调整。

本申请实施例第二方面提供了一种数据传输方法，该方法应用于天线装置，该方法包括：

通过多个波束发送探测信号，多个波束的方向均具有竖直的方向分量。接收来自终端设备的信号强度信息，信号强度信息表示探测信号在终端设备处的信号强度。根据信号强度信息，在多个波束中确定目标波束。通过目标波束与终端设备传输数据。

结合第二方面，本申请实施例中第二方面的第一种实现方式中，目标波束的方向为竖直向下。

本申请实施例第三方面提供了一种天线装置，该天线装置包括：

发送单元，用于通过多个波束发送探测信号，多个波束的方向均具有竖直的方向分量；

接收单元，用于接收来自终端设备的信号强度信息，信号强度信息表示探测信号在终端设备处的信号强度。

计算单元，用于根据信号强度信息，在多个波束中确定目标波束，多个波束均具有竖直的方向分量。

传输单元，用于通过目标波束与终端设备传输数据。

该天线装置用于执行前述第二方面的方法。

本申请实施例第三方面提供了一种天线装置，包括处理器、存储器、收发器以及总线。

处理器、存储器、收发器与总线相连。

处理器用于执行前述第二方面的方法。

本申请实施例中第四方面提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中保存有程序，当计算机执行该程序时，执行前述第二方面的方法。

本申请实施例第五方面提供了一种计算机程序产品，当该计算机程序产品在计算机上执行时，计算机执行前述第二方面的方法。

附图说明

图1为天线阵列的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的天线阵列的一个排布方式示意图；

图3a为天线阵列的一个波束方向示意图；

图3b为本申请实施例提供的天线阵列的一个波束方向示意图；

图4为本申请实施例提供的天线阵列的一个结构示意图；

图5为本申请实施例提供的天线阵列的振子排布示意图；

图6为本申请实施例提供的天线阵列的另一排布方式示意图；

图7为本申请实施例提供的天线装置的一个覆盖范围示意图；

图8为本申请实施例提供的对天线阵列的选择的示意图；

图9为本申请实施例提供的天线阵列所收发波束的一个方向图；

图10为本申请实施例提供的天线阵列波束覆盖增益值的CDF图；

图11为本申请实施例提供的仿真环境示意图；

图12为本申请实施例提供的天线阵列发出灵活波束的方向图；

图13为本申请实施例提供的灵活波束的增益值CDF图；

图14为本申请实施例提供的波束调整的一个流程示意图；

图15为本申请实施例提供的天线装置的结构示意图；

图16为本申请实施例提供的数据传输方法的流程示意图；

图17为本申请实施例提供的天线装置的另一结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种天线装置、数据传输方法以及相关设备，用于增强信号强度，以及减小对其他天线装置所收发信号的干扰。

请参阅图1，图1为天线阵列的结构示意图。天线阵列包括发射器、接收器、多个振子和多个可调电抗。

天线阵列可用于发送或接收数据。数据在天线装置中以电信号的形式传输，振子用于转换信号的形式，在数据发送过程中将电信号转换为电磁信号，在数据接收过程中将电磁信号转换为电信号。具体的，发送数据需要用到发射器和天线振子。在信号发送过程中，发射器将电信号形式的数据传输给天线振子；天线振子将电信号形式的数据转化为电磁信号，电磁信号在空中传播。在数据接收过程中，天线振子从空中接收电磁信号形式的数据，并将该电磁信号形式的数据转化为电信号；接收器用于接收来自天线振子的电信号。

在本申请实施例中，天线振子也称为振子。天线阵列包括多个振子，例如图1中的振子#0至振子#6，根据振子与发射器或连接器的连接关系，可将天线阵列分为有源天线阵列和无源天线阵列。

在有源天线阵列中，所有振子可以同时与发射器连接，每个振子都能接收来自发射器的电信号。

在无源天线阵列中，只有一个振子与发射器连接，该振子称为有源振子，此时未与发射器连接的振子称为寄生振子。通过有源振子所发出的电磁信号，在寄生振子中激发出感应电流，感应电流通过寄生振子转换为寄生电磁信号。在本申请实施例中，寄生振子也称为无源振子，此处不作限定。

同理可得有源天线阵列和无源天线阵列中接收器与各振子的连接关系，此处不再赘述。

值得注意的是，天线阵列可以同时包括发射器和接收器，此时天线阵列可用于发送和接收数据；天线阵列也可包括发射器不包括接收器，此时天线阵列用于发送数据不用于接收数据；或者天线阵列也可包括接收器不包括发射器，此时天线阵列用于接收数据不用于发送数据，此处不作限定。

天线阵列中的多个振子可以各自产生电磁波，多个振子产生的电磁波叠加就能获得叠加电磁波。天线阵列可通过控制每个振子的幅度和相位，控制天线阵列所发出的叠加电磁波的形状。

将离天线一定距离处，辐射场的相对场强随方向的变化呈现在一幅图中，即可得到方向图，通过方向图可以观察到天线的各项参数。方向图通常都有两个或多个天线波瓣，天线波瓣是指在天线方向图中，若干最大辐射区域的统称，其中一个主要的最大辐射区域称为主瓣。在本申请实施例中，天线阵列所发出的叠加电磁波的主瓣的形状称为波束，波束的强度表示天线阵列所发出的叠加电磁波的主瓣的辐射强度。

在本申请实施例中，将波束主瓣的方向作为波束的方向。也就是说，天线阵列可通过控制每个振子的幅度和相位，控制波束的方向。

在一种实现方式中，可以通过调整与每个振子所连接的可调电抗的大小，改变单个振子中电压和电流的相位，从而改变单个振子所发出电磁信号的相位，单个电磁信号相位的调整会造成叠加电磁信号的强度和形状的改变，从而改变天线阵列的波束。

当振子所连接的可调电抗处于电容状态下，该振子表现为引向器，叠加波束会向该振子的方向偏移，当振子所连接的可调电抗处于电感状态下，该振子表现为反射器，叠加波束会向远离该振子的方向偏移。

天线阵列的方向为垂直于振子的面的方向，天线阵列通常是水平安装的，即振子的方向都是竖直方向，振子之间在水平面上具有相对位置关系，通过调整各振子的可调电抗，可以在水平面内改变叠加电磁波的形状，因此波束方向为水平面内的方向，在天线阵列下方，信号的强度偏弱，且对于接收磁信号的终端设备来说，由于波束是水平面内对准终端设备的，终端设备附近其他天线装置所收发的信号，会被该对准终端设备的磁信号所干扰。

为了解决上述缺陷，本申请实施例提供了一种新型的阵列排布方式和天线装置，用于改变天线阵列发出的波束，从而增强信号的强度，以及减小对其他天线设备所收发信号的干扰。

请参阅图2，图2为本申请实施例提供的一种天线阵列的排布方式示意图。与汽车行驶过程中的车轮类似，本申请实施例提供的天线阵列为竖直放置，即振子在竖直平面上排布。与车轮在汽车行驶过程中的转动相类似，波束的方向可以在竖直平面内转动。

可选的，通过调整各振子的可调电抗，可以使波束的方向在平行于阵列的平面内360°旋转，即在竖直平面内360°旋转，从而实现在竖直平面内改变波束的方向。

为了更加形象地展现本申请实施例提供的竖直放置的天线阵列排布方式与水平安装的天线阵列的区别，接下来描述不同排布方式下，波束方向的区别。图3a为天线阵列的一个波束方向示意图；图3b为本申请实施例提供的天线阵列的一个波束方向示意图。

如图3a所示，水平安装的天线阵列，只能在水平面xOy中获得不同方向的波束；如图3b所示，使用了本申请实施例提供的竖直放置的天线阵列排布方式，可在竖直面xOz中获得不同方向的波束。

通过本申请实施例提供的天线阵列排布方式，可获得竖直面内不同方向的波束。由于天线装置通常是安装在终端设备活动范围的上方，因此只需要具有竖直向下的方向分量的波束，即可实现与终端设备的数据传输。

请参阅图4，图4为本申请实施例提供的天线阵列的一个结构示意图。天线阵列竖直排布，在使用过程中只使用具有竖直向下的方向分量的波束。

可选的，可将天线阵列靠近上方的振子设置为反射器状态，将天线阵列靠近下方的振子设置为引向器状态，即可获得具有竖直向下的方向分量的波束。

可选的，在天线装置中，可以包括多个平行的天线阵列，当连接在同一发射器的多个平行的天线阵列发出相同的波束时，来自不同天线阵列的波束会叠加，得到形状被压缩，强度更高的波束。

可选的，在一种实现方式中，可将天线阵列间的距离设置为1个目标波长的距离。此处的目标波长，可以在天线阵列所要发送或接收的电磁信号的波长的范围内，或在该范围附近，此处不做限定。

天线阵列之间的距离可以影响波束的形状和强度，在本申请实施例中，除了1个目标波长，天线阵列之间的距离也可以为其他值，例如1.5个目标波长等，只要大于或等于0.5个目标波长即可，此处不做限定。

在天线阵列内，振子的排布方式也会影响天线阵列所发出的波束。请参阅图5，图5为本申请实施例提供的无源天线阵列的振子排布示意图。K表示阵列中无源振子的数量，不同的k对应不同的步长。步长表示不同的无源振子与有源振子连线之间的夹角。如图5所示，当无源振子以有源振子为中心对称排布时，步长等于2π/K。

步长可以影响天线阵列所能发出的波束之间的夹角以及数量。例如，当K等于6(如图2)，步长为60°，可以获得3个具有竖直向下的方向分量的波束。当K等于8，步长为45°，可以获得4个具有竖直向下的方向分量的波束。

可选的，步长与波束之间夹角的关系可以为，波束之间的夹角等于步长。步长与波束数量间的关系可以为，波束数量等于360°除以步长。步长与具有竖直向下分量的波束的数量之间的关系可以为，对360°除以步长的结果取整，将取整结果、取整结果加1或取整结果减1作为具有竖直向下分量的波束的数量。

值得注意的是，天线阵列中的多个振子，可以如图1至图5所示中心排布，除了中心排布，振子的排布方式也可为其他形式，例如直线排状布、球面状排布或非规则排布等，此处不作限定。

值得注意的是，图5所示的实施例仅以无源天线阵列为例，当有源天线阵列以相似的排布方式排布时，排布方式与波束之间的关系与图5所示的关系类似，此处不再赘述。

通过上述天线阵列和振子的排布方式，可在地面上获得长条状的覆盖范围，实现在地面上一个维度的波束方向调整。示例地，如图7所示，天线阵列A可在地面上获得长条状的区域A的覆盖范围。在y轴方向上实现波束的方向调整。为了扩大天线装置所收发信号的覆盖范围，以及增加地面上波束方向调整的维度，本申请实施例提供了一种天线阵列的排布方式。

请参阅图6，图6为本申请实施例提供的天线阵列的一个排布方式示意图。通过相交的天线阵列A和天线阵列B，增加天线阵列的覆盖范围和波束方向的调整维度。天线阵列之间的距离与图4所示实施例中天线阵列之间的距离相似，此处不再赘述。

请参阅图7，图7为本申请实施例提供的天线装置的一个覆盖范围示意图，相交的天线阵列A和天线阵列B，在地面上的覆盖范围包括区域A和区域B，相比于单个天线阵列只能覆盖到一个区域，以及只能在一个维度上调整波束方向，相交的天线阵列排布方式增加了覆盖范围以及波束方向的调整维度。示例地，如图7所示，在天线阵列A的基础上增加与其相交的天线阵列B，不仅扩大了区域B的覆盖范围，还实现了在地面上x轴方向的波束方向调整。

在本申请实施例中，2个天线阵列相交仅是对相交天线阵列的举例，并不造成对相交天线阵列数量的限定，相交的天线阵列数量也可以为2以上的其他整数，此处不作限定。当相交的天线阵列数量决定了波束方向的调整维度，相交的天线阵列数量为n时，在地面上就可以实现对n个维度的波束方向的调整。例如，3个天线阵列之间相互具有60°的夹角，则可在地面上实现相互之间具有60°夹角的a轴、b轴、c轴三个维度的波束方向调整，此处不做限定。

在本申请实施例中，n为大于或等于2的整数。

为了实现波束方向在不同维度上的调整，需要通过开关来控制使用的天线阵列，从而控制波束在该天线阵列所对应的维度上的方向调整。请参阅图8，图8为本申请实施例提供的天线装置中对天线阵列的选择的示意图。

示例地，如图8所示，当需要在地面上的y轴方向调整波束方向时，将开关与对应于y轴方向的天线阵列连接；当需要在地面上的x轴方向调整波束方向时，将开关与对应于x轴方向的天线阵列连接。

示例地，请参阅图9，图9为本申请实施例提供的天线阵列所收发波束的方向图。通过相交的三个天线阵列，在地面上覆盖三个波束的覆盖范围，即基线波束、左波束和右波束的覆盖范围。三个波束的覆盖范围的总和为最优波束包络，相较于单个天线阵列在地面上只能覆盖基线波束的覆盖范围，多个相交天线阵列实现了覆盖范围的增加。增加的覆盖范围为最优波束包络中不属于基线波束覆盖范围的部分，在本申请实施例中也称为覆盖增益范围。

示例地，请参阅图10，图10为本申请实施例提供的天线阵列波束覆盖增益值的累积分布函数(cumulative distribution function，CDF)图，基于图9所示的天线阵列及方向图，可实现中值为2.5dB的增益，以及8dB的边缘增益。即，在相交天线阵列所收发波束的覆盖范围中，实现中值为2.5dB的信号增益，在相交天线阵列所收发波束的覆盖范围边缘，实现8dB的信号增益。在本申请实施例中，相交天线阵列所收发的波束，也称为灵活波束。

示例地，图11为本申请实施例的仿真环境示意图，在图11中，类似箭头的标志表示天线装置，不同颜色的区域表示不同天线装置的目标覆盖范围，即天线装置所对应小区的范围。随机散落的圆点表示随机分布的终端设备，虚线框表示仿真实验的取样范围，取样范围中心的天线为实验天线。

在图11所示的环境下进行仿真实验，获取实验取样范围中，终端设备与天线之间的信号强度，可以得到如图12和图13所示的实验结果。

图12为本申请实施例提供的天线阵列发出灵活波束的方向图，示例地，如图12所示，在水平面内与竖直面内，均能实现约为65°的波束宽度。

图13为本申请实施例提供的灵活波束的增益值CDF图。示例地，如图13所示，图中的横坐标为使用本申请实施例提供的灵活波束所能实现的参考信号接收功率(referencesignal receiving power，RSRP)及信道质量指示(channel quality indicator，CQI)的增益值，纵坐标为上述增益值对应的累计分布。示例地，第一张图中的横坐标为6，纵坐标为80％的点，表示在实验中，80％的测试对象可以达到6dB的RSRP增益。

在小区边缘，通过本申请实施例所示的天线阵列及线线装置，可以达到如下有益效果：

从下行分析，即天线装置向终端设备发送数据的情况下，若终端设备周边小区的终端干扰保持不变，本小区覆盖增强即意味着信干噪比(signal to interference plusnoise ratio，SINR)的提升。

从上行分析，即天线装置接收来自终端设备的数据的情况下，终端的上行覆盖增强，在周边小区干扰不变的情况下，终端设备的上行信号增强，上行SINR抬升。由于处于小区边缘的终端设备的上行信号值增强，功控促使其降低发射功率，那么对邻区来讲，来自该终端设备的干扰降低，上行信号的SINR抬升。

基于上述实施例所示的天线阵列及仿真结果，可以通过天线装置确定终端设备所需的目标波束，从而实现对波束的调整。

请参阅图14，图14为本申请实施例提供的波束调整流程示意图，该流程包括以下三个部分：

1401、在线终端学习。

获取终端设备的ID标识，通过不同的ID标识区分终端设备。ID标识可以是临时移动用户标识(temporary mobile subscriber identity，TMSI)，除了TMSI，ID标识也可以是其他用于表示终端设备的标识，例如国际移动用户识别码(international mobilesubscriber identity，IMSI)等，此处不做限定。

通过终端设备上报的呼叫记录系统(call history record，CHR)读取该终端对应的参考信号接收功率(reference signal receiving power，RSRP)，通过该数据可以大致确定终端设备的地理位置。在本申请实施例中，RSRP也称为原始波束下行信号强度。

在本申请实施例中，除了终端设备的ID标识和地理位置，还可以学习终端的其他信息，例如否为大上行用户或低时延用户等，此处不作限定。

确定是否为大上行用户：通过一段时间内传输的数据量和上行缓冲器(buffer)中存在数据的时长统计结果，确定终端设备是否为大上行用户。

确定是否为低时延用户：通过终端设备开户时的标签识别终端设备是否为低时延用户。

在线终端学习可以通过在线终端学习表格实现，示例地，在线终端学习表格可以如表1所示：

表1在线终端学习表格

终端ID标识	原始波束下行信号强度	大上行	低时延
				1	-98dBm	是	否
2	-75dBm	否	是
				…	…	…	…
N	-76dBm	是	否

如表1所示，将上述学习结果填入在线终端学习表格，确定每个终端设备的需求。对大上行用户需要提供足量的信道带宽，对低时延用户需要控制与该终端设备收发数据所需的时长。例如，如表1表中所示，终端设备1为大上行用户，下行信号强度为-98dBm；终端设备2为低时延用户，下行信号强度为-75dBm，终端设备2的信号强度大于终端设备1的信号强度，表示终端设备2比终端设备1更靠近天线装置。表1中的N表示第N个终端，N为大于或等于3的整数，此处不作限定。

值得注意的是，表1仅是对在线终端学习表格的举例，并不造成对终端学习表格的限定，也不造成对终端在线学习过程中，终端数量的限定。

在本申请实施例中，除了通过终端学习表格学习终端的信息，也可以通过其他方式学习，例如获取上述信息并将上述信息保存在字符串中等，此处不做限定。

通过以上步骤，即可获知终端设备的业务需求，通过RSRP确定终端设备的地理位置，从而可以针对性的给出目标波束，提供高质量的服务，达成业务服务级别协议(servicelevel agreement，SLA)。

1402、波束学习。

终端在线学习完成后，就可以开始波束学习。

通过开关可以选择不同的天线阵列，通过可调电抗可以选择天线阵列中不同的波束，从而就可以通过每个天线阵列所能发出的每个方向的波束发送探测信号，终端设备每接收到一个探测信号，都上报信号强度信息，信号强度信息表示该探测信号在该终端设备处的信号强度，在本申请实施例中，该信号强度也称为下行信号强度。

如表2所示，天线装置记录每个终端在每个波束下的下行信号强度，从而就可以确定该终端对应的最优波束。在本申请实施例中，最优波束也称为目标波束。

可选的，波束学习可以周期性的进行，例如每6小时进行一次波束学习，更新波束学习的结构，从而调整各终端设备对应的目标波束。除了周期性学习，波束学习也可以其他方式进行如事件触发等，此处不作限定，示例地，波束学习的触发事件可以是当前5分钟的小区平均吞吐率，相对与前5分钟的小区平均吞吐率下降20％。

波束学习可以通过在波束学习表格实现，示例地，波束学习表格可以如表2所示：

表2波束学习表格

示例地，如表2所示，以终端设备1为例，在波束1至波束6的下行信号强度中，确定信号强度最高的波束1，将波束1作为最优波束，即目标波束。同理，可以确定终端设备2的目标波束为波束6，终端设备N的目标波束为波束3。

表2中的M表示第M个终端，M为大于或等于4的整数，此处不作限定。

值得注意的是，表2仅是对波束学习表格的举例，并不造成对波束学习表格的限定，也不造成对波束学习过程中，终端数量的限定。

在本申请实施例中，除了通过波束学习表格确定最优波束，也可以通过其他方式确定，例如通过函数或软件确定等，此处不做限定。

通过波束学习，可以获取每个终端对应的最优波束，结合终端设备的业务需求，就可以调度采用最优波束保证业务质量。

1403、调度及波束调整。

在终端设备排队调度时，可以根据不同终端设备的最佳波束，为终端设备选择波束学习表格中对应的最佳波束。

示例地，如果终端1、2、3在排队等待调度，其对应的最佳波束为1、6、2。那么调度用户1时，选择波束1；调度用户2时选择波束6；调度用户3时，选择波束2。由于波束调整可以通过PIN二极管通断进行控制，即天线阵列的选择控制和天线阵列中可调电抗的控制中的任一项，都可通过PIN二极管实现，其时间精度可达us级别，可以满足调度时的用户需求。

接下来对本申请实施例提供的天线装置进行描述，请参阅图15，图15为本申请实施例提供的天线装置的结构示意图，该结构包括多个天线阵列和处理单元。多个天线阵列用于，通过多个波束发送探测信号，多个波束的方向均具有竖直的方向分量；接收来自终端设备的信号强度信息，信号强度信息表示探测信号在终端设备处的信号强度。处理单元，用于根据信号强度信息，在多个波束中确定目标波束。至少一个天线阵列，用于通过目标波束与终端设备传输数据。

处理单元确定目标波束的动作，具体参见前述图14所示实施例中在线终端学习、波束学习及调度及波束调整的动作，此处不再赘述。

可选的，在一种实现方式中，至少一个天线阵列中的每个天线阵列都包括有源振子和寄生振子。有源振子用于发出基础波束，基础波束作用于寄生振子。寄生振子用于发出寄生波束，寄生波束和基础波束叠加，以得到目标波束。

可选的，在一种实现方式中，目标波束的方向为竖直向下。

可选的，在一种实现方式中，天线阵列有至少两个，至少两个天线阵列的排列方式包括平行排列或相交排列中的至少一种。

可选的，在一种实现方式中，至少两个天线阵列平行排列，目标波束为相互平行的至少两个天线阵列所发出的波束叠加后的波束。

可选的，在一种实现方式中，至少两个天线阵列相交排列，目标波束为相交的至少两个天线阵列中的一个天线阵列发出的波束。

可选的，在一种实现方式中，至少一个天线阵列，具体用于通过多个波束周期性发送探测信号，以及周期性接收来自终端设备的信号强度信息。

接下来对本申请实施例提供的数据传输方法进行描述，请参阅图16，图15为本申请实施例提供的数据传输方法的流程示意图，该方法应用于图15所示的天线装置，该方法包括：

1601、发送探测信号。

至少一个天线阵列通过多个波束发送探测信号，多个波束的方向均具有竖直的方向分量。

1602、接收信号强度信息。

至少一个天线阵列接收来自终端设备的信号强度信息，信号强度信息表示探测信号在终端设备处的信号强度。

1603、确定目标波束。

处理单元根据信号强度信息，在多个波束中确定目标波束。

1604、与终端设备传输数据。

至少一个天线阵列通过目标波束与终端设备传输数据。

可选的，在一种实现方式中，目标波束的方向为竖直向下。

可选的，在一种实现方式中，步骤1601可以包括：通过多个波束周期性发送所述探测信号。

步骤1602可以包括：周期性接收来自终端设备的信号强度信息。

请参阅图17，图17为本申请实施例提供的天线装置的另一结构示意图，天线装置1700包括发送单元1701、接收单元1702、计算单元1703以及传输单元1704.

发送单元1701，用于通过多个波束发送探测信号，所述多个波束的方向均具有竖直的方向分量；

接收单元1702，用于接收来自终端设备的信号强度信息，所述信号强度信息表示所述探测信号在所述终端设备处的信号强度；

计算单元1703，用于根据所述信号强度信息，在所述多个波束中确定目标波束；

传输单元1704，用于通过所述目标波束与所述终端设备传输数据。

可选的，在一种实现方式中，目标波束的方向为竖直向下。

可选的，在一种实现方式中，发送单元具体用于，通过多个波束周期性发送探测信号。接收单元具体用于，周期性接收来自终端设备的信号强度信息。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (15)

1.一种天线装置，其特征在于，所述天线装置包括至少一个天线阵列和处理单元，所述至少一个天线阵列竖直放置，所述至少一个天线阵列中振子的方向为水平方向；

所述至少一个天线阵列，用于通过多个波束发送探测信号，所述多个波束的方向均具有竖直的方向分量；

所述至少一个天线阵列，用于接收来自终端设备的信号强度信息，所述信号强度信息表示所述探测信号在所述终端设备处的信号强度；

所述处理单元，用于根据所述信号强度信息，在所述多个波束中确定目标波束；

所述至少一个天线阵列，用于通过所述目标波束与所述终端设备传输数据。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述至少一个天线阵列中的每个天线阵列都包括有源振子和寄生振子；

所述有源振子用于发出基础波束，所述基础波束作用于所述寄生振子；

所述寄生振子用于发出寄生波束，所述寄生波束和所述基础波束叠加，以得到所述目标波束。

3.根据权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，所述目标波束的方向为竖直向下。

4.根据权利要求1或2任一项所述的天线装置，其特征在于，所述天线阵列有至少两个，至少两个天线阵列的排列方式包括平行排列或相交排列中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述至少两个天线阵列平行排列，

所述目标波束为相互平行的所述至少两个天线阵列所发出的波束叠加后的波束。

6.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述至少两个天线阵列相交排列，所述目标波束为相交的所述至少两个天线阵列中的一个天线阵列发出的波束。

7.根据权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，

所述至少一个天线阵列，具体用于通过所述多个波束周期性发送所述探测信号；

所述至少一个天线阵列，具体用于周期性接收来自终端设备的所述信号强度信息。

8.一种数据传输方法，其特征在于，所述方法应用于天线装置，所述天线装置包括至少一个天线阵列和处理单元，所述至少一个天线阵列竖直放置，所述至少一个天线阵列中振子的方向为水平方向，所述方法包括：

通过多个波束发送探测信号，所述多个波束的方向均具有竖直的方向分量；

接收来自终端设备的信号强度信息，所述信号强度信息表示所述探测信号在所述终端设备处的信号强度；

根据所述信号强度信息，在所述多个波束中确定目标波束；

通过所述目标波束与所述终端设备传输数据。

9.根据权利要求8所述的数据传输方法，其特征在于，所述目标波束的方向为竖直向下。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述通过多个波束发送探测信号，所述多个波束的方向均具有竖直的方向分量，包括：

通过所述多个波束周期性发送所述探测信号；

所述接收来自终端设备的信号强度信息，包括：

周期性接收来自所述终端设备的所述信号强度信息。

11.一种天线装置，其特征在于，所述天线装置包括至少一个天线阵列和计算单元，所述至少一个天线阵列竖直放置，所述至少一个天线阵列中振子的方向为水平方向，所述天线装置包括：

发送单元，用于通过多个波束发送探测信号，所述多个波束的方向均具有竖直的方向分量；

接收单元，用于接收来自终端设备的信号强度信息，所述信号强度信息表示所述探测信号在所述终端设备处的信号强度；

所述计算单元，用于根据所述信号强度信息，在所述多个波束中确定目标波束；

传输单元，用于通过所述目标波束与所述终端设备传输数据。

12.根据权利要求11所述的天线装置，其特征在于，所述目标波束的方向为竖直向下。

13.根据权利要求11或12所述的天线装置，其特征在于，

所述发送单元具体用于，通过所述多个波束周期性发送所述探测信号；

所述接收单元具体用于，周期性接收来自所述终端设备的所述信号强度信息。

14.一种天线装置，其特征在于，包括处理器、存储器、收发器以及总线；

所述处理器、存储器、收发器与所述总线相连；

所述处理器用于执行权利要求8至10中任一项所述的方法。

15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中保存有程序，当所述计算机执行所述程序时，执行如权利要求8至10中任一项所述的方法。