WO2001073894A1 - Procede d'amelioration de la zone de couverture d'un reseau d'antennes intelligentes - Google Patents

Procede d'amelioration de la zone de couverture d'un reseau d'antennes intelligentes Download PDF

Info

Publication number
WO2001073894A1
WO2001073894A1 PCT/CN2001/000017 CN0100017W WO0173894A1 WO 2001073894 A1 WO2001073894 A1 WO 2001073894A1 CN 0100017 W CN0100017 W CN 0100017W WO 0173894 A1 WO0173894 A1 WO 0173894A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
adjustment
antenna array
coverage
new
count
Prior art date
Application number
PCT/CN2001/000017
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Feng Li
Xiaolong Ran
Original Assignee
China Academy Of Telecommunications Technology,Mii
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Academy Of Telecommunications Technology,Mii filed Critical China Academy Of Telecommunications Technology,Mii
Priority to CA002403924A priority Critical patent/CA2403924C/en
Priority to AU2500301A priority patent/AU2500301A/xx
Priority to MXPA02009560A priority patent/MXPA02009560A/es
Priority to DE60135118T priority patent/DE60135118D1/de
Priority to AU2001225003A priority patent/AU2001225003B2/en
Priority to JP2001571510A priority patent/JP4786110B2/ja
Priority to EP01900377A priority patent/EP1291973B1/en
Priority to BRPI0109611-7A priority patent/BR0109611B1/pt
Publication of WO2001073894A1 publication Critical patent/WO2001073894A1/zh
Priority to US10/255,337 priority patent/US6738016B2/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems

Definitions

  • the present invention relates to a smart antenna array technology applied to a cellular mobile communication system, and more particularly, to a method capable of improving the coverage range of a smart antenna array.
  • smart antenna arrays are generally equipped in wireless base stations.
  • the smart antenna array must be able to transmit and receive signals with two shaped beams: one is a fixed shaped beam, and the other is a dynamic shaped beam.
  • Fixed shaped beams such as omnidirectional, stripe, and fan-shaped beamforming methods, are mainly used to send omnidirectional information such as broadcasts and paging.
  • Dynamic shaped beams are mainly used to track users and transfer user data and information. Order and other information to specific users.
  • FIG. 1 shows a schematic structure of a cell distribution of a cellular mobile communication network.
  • the coverage of the communication network is the first issue to be considered in the design.
  • the smart antenna array of the wireless base station is designed at the center of the cell, as shown by the black dot 11 in the figure.
  • Most of the cells have the coverage area of a perfect circle, as shown by the perfect circle 12 in the figure.
  • some cells will require the coverage of an asymmetric circle, as shown by the asymmetric circle 13 in the figure, and have a bar shape.
  • the coverage range is shown by the bar 14 in the figure.
  • the power radiation pattern of an antenna array is determined by the geometrical arrangement of the antenna elements constituting the antenna array, the characteristics of each antenna element, and the phase and amplitude of the radiation level of each antenna element.
  • designing an antenna array in order to ensure the universality of the design, it is generally performed in an ideal environment, which includes free space and normal equipment operation.
  • the designed antenna array works in an actual cellular mobile communication system, because the antenna array is installed at different locations and locations, it is affected by factors such as surrounding ground features, landforms, and the height and arrangement of buildings. The actual power coverage must change.
  • Figure 2 shows (may be part of Figure 1). Due to terrain and other factors, the mobile communication network The difference between the required coverage area 2 1 (circular circle) and the actual coverage area 2 2 (in the figure, 2 3 is the center of the cell). The actual coverage area can be obtained by field measurement. Since such a difference may occur in each cell, if the on-site adjustment is not performed, the actual coverage of the mobile communication network will become very poor. In addition, even when individual antenna units (including antennas, feeder cables, and radio frequency transceivers associated with them) in the antenna array do not work properly or the antenna array needs to be reconfigured due to network coverage requirements, the antenna array must also be covered. The range is adjusted in real time to meet the good cell coverage under the new requirements.
  • the range is adjusted in real time to meet the good cell coverage under the new requirements.
  • the smart antenna array On the basis of fixed beamforming for omnidirectional coverage of the cell, the smart antenna array is used to form a dynamic beamforming (dynamic directional radiation beam) of a single user terminal.
  • a ( ⁇ ) represents the desired shape parameter of the shaped beam, that is, the required coverage, where ⁇ represents the polar coordinate angle of the observation point, and ⁇ ( ⁇ ) is the ⁇ direction at the same distance. Radiation intensity.
  • N the number of antennas constituting the smart antenna array be N, where the position parameter of any antenna element ⁇ is D (n), its beamforming parameter is W (n), and its radiating power P with a directional angle ⁇ of ⁇ , That is, the coverage actually achieved is expressed as formula (2):
  • the functional form of f (c)), D (n)) in Equation 2 is related to the type of the smart antenna array.
  • the antenna array used includes a wired array and a circular array.
  • a circular array is a special circular array (see Chinese patent 97202038.1, "Loop Smart Antenna Array for Wireless Communication Systems").
  • a linear array is generally used, and in order to achieve omnidirectional coverage, a circular array is used.
  • the present invention is described by taking a circular array as an example.
  • the minimum variance algorithm can be used to minimize the variance ⁇ in formula (3):
  • K is the number of sampling points when the approximation method is used, and C (i) is a weight. If the approximation requirements for some points are high, C (i) can be set higher, and on the contrary, it can be set smaller. When the approximation requirements for all points are consistent, C (i) is generally designed to be 1 .
  • the optimal value of the transmit power of each antenna unit must be obtained within a limited range. Unless it can be directly solved by formula in special cases, it can only be done by the accuracy of W (n) selected and to be obtained. Exhaustive solution, and the calculation method using the exhaustive solution method is quite large and has an exponential relationship with the number of antenna elements N. Although the calculation amount can be reduced by gradually increasing the accuracy and reducing the evaluation range, but even Finding only the suboptimal value is still too computationally intensive.
  • the smart antenna array includes: making the actual coverage of the antenna array close to the coverage area requirements required by the mobile communication network engineering design, and some antenna units in the smart antenna array can be adjusted immediately after being closed for some reason.
  • the antenna radiation parameters of a normal working antenna unit are used to restore cell coverage as quickly as possible, and a method for improving the coverage of a smart antenna array is designed.
  • the purpose of the present invention is to design a method for improving the coverage of a smart antenna array, which can be It is necessary to adjust the parameters of the antenna units constituting the antenna array so that the antenna array can achieve the specific beamforming required.
  • the optimal value of the transmission power of each antenna unit can be quickly obtained within the limited range, and the local best effect can be obtained. .
  • the method for improving coverage of a smart antenna array according to the present invention is a baseband digital signal processing method.
  • the coverage area of a smart antenna array is changed by adjusting the parameters of each antenna in the smart antenna array (excluding antennas that are turned off for some reason). Size and shape, and make it obtain the local best effect in accordance with the requirements under the principle of minimum variance.
  • the specific adjustment plan is: According to the parameters of the size and shape of the coverage area required by the mobile communication network engineering design and the difference between the actual cell coverage, the stepwise approximation method is used to adjust the antenna radiation parameters based on the principle of minimum variance. The actual coverage of the antenna array is approximated to the required requirements under locally optimal conditions.
  • a method for improving coverage of a smart antenna array according to the present invention is to adjust the n-beam forming parameter W ( ⁇ ) of each antenna element constituting the N antenna array according to actual conditions, and further includes:
  • B Set an initial value of the beamforming parameter for each antenna element n of the N antenna array to form a set of initial values W (n).
  • N The initial value of a set of minimum variances ⁇ . Record a count variable of the minimum number of adjustments, a threshold value M for determining the termination of the adjustment, and a maximum value of the transmit power amplitude ⁇ ( ⁇ ) of each antenna unit;
  • the described is comparing ⁇ with ⁇ . When ⁇ is less than ⁇ . , Then record and keep the W (n) calculated by this adjustment, and replace the original ⁇ with the newly calculated ⁇ . At the same time, the count variable is set to zero.
  • the adjustment step size is fixed.
  • the adjustment step size is variable; when the adjustment step size is variable, setting an initial value also includes setting a minimum adjustment step size, and when the count variable is greater than the threshold value M and the adjustment step size is still When it is not equal to the minimum adjustment step size, it continues to reduce the adjustment step size and enters the feedback process of W (n).
  • the termination adjustment further includes setting a threshold threshold ⁇ in advance, and using ⁇ ⁇ as a condition for obtaining the result for the termination adjustment.
  • the number of the initial values W Q (n) for setting a group W (n) is related to the number of antenna elements constituting the N antenna array.
  • the radiant power value with the directional angle is related to the type of antenna array; the polar coordinate angle of the observation point that is desired is ⁇ , the radiation intensity in the same distance, and K is an approximation method.
  • the setting of the required accuracy of the solution W (n), that is, the adjustment step size includes setting the real and imaginary steps of the complex number W (n) separately and setting the polar coordinate values W (n) respectively.
  • the method for improving the coverage of a smart antenna array according to the present invention is directed to the use of a smart antenna array.
  • the wireless base station performs fixed beam forming for omnidirectional coverage of a cell, it can effectively improve the coverage method of the smart antenna array.
  • the size and shape of the coverage area of the smart antenna array can be changed, so as to obtain the local best effect that meets the requirements under the principle of minimum variance.
  • the method of the present invention adjusts the antenna radiation parameters according to the difference between the parameters of the size and shape of the coverage area required by the engineering design of the mobile communication network and the actual cell coverage.
  • the actual coverage approximates the required requirements under locally optimal conditions.
  • One application of the method of the present invention is to change the size and shape of the coverage area of the smart antenna array by adjusting the parameters of each antenna unit in the antenna array at the installation site of the smart antenna array, so that it can be obtained under the principle of minimum variance.
  • An omnidirectional radiation shaped beam that is very close to the desired shaped beam shape has a locally optimal result that matches the requirements.
  • Another application of the method of the present invention is that when part of the antenna units in the smart antenna array are turned off due to abnormal operation, the antenna radiation parameters of other normally working antenna units can be adjusted immediately, and the omnidirectionality of the cell is immediately restored cover.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a cell distribution structure of a cellular mobile communication network.
  • Figure 2 is a schematic diagram showing the difference between the required cell coverage and the actual cell coverage.
  • Figure 3 is a schematic diagram of the omnidirectional beamforming power direction of a full circle covered by an 8-antenna array.
  • FIG. 4 is a flowchart of a method for quickly improving the beamforming range of an antenna array with a fixed step size.
  • FIG. 5 is a flowchart of a method for quickly improving the beamforming range of an antenna array with a variable step size.
  • Fig. 6 is a flowchart of a method for quickly improving the beamforming range of an antenna array with a variable step size when a termination condition exists.
  • Figures 7 and 8 are schematic diagrams of the power directions before and after the 8-antenna array full circle covering omnidirectional beamforming adjustment when one antenna unit is not working.
  • Fig.9 and Fig.10 are the 8-antenna array full circle coverage when two antenna units are not working. Schematic diagram of power direction before and after omnidirectional beamforming adjustment.
  • FIGS. 1 to 3 The description of FIGS. 1 to 3 has been described before and will not be repeated.
  • the method of the present invention is to quickly obtain the optimal value of the beamforming parameter W (n) of any antenna n in the antenna array within a limited range to obtain a local For best results. It roughly includes the following five steps:
  • Step 1 Set the accuracy of the required solution W (n), that is, the adjustment step size of W (n) during the entire solution process.
  • W (n) the adjustment step size of W (n) during the entire solution process.
  • W u (n) I u (n) + j xQ u (n), W u + 1 (n) after the next adjustment can be expressed as (Equation 4):
  • ⁇ ⁇ ( ⁇ ) and AQ u (n) are the adjustment steps of the real part I u (n) and the imaginary part Q u (n), respectively, and L, L determine the real part I u (n) and the imaginary part, respectively.
  • the adjustment directions of the parts Q u (n), and their values will be determined by the method of random judgment in step 2.
  • Wu (n) is expressed as amplitude and phase:
  • Step 2 Set a set of W (n) initial values W that satisfy the constraint condition 1: ⁇ T (n) 1/2 . (n),
  • the number of (n) is related to the number N of antenna elements in the antenna array. For the antenna unit that is turned off in the antenna array, its corresponding W. (N) is zero and will not be adjusted in subsequent steps.
  • the selection of (n) has a certain impact on the convergence speed of the entire algorithm and the final result. Therefore, if the approximate range of W (n) is known in advance, it is best to choose a suitable set of initial values W Q (n) correspondingly. Conducive to improving the accuracy of the results.
  • the initial value ⁇ Q of the minimum variance ⁇ is generally set.
  • Set larger. Set the count variable (count) to 0, where count is used to record a certain set of W.
  • N Corresponding ⁇ .
  • M Relative to the minimum number of adjustments required for W (n), M is the required threshold value to determine when to terminate the adjustment output result. Obviously, the greater the M, the higher the credibility of the results obtained.
  • the above initial settings are shown in step boxes 401, 501, and 601 in FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 6, respectively, including W.
  • Block 501 further include setting a minimum adjustment step size min_step, which is required when a variable step size is used for adjustment.
  • Step 3 Refer to the process of Step 1 and generate a new W (n) according to formula (4) or (5), that is, adjust W (n). Each time a set of random numbers will be generated, and W ( n) change direction, if the adjusted W (n) does not exceed the limit of condition 1 (
  • the operation can be seen in Figure 4, Figure 5, and Figure 6. Boxes 404, 405, 406, 504, 505, 506, 604, 605, 606; but for the case where ⁇ ⁇ shown in FIG. 6 is used to adjust the termination condition, it is necessary to determine ⁇ ⁇ . Determine ⁇ ⁇ before, and execute ⁇ ⁇ when ⁇ is greater than ⁇ . , As shown in box 612 in FIG.
  • Step size min_step a larger step size is used to adjust the parameter W (n) during the initial adjustment, and in blocks 510 and 610, when the count exceeds the preset threshold M but the step does not reach the minimum adjustment
  • the step size is min_step, the foregoing calculation process is not terminated, but blocks 511 and 611 are executed, the adjustment step size is reduced, and the reduced step size is used to change W (n), and the variance ⁇ is recalculated.
  • variable step size algorithms shown in Figures 5 and 6 can increase the operation speed to a certain extent.
  • Figure 6 shows that when designing the system specifically, the system has a clear requirement for the variance ⁇ , which is expressed as ⁇ ⁇ ', ⁇ , which is a set threshold value. At this time, the termination conditions for execution need to be correspondingly The change, that is, an execution block 612 is added before the block 605, and when ⁇ ⁇ is determined, the process is terminated.
  • the implementation can also be ⁇ ⁇ , which is the termination condition, but a fixed step size (as shown in Figure 4) is used to quickly improve the algorithm of the antenna array beamforming range.
  • FIG. 7 and FIG. 8 two examples are used to illustrate an application effect of the present invention.
  • the 8-element antenna circular array shown in FIG. 3 is taken as an example.
  • the method of the present invention is applicable to dynamically arbitrarily shaped antenna arrays. Beamforming in real time, only circular arrays are used here as an example).
  • the wireless base station must turn off the failed antenna unit.
  • the radiation pattern of the antenna array will be Greatly deteriorated.
  • the radiation pattern changes from a more ideal perfect circle to an irregular pattern 71, and the cell coverage immediately deteriorates.
  • the wireless base station will immediately obtain the parameters of the remaining working antenna units and adjust them to change the amplitude and phase of the feed to each normally working antenna unit, and obtain the graph 81 in FIG. 8 Cover effect shown. Nearly round cell coverage was restored.
  • FIG. 9 and FIG. 10 another example of the application effect of the present invention is illustrated by comparing the two examples.
  • the 8-element antenna circular array shown in FIG. 3 is still taken as an example.
  • the array performs dynamic real-time beamforming, and here only circular arrays are used as an example).
  • FIG. 8 there are two antenna units separated by ⁇ / 4, and the radiation pattern is changed from a perfect perfect circle to an irregular pattern 91, and the cell coverage is worsened.
  • the wireless base station will immediately obtain the parameters of the remaining working antenna units and adjust them to change the amplitude and phase of the feed to each of the normally working antenna units, and obtain the graph in Figure 10 With the coverage effect shown in 101, the recovered cell coverage is obviously closer to a circle. It must be noted that when some antenna units in the antenna array stop working, the radius of the entire coverage area will definitely decrease without increasing the maximum radiated power of a working antenna unit, as shown in Figures 7 and 9, As a result, the overlapping coverage area between cells is reduced (refer to FIG. 1), and a blind area where communication is not possible may occur. As shown in the examples in FIG. 7 and FIG.
  • the radiated power level at the same distance will be reduced by 3-5 dB, resulting in a reduction in coverage radius of 10%-20%. Therefore, the radiated power of some antenna units must be increased, or this problem can be overcome by the "breathing" function of neighboring cells.
  • the method for improving the coverage of an antenna array of the present invention is a process of adjusting the antenna array parameters, which can quickly obtain the beamforming parameter W (n) of the antenna to obtain a local optimal effect.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

一种改进智能天线阵列覆盖范围的方法
技术领域
本发明涉及一种应用于蜂窝移动通信系统的智能天线阵列技术， 更确切地 说是涉及一种可改进智能天线阵列覆盖范围的方法。
发明前景
在应用智能天线的蜂窝移动通信系统中， 智能天线阵列一般装备在无线基 站中。 该智能天线阵列必须能用两种赋形波束发射和接收信号： 一种是固定的 赋形波束， 另一种是动态的赋形波束。 固定的赋形波束， 如全向、 带状、 扇形 波束赋形方式， 主要用于发送如广播、 寻呼等的全向信息； 动态的赋形波束主 要用于跟踪用户， 将用户数据、 信令等信息传送给特定的用户。
附图 1示出一种蜂窝移动通信网小区分布示意性结构。 在蜂窝移动通信系 统的工程设计中， 通讯网的覆盖范围是设计中首先应考虑的问题， 一般情况下 将无线基站的智能天线阵列设计在小区的中心处， 如图中黑点 11 所示， 大多 数的小区具有正圓形的覆盖范围， 如图中正圆形 12 所示， 同时， 部分小区将 要求具有不对称圆形的覆盖范围， 如图中不对称圆形 13 所示， 和具有条形的 覆盖范围， 如图中条形 14所示。 这些正圓形 12、 不对称圆形 .13及条形 14相 互重叠， 以达到缝隙覆盖的效果。
众所周知， 天线阵列的功率辐射图形是由构成天线阵列的天线单元的几何 排列形状、 各天线单元的特性以及每个天线单元辐射电平的相位、 幅度等参数 确定的。 在设计一个天线阵列时， 为保证设计的通用性， 一般都是在比较理想 的环境下进行的， 该理想的环境包括自由空间、 设备正常工作等。 但当设计好 的天线阵列工作在实际的蜂窝移动通信系统中时， 由于天线阵列架设的地点不 同、 位置不同， 受周围地物、 地貌和建筑物的高度及其排列等因数的影响， 天 线阵列的实际功率覆盖范围必然发生变化。
附图 2示出 （可以是附图 1的局部）， 由于地形地貌等原因， 移动通信网 所需覆盖范围 2 1 (正圆形 ) 与实际达到的覆盖范围 2 2间的差异（图中 2 3 为小区中心）， 实际达到的覆盖范围可以通过现场测量获得。 由于每个小区都 可能出现这样的差异， 因此， 如果不进行现场调整， 则移动通信网的实际覆盖 范围会变得很差。 此外， 就是当天线阵列中的个别天线单元 （包括天线、 馈线 电缆和与其相关联的射频收发信机） 不能正常工作或因网络的覆盖要求需要重 新配置天线阵列时， 也必须对天线阵列的覆盖范围进行实时调整， 以满足新要 求下的良好小区覆盖范围。
该调整的原则作法是： 在对小区进行全向覆盖的固定波束赋形的基础上实 现智能天线阵列对单个用户终端的动态波束赋形 （动态定向辐射波束）。
若用公式（ 1 ): A ( φ )表示希望得到的赋形波束的形状参数， 即所需 的覆盖范围， 其中 Φ表示观察点的极坐标角度， Α(φ)是相同距离下 φ方向的 辐射强度。 设构成智能天线阵列的天线的才艮数为 Ν， 其中任一个天线单元 η的 位置参数为 D(n)， 其波束赋形参数为 W(n) , 其对方向角为 φ的辐射功率 P， 即实际达到的覆盖范围表示为公式（ 2 )：
Figure imgf000004_0001
公式 2中的 f (c])，D(n))的函数形式与智能天线阵列的类型有关。
在地面移动通信系统中， 通常仅需考虑平面上的二维覆盖， 而按天线的排 列来分， 使用的天线阵列包括有线形阵列与环形阵列， 圆形阵列是一种特殊的 环形阵列 （见中国专利 97202038.1, "用于无线通信系统的环形智能天线 阵"）。 在具有蜂窝结构的移动通信系统中， 为实现分扇区的覆盖， 通常使用线 形阵列， 而为实现全向覆盖， 则采用圆形阵列。 本发明以圓阵列为例说明。
若为圆形阵列， 则 D(n) =2 χ (η-1) χ π/Ν;
f (cb，D(n))=exp(j χ 2 χ r/λ π χ cos (Φ - D (η) ) ) (求指数）。 其中 r是圓形天线阵列的半径， λ是工作波长。 图 3中给出由 8根天线构 成的圆形天线阵列所形成的正圆形覆盖范围的全向波束赋形功率方向， 图中所 示数字 1. 0885、 2. 177、 3. 2654的平方表示功率。
采用最小方差算法， 可使公式（ 3 ) 中的方差 ε最小：
1/2 _ ） x (
Figure imgf000005_0001
公式（ 3 ) 中， Κ是采用逼近方法时的采样点的数目， C (i)是一个权重。 如果对某些点的逼近要求高， 就可以将 C (i)设得高一些， 相反则可将其设得 小一些， 在所有点的逼近要求一致时， 一般将 C (i)设计成 1。
此外， 考虑到每个天线单元的发射功率是受到限制的， 用 W (n)的幅值代 表某个天线单元天线发射的功率， 在设定的每个天线单元发射功率的最大值为 T (n)时， 其受限条件可表示为：
(条件 1 )
显然， 要在受限制的范围内求出每个天线单元发射功率的最优值， 除非在 特殊情况下可直接通过公式求解， 一般只能通过选定且对待求的 W (n)的精度 进行穷举求解， 而采用穷举求解方法的计算量是相当大的， 且与天线单元的数 目 N成指数关系， 虽然可通过逐步提高精度及减少求值范围的方法来减小计算 量， 但即使只求出次优值， 其运算量仍然太大。
发明内容
为了有效改进智能天线阵列的覆盖范围， 包括： 使天线阵列的实际覆盖范 围接近移动通信网工程设计所需的覆盖区域要求， 和在智能天线阵列中的部分 天线单元因故关闭后可立即调整其它正常工作的天线单元的天线幅射参数， 以 尽快恢复小区覆盖， 而设计一种改进智能天线阵列覆盖范围的方法。
本发明的目的是设计一种改进智能天线阵列覆盖范围的方法， 可根据实际 需要来调整构成天线阵列的天线单元的参数， 使天线阵列达到所需的特定波束 赋形， 可在受限制的范围内快速求出每个天线单元发射功率的最优值、 获得局 部最佳效果。
本发明的可改进智能天线阵列覆盖范围的方法， 是一种基带的数字信号处 理方法， 通过调整智能天线阵列中每根天线 （不包括因故关闭的天线） 的参数 来改变智能天线阵列覆盖区域的大小及形状， 并使之在最小方差的原则下获得 与所需要求相吻合的局部最佳效果。 其具体的调整方案是： 根据移动通信网工 程设计所需的有关覆盖区域大小、 形状的参数和实际实现的小区覆盖间的差 别， 以最小方差原则采用逐步逼近的方法来调整天线幅射参数， 使天线阵列的 实际覆盖范围在局部最优的条件下逼近所需要求。
本发明的一种改进智能天线阵列覆盖范围的方法， 是根据实际情况调整构 成 N天线阵列的每个天线单元 n波束赋形参数 W (η) , 进一步包括：
A.设定所要求解的 W (n)的精度即调整步长；
B.为 N天线阵列的每个天线单元 n设定一个波束赋形参数的初始值， 形成 一组 W (n)的初始值 W。（n)、 一组最小方差 ε的初值 ε。、 记录最小调整次数的 计数变量、 决定终止调整的门限值 Μ和每个天线单元 η发射功率幅度的最大值 Τ (η)；
C.进入循环反馈的对 W (n)的调整过程， 包括产生一个随机数； 由设定的 步长决定变化的大小和计算新的 W (n) ; 在判断 W (n)小于 T (n)时计算最小方差 ε； 在比较 ε大于 ε。时保留原来的 ε和使计数变量加 1；
D.反复进行上述调整过程直至计数变量大于门限值 Μ 时终止调整获得结 果， 记录并保留最后的 W (n)， 并用新的 ε代替原来的 ε。。
所述的在比较 ε与 ε。时， 当 ε小于 ε。， 则记录并保留这次调整计算的 W (n) , 并用新计算的 ε代替原来的 ε。， 同时使计数变量置零。
所述的调整步长是固定的。 所述的调整步长是可变的； 当调整步长为可变时， 在设定初始值时还包括 设定一最小调整步长， 并在计数变量大于门限值 M且调整步长还不等于最小调 整步长时继续减小调整步长进入循环反馈的对 W(n)的调整过程。
所述的终止调整还包括预先设定一门限阈值 ε，， 并以 ε < ε，为所述的终 止调整获得结果的条件。
所述的设定一组 W(n)的初始值 WQ(n)的个数与构成 N天线阵列的天线单元 数目有关。
所述的在设定一组 W(n)的初始值 WQ(n)时， 天线阵列中关闭天线的初始值 W0 (n)为零， 并不再对其 W (n)作后续的循环反馈的调整。
所述的计算最小方差 ε是按公式 ε =丄£|尸( )1/2_^( )| 2 x C(i)进行的； 其中 Ρ( ·)是天线单元的赋形参数为 W(n)、 对方向角为 的辐射功率值， 与天线 阵列的类型有关；所述的 是希望得到的观察点极坐标角度为 φ, 相同距离 下 方向的辐射强度，所述的 K是采用逼近方法时的采样点的数目，所述的 C(i) 是一个权重。
所述的设定所要求解的 W(n)的精度即调整步长， 包括分别设定复数 W(n) 的实部与虚部的变化步进和分别设定极坐标值 W(n)的幅度与相位的变化步 进；在采用实部与虚部的变化步进时，计算新的 W(n)是采用公式 Wu+1 (n)=Wu(n) + △ Wu(n) =Iu(n) + (-l) L^AIu(n)+j [Qu(n) + (-l)Le AQu(n) ] , 式中 ΔΙυ(η)、 Δ Qu(n)分別是实部 Iu(n)和虛部 Qu(n)的调整步长， 1^， 分别决定实部 Ιυ(η)和 虚部 Qu(n)的调整方向， 它们的取值由产生的随机数决定； 在采用极坐标值的 幅度与相位的变化步进时， 计算新的 W(n)是釆用公式 Wu+1 (n) =WU (η) χ ΑΨ (η) =Αυ(η) χ ΔΑυ (η) )L^ χ ej*[* ^ ΦΔΦ Ϋ ω] ,△ Αυ (η)、△ φ υ (η)是幅度 Αυ (η) 和相位 φυ(η)的调整步长， LU A, L 分别决定幅度 Αυ(η)和相位 φυ(η)的调整方 向， 它们的取值由产生的随机数决定； U是第 U次调整， U+1是其下一次调整。
本发明的改进智能天线阵列覆盖范围的方法， 是针对使用智能天线阵列的 无线基站对小区作全向覆盖的固定波束赋形时， 可有效改进智能天线阵列覆盖 范围的方法。 通过调整天线阵列中每个天线单元的参数来改变智能天线阵列覆 盖区域的大小及形状， 使之在最小方差的原则下获得与要求相吻合的局部最佳 效果。
本发明的方法是根据移动通信网工程设计所需的有关覆盖区域大小、 形状 的参数和实际实现的小区覆盖的差别， 以最小方差原则采用逐步逼近的办法来 调整天线辐射参数， 使天线阵列的实际覆盖范围在局部最优的条件下逼近所需 要求。
本发明方法的一种应用场合是在智能天线阵列的安装现场， 通过调节天线 阵列中每个天线单元的参数， 来改变智能天线阵列覆盖区域的大小及形状， 使 之在最小方差的原则下获得与期望的赋形波束形状极为逼近的全向辐射赋形波 束， 具有与要求相吻合的局部最佳结果。 本发明方法的另一种应用场合是当组 成智能天线阵列中的部分天线单元由于工作不正常而被关闭时， 可以立即调整 其它正常工作的天线单元的天线辐射参数， 立即恢复对小区的全向覆盖。
附图筒要说明
图 1是蜂窝移动通信网小区分布结构示意图。
图 2是需要的小区覆盖与实际的小区覆盖间存在差异的示意图。
图 3是 8天线阵列正圓形覆盖全向波束赋形功率方向示意图。
图 4是以固定步长快速改进天线阵列波束赋形范围的流程框图。
图 5是以可变步长快速改进天线阵列波束赋形范围的流程框图。
图 6是在有终止条件时， 以可变步长快速改进天线阵列波束赋形范围的流 程框图。
图 7、 图 8分别是在有一个天线单元不工作时的 8天线阵列正圆形覆盖全 向波束赋形调整前、 后的功率方向示意图。
图 9、 图 1 0分别是在有两个天线单元不工作时的 8天线阵列正圆形覆盖 全向波束赋形调整前、 后的功率方向示意图。
实施本发明的方式
下面通过实施例及附图对本发明进行详细阐述。
图 1至图 3的说明前已述及不再赘述。
结合参见图 4、 图 5、 图 6 , 本发明的方法是一种在受限制的范围内快速 求出天线阵列中任一天线 n 的波束赋形参数最优值 W(n)、 以获得局部最佳效 果的方法。 大致包括以下五个步骤：
步骤一. 设定所要求解的 W(n)的精度， 也即整个求解过程中 W(n)的调整 步长， 对应不同的调整对象可以有两种调整步长的设定方式： 一种是分别设定 复数 W(n)的实部与虚部， 变化步进； 另一种是分别设定 W(n)的幅度和相位， 变化步进。
设第 U次调整后的 W(n)为 Wu(n)， 在釆用第一种调整方法时， 是将 Wu(n) 表示为复数： Wu(n)=Iu(n)+j xQu(n), 其下一次调整后的 Wu+1(n)可表示为 （公 式 4 ):
Wu+1 (n)= Wu(n) + AWu(n)
=IU (n) + (-1) L ^ Δ Iu (n) + j χ [Qu (n) + (-1) Le Δ Qu (n) ] ...... ( 4 ) 其中， ΔΙυ(η)、 AQu(n)分别是实部 Iu(n)和虚部 Qu(n)的调整步长， L ，L 分别决定实部 Iu(n)和虛部 Qu(n)的调整方向， 它们的取值将在步骤二中通过 随机判断的方法来决定。
在采用第二种调整方法时， 是将 Wu(n)表示为幅度与相位：
Wu(n) =AU (n)ej^ (n)，则其下一次调整后的 Wu+1 (n)由公式 ( 5 )可得： Wu+1 (n)=Wu (η) ΔΨυ(η)
=AU (n) ΔΑυ(η) (- 1)L ej* ω+(- Δ Φ (N)] …… ( 5 ) 其中， AAu(n), Δφυ(η)是幅度 Au(n)和相位 φυ(η)的调整步长， LU A,
Figure imgf000009_0001
分别决定幅度 Au(n)和相位 φυ(η)的调整方向， 它们的取值将在步骤三中通过 随机判断的方法来决定。
步骤二.设定一组满足受限条件 1： < T (n) 1/2的 W (n)的初始值 W。 (n)，
W。(n)的数目与天线阵列中天线单元的数目 N有关。 对于天线阵列中被关闭的 天线单元，其对应的 W。（n)为零，且在以后的步骤中不再对其作调整。初值 W。（n) 的选取对于整个算法的收敛速度及最后的结果有一定的影响， 因此如果事先知 道 W(n)的大致范围， 最好对应选择一组合适的初始值 WQ(n) , 同时也有利于提 高结果的精度。
然后设定最小方差 ε的初值 ε Q， 为了更快地从初始状态进入循环反馈的 调整阶段，一般将初值 ε。设得较大。将计数变量（ count )设为 0，其中的 count 用于记录某一组 W。（n)对应的 ε。相对于 W(n)的调整所需的最小次数， M是要求 的门限值， 以决定何时终止调整输出结果，显然 M越大所取得结果的可信度越 高。 上述设定初始值分别见图 4、 图 5、 图 6中的步骤框 401、 501、 601, 包 括 W。(n)、 M、 调整步长（step)、 最小方差 ε的初值 ε Q、 第 n 天线发射功率的 最大值 T(n)、 计数变量（count ), 图 5、 图 6所示框 501、 601与图 4所示框 401 的不同之处在于框 501、 601还包括设置最小调整步长 min_step， 这是由 采用可变步长作调整时所要求的。
步骤三. 参照步骤一的过程和根据公式（ 4 )或 （ 5 ) 生成新的 W(n)， 即调整 W(n) , 每次会产生一组随机数， 根据随机数的大小决定 W(n)的变化方 向， 如果调整后的 W(n)没有超过条件 1 (| (《)|<T(n)1/2)的限制， 就增加或减小 对应的 W(n) , 增加或减小量由调整步长（step) 决定。 此时由于不知道正确 的变化趋势， 还是应取相同的增、 减机率。 步骤三的操作可参见图 4、 图 5、 图 6中的框 402、 403、 502、 503、 602、 603。
步骤四. 在调整后的 W(n)超过条件 1的限制后， 根据公式 3计算新的最 小方差 ε， 如果 ε < ε。， 则记录并保留这次的 W(n),并用新的 ε代替原来的 ε 0, ε。 = ε , 同时使计数变量置零（ count = 0 )， 其操作可见图 4、 图 5、 图 6中 的框 404、 405、 406、 504、 505、 506、 604、 605、 606; 但对于图 6所示的以 ε < ε，为调整终止条件的情况下， 还需在判断 ε < ε。前先判断 ε < ε，， 在 ε大 于 ε，时再执行 ε < ε。， 如图 6中框 612 所示； 如果 ε > ε。， 则保留原来的 ε 并使计数变量加 1 ( count + 1 ), 其操作可见图 4、 图 5、 图 6中的框 407、 507、 607; 在判断出 ε > ε。并执行完框 407、 507、 607 后， 每次都要检查计 数变量 count, 是否超过事先设定的门限值 M, 其操作可见图 4、 图 5、 图 6 中的框 408、 508、 608。
步骤五. 在计算出 ε > ε。， 且计数变量 count 小于事先设定的门限值 M 时， 均返回步骤三， 即执行图 4、 图 5、 图 6中的框 402、 502、 602, 重新产 生一组随机数， 改变 W(n+1)， 如果改变完一组 W(n)，则重新从 W( l)开始。 如 此反复执行， 直到在框 408、 508、 608中检查出计数变量超过事先设定的门限 值时为止（count> M)， 整个调整过程终止， 这时所记录的 W(n)就是一组局部 最优解， ε。即为与之对应的最小方差 ε , 并将计数变量置零（ count = 0 )。 其 操作可见图 4、 图 5、 图 6中的框 409、 509、 609。
通过上述步骤求出的值只是一个局部最优解， 但其计算量已小得多， 可较 快地求出一组解。 如果对本次所求出的值不满意， 还可反复进行， 求出若干组 解， 从中挑出 ε最小的一组解， 当然， 在重复进行时， 需修改所设定的 W(n) 的初值 W。(n)。
如果对结果仍不满意， 则可采用可变步长、 提高精度的方法来改进前述算 法， 即如图 5、 图 6中所示， 在步骤 501、 601 设定初始值时， 设定最小调整 步长 min_step，在初始调整时用一个较大的步长来调整参数 W(n)，且在框 510、 610，当 count 超过事先设定的门限值 M但步进 step 仍未达到最小调整步长 min— step时， 不终止前述的计算过程， 而是执行框 511、 611, 减小调整步长， 并用减小后的步长来改变 W(n) , 重新计算方差 ε等， 只有在 count 超过事先 设定的门限值 M且步进 step达到最小调整步长 min— step ( step = min— step ) 时， 才停止计算输出结果， 得到一组 W (n)和相应的方差 ε。 在相同的精度条 件下， 图 5、 图 6所示的可变步长的算法可在一定程度上提高运算速度。
图 6所示的是在具体作系统设计时， 系统对方差 ε有明确的要求， 表示为 ε < ε ', ε，是一个设定的门限阈值， 这时需对执行的终止条件作相应的变化， 即在框 605前增加一个执行框 612 , 在判断出 ε ε，时则终止流程。 实施时也 可以 ε < ε，为终止条件， 但釆用固定步长（如图 4中所示） 快速改进天线阵 列波束赋形范围的算法。
参见图 7、 图 8 , 用两图例对比说明本发明的一种应用效果， 以图 3所示 的 8单元天线圓阵列为例 （本发明的方法适用于对任意的特定形状的天线阵列 进行动态实时地波束赋形， 此处仅以圓形阵列为例）。 当组成天线阵列的某天 线单元（包括天线、 馈线电缆和与其连接的射频收发信机等有关部件） 出现故 障时， 无线基站必须将出现故障的天线单元关闭， 此时， 天线阵列的辐射图形 将大大恶化。 如图 7中所示的一个天线单元不工作的情况， 辐射图形从比较理 想的正圆形变为不规则的图形 71， 小区覆盖立即恶化。 当发生以上情况时， 使用本发明的方法， 无线基站将立即获得其余工作天线单元的参数并进行调 整， 改变对各个正常工作的天线单元馈电的幅度和相位， 而获得了图 8中图形 81所示的覆盖效果。 基本恢复了接近圆形的小区覆盖。
参见图 9、 图 1 0 , 用两图例对比说明本发明的另一种应用效果， 仍以图 3所示的 8单元天线圓阵列为例 （本发明的方法适用于对任意的特定形状的天 线阵列进行动态实时地波束赋形， 此处也仅以圓形阵列为例）。 如图 8中所示 的有两个相隔 π /4 的天线单元不工作的情况， 辐射图形从比较理想的正圓形 变为不规则的图形 91， 小区覆盖更加恶化。 当发生以上情况时， 使用本发明 的方法， 无线基站将立即获得其余工作天线单元的参数并进行调整， 改变对各 个正常工作的天线单元馈电的幅度和相位， 而获得了图 1 0 中图形 101所示的 覆盖效果， 恢复的小区覆盖显然更接近圆形。 必须说明的是： 当天线阵列中的部分天线单元停止工作后， 如不增加能正 常工作的天线单元的最大辐射功率， 整个覆盖区域的半径肯定将减少，如图 7、 图 9中所示， 导致小区间的重叠覆盖区域减少 （可参考图 1 )， 则可能出现不 能通信的盲区， 如在图 7、 图 9所示的实例中， 在同等距离下的辐射功率电平 将降低 3 - 5 dB, 造成覆盖半径减少为 10% - 20%。 因而， 必须增加部分天 线单元的辐射功率， 或者通过邻近小区的 "呼吸" 功能来克服此问题。
本发明的改进天线阵列覆盖范围的方法， 是一种调整天线阵列参数的过 程， 可快速求得天线的波束赋形参数 W(n) , 获得局部最佳效果。

Claims

权利要求
1 .一种改进智能天线阵列覆盖范围的方法， 其特征在于： 是一 种根据移动通信网工程设计所需的有关覆盖区域大小、 形状的参数 和实际实现的小区覆盖间的差别， 以最小方差原则采用逐步逼近的 方法来调整每个天线单元的幅射参数， 使天线阵列的实际覆盖范围 在局部最优的条件下逼近所需要求的方法。
2 .根据权利要求 1所述的一种改进智能天线阵列覆盖范围的方 法， 其特征在于： 是根据实际情况调整构成 N 天线阵列的每个天线 单元 n波束赋形参数 W (n)， 进一步包括：
A.设定所要求解的 W (n)的精度即调整步长；
B.为 N天线阵列的每个天线单元 n设定一个波束赋形参数的初 始值， 形成一组 W (n)的初始值 Wfl (n)、 一组最小方差 ε的初值 ε。、 记录最小调整次数的计数变量、 决定终止调整的门限值 Μ和每个天 线单元 η发射功率幅度的最大值 Τ (η)；
C.进入循环反馈的对 W (n)的调整过程， 包括产生一个随机数； 由设定的步长决定变化的大小和计算新的 W (n)；在判断 W (n)小于 T (n) 时计算最小方差 ε； 在比较 ε大于 ε。时保留原来的 ε和使计数变量 加 1；
D.反复进行上述调整过程直至计数变量大于门限值 Μ 时终止调 整获得结果， 记录并保留最后的 W (n)， 并用新的 ε代替原来的 ε。。
3 .根据权利要求 2所述的一种改进智能天线阵列覆盖范围的方 法， 其特征在于： 所述的在比较 ε与 ε。时， 当 ε小于 ε。， 则记录 并保留这次调整计算的 W (n) , 并用新计算的 ε代替原来的 ε。， 同时 使计数变量置零。
4 .根据权利要求 2所述的一种改进智能天线阵列覆盖范围的方 法， 其特征在于： 所述的调整步长是固定的。
5 .根据权利要求 2所述的一种改进智能天线阵列覆盖范围的方 法， 其特征在于： 所述的调整步长是可变的； 当调整步长为可变时， 在设定初始值时还包括设定一最小调整步长， 并在计数变量大于门 限值 M且调整步长还不等于最小调整步长时继续减小调整步长进入 循环反馈的对 W (n)的调整过程。
6 .根据权利要求 2所述的一种改进智能天线阵列覆盖范围的方 法， 其特征在于： 所述的终止调整还包括预先设定一门限阈值 ε，， 并以 ε < ε，为所述的终止调整获得结果的条件。
7 .根据权利要求 1所述的一种改进智能天线阵列覆盖范围的方 法， 其特征在于： 所述的设定一组 W (n)的初始值 W。（n)的个数与构 成 N天线阵列的天线单元数目有关。
8 .根据权利要求 2所述的一种改进智能天线阵列覆盖范围的方 法， 其特征在于： 所述的在设定一组 W (n)的初始值 W。（n)时， 天线 阵列中关闭天线的初始值 W。（n)为零， 并不再对其 W (n)作后续的循 环反馈的调整。
9 .根据权利要求 2所述的一种改进智能天线阵列覆盖范围的方 法， 其特征在于： 所述的计算最小方差 ε 是按公式 ε = 丄!；| ^)1/2 _^¾) 2 x C (i)进行的； 其中 是天线单元的赋形参数 为 W (n)、 对方向角为 的辐射功率值， 与天线阵列的类型有关；所述 的 是希望得到的观察点极坐标角度为 相同距离下 ^方向的辐 射强度， 所述的 K是采用逼近方法时的采样点的数目， 所述的 C (i) 是一个权重。
1 0.根据权利要求 2所述的一种改进智能天线阵列覆盖范围的 方法， 其特征在于： 所述的设定所要求解的 W(n)的精度即调整步 长， 包括分别设定复数 W(n)的实部与虚部的变化步进和分别设定极 坐标值 W(n)的幅度与相位的变化步进； 在采用实部与虚部的变化步 进时， 计算新的¥ (11)是采用公式 +1 (11) = （11) + ¾^ (11) =Iu(n) + (-l) ^△Iu(n)+j X [Q"(n) + (-l)L Qu(n)]， 式中 ΔΙυ(η)、 AQ n)分别 是实部 Iu(n)和虚部 Qu(n)的调整步长， L ，L^分别决定实部 Iu(n)和 虚部 Qu(n)的调整方向， 它们的取值由产生的随机数决定； 在采用极 坐标值的幅度与相位的变化步进时， 计算新的 W(n)是采用公式 Wu+1 (n) =WU (η) χ ΔΨυ (n) =AU (n) ΔΑυ (n) H)L^ χ e^1^ Φ Δ Φ )〗， ΔΑυ(η)、 Δ φυ(η)是幅度 Au(n)和相位 φυ(η)的调整步长， LU A, L 分别决定幅度 Au(n)和相位 φυ(η)的调整方向， 它们的取值由产 生的随机数决定； U是第 U次调整， U+1是其下一次调整。
11.一种改进智能天线阵列覆盖范围的方法， 其特征在于包括 以下步骤：
Α.设定初始值，包括构成 Ν天线阵列的每个天线单元 η的波束 赋形参数 W(n)的初始值 WQ(n)、 决定终止调整的门限值^ 所要求解 的 W(n)的精度即调整步长 step、 最小方差 ε的初值 ε。、 发射功率 幅度的最大值 Τ (η)， 和记录最小调整次数的计数变量 count;
B.产生一组随机数， 决定 W(n)的变化方向， 由 step决定 W(n) 的变化大小， 由公式 Wu+1 (n) = Wu (η) + ΑΨ (η) 生成新的第 U 次调整 时的 W(n);
C ·比较新的 W (n)与 T (n)的大小，在 W (n)的绝对值大于 T (n)时, 作仍生成新的 W(n)的操作， 在 W(n)的绝对值小于 T(n)时, 计算最 小方差 ε；
D.比较新的 ε与 ε。的大小， 在 ε小于 ε。时， 让 ε D等于 ε和让 count置零后作仍生成新的 W(n)的操作， 在 ε不小于 ε。时， 保留原 ε并让 count力口 1后再与 M比较大小；
E.在 count加 1不大于 M时作仍生成新的 W(n)的操作，在 count 加 1大于 M时结束调整， 获得结果 W(n)、 ε， 并使 count置零。
12.根据权利要求 1 1所述的一种改进智能天线阵列覆盖范围的 方法， 其特征在于： 所述的计算最小方差 ε是按公式 ε = 丄 £| W)1/2- 2 xC(i)进行的； 其中 ¾A.)是天线单元的赋形参数 Κ ,.=ι
为 W(n)、 对方向角为 的辐射功率值， 与天线阵列的类型有关；所述 的 A 是希望得到的观察点极坐标角度为 ， 相同距离下 方向的辐 射强度， 所述的 K是采用逼近方法时的釆样点的数目， 所述的 C(i) 是一个权重。
13.根据权利要求 1 1所述的一种改进智能天线阵列覆盖范围的 方法， 其特征在于： 所述的设定所要求解的 W(n)的精度即调整步长， 包括分别设定复数 W(n)的实部与虚部的变化步进和分别设定极坐标 值 W(n)的幅度与相位的变化步进； 在采用实部与虚部的变化步进时， 计算新的 W(n)是采用公式 Wu+1 (n)=Wu(n) + AWu (n) =IU (n) + (-1) L ^ Δ Iu(n)+j x [Qu(n) + (-l)LeAQu(n)] , 式中 ΔΙυ(η)、 AQu(n)分别是实 部 Iu(n)和虚部 Qu(n)的调整步长， L ，I^分别决定实部 Iu(n)和虚部 Qu(n)的调整方向， 它们的取值由产生的随机数决定； 在釆用极坐标 值的幅度与相位的变化步进时， 计算新的 W(n)是采用公式 Wu+1 (n)=Wu (η) χ ΑΨ (η) =Αυ (η) Δ Αυ (η) χ Q^' ^ ω+(- Φ Δ Φ (n)] , ΔΑυ(η)、 Δ φυ(η)是幅度 Au(n)和相位 φυ(η)的调整步长, LU A, L 分别决定幅度 Au(n)和相位 φυ(η)的调整方向， 它们的取值由产 生的随机数决定； U是第 U次调整， U+1是其下一次调整。
14.一种改进智能天线阵列覆盖范围的方法， 其特征在于包括以 下步骤：
Α.设定初始值，包括构成 Ν天线阵列的每个天线单元 η的波束赋 形参数 W (η)的初始值 Wfl (n)、 决定终止调整的门限值 M、 所要求解的 W(n)的精度即调整步长 step、 最小方差 ε的初值 ε。、 发射功率幅度 的最大值 Τ(η)、 记录最小调整次数的计数变量 count和最小调整步 长 min― step;
B.产生一组随机数， 决定 W(n)的变化方向， 由 step决定 W(n) 的变化大小， 由公式 Wu+1(n)= Wu(n) + AWu(n) 生成新的第 U 次调整 时的 W(n);
C.比较新的 W(n)与 T(n)的大小， 在 W(n)的绝对值大于 Τ(η)时， 作仍生成新的 W(n)的操作， 在 W(n)的绝对值小于 T(n)时， 计算最 小方差 ε；
D.比较新的 ε与 ε。的大小， 在 ε小于 ε。时， 让 ε。等于 ε和让 count置零后作仍生成新的 W(n)的操作， 在 ε不小于 ε Q时， 保留原 ε并让 count力口 1后再与 M t匕较大小；
E.在 count加 1不大于 M时作仍生成新的 W(n)的操作，在 count 力口 1大于 M时， 进一步判断 step是否等于 min— step;
F. 在 step不等于 min— step时，减小 step后作仍生成新的 W(n) 的操作， 在 step等于 min— step时结束调整， 获得结果 W(n)、 ε , 并使 count置零。
15.根据权利要求 14 所述的一种改进智能天线阵列覆盖范围的 方法， 其特征在于： 所述的计算最小方差 ε是按公式 ε = 丄 £|ρ(ίή)1/2- 2 x C(i)进行的； 其中 是天线单元的赋形参数 为 W(n)、 对方向角为 的辐射功率值， 与天线阵列的类型有关；所述 的 Α{φ^是希望得到的观察点极坐标角度为 φ, 相同距离下 方向的辐 射强度， 所述的 Κ是采用逼近方法时的采样点的数目， 所述的 C(i) 是一个权重。
16. 根据权利要求 14 所述的一种改进智能天线阵列覆盖范围 的方法， 其特征在于： 所述的设定所要求解的 W(n)的精度即调整步 长， 包括分别设定复数 W(n)的实部与虚部的变化步进和分别设定极 坐标值 W(n)的幅度与相位的变化步进； 在采用实部与虚部的变化步 进时， 计算新的^！^是采用公式 ！！ ^^^ +厶 ^!!) =Iu(n) + (-l) L ^ Δ Iu (n) + j χ [Qu (n) + (-1) Le Δ Qu (n) ] , 式中 ΔΙυ(η)、 AQu(n)分别 是实部 Iu(n)和虚部 Qu(n)的调整步长， L ，L^分别决定实部 Iu(n)和 虚部 Qu(n)的调整方向， 它们的取值由产生的随机数决定； 在采用极 坐标值的幅度与相位的变化步进时， 计算新的 W(n)是禾用公式 Wu+1 (n) = u(n) Δ Wu (η) =Αυ(η) χ Δ Αυ (η) )L^ x e^ (η)+ΗΗί/ φΔ φ U{a)] , ΔΑυ(η)、 Δ φυ(η)是幅度 Αυ(η)和相位 φυ(η)的调整步长， LU A, L 分别决定幅度 Au(n)和相位 φυ(η)的调整方向， 它们的取值由产 生的随机数决定； U是第 U次调整， U+1是其下一次调整。
17.—种改进智能天线阵列覆盖范围的方法， 其特征在于包括以 下步骤：
Α.设定初始值，包括构成 Ν天线阵列的每个天线单元 η的波束赋 形参数 W (η)的初始值 WQ (n)、 决定终止调整的门限值 M、 所要求解的 W(n)的精度即调整步长 step、 最小方差 ε的初值 ε。、 发射功率幅度 的最大值 Τ(η)、 记录最小调整次数的计数变量 count、 终止调整的 门限阈值 ε，、 最小调整步长 min_ step;
B.产生一组随机数， 决定 W(n)的变化方向， 由 step决定 W(n) 的变化大小， 由公式 Wu+1(n)= Wu(n) + AWu(n) 生成新的第 U 次调整 时的 W(n)；
C.比较新的 W(n) 与 T(n)的大小， 在 W(n)的绝对值大于 Τ(η)时， 作仍生成新的 W(n)的操作， 在 W(n)的绝对值小于 T(n)时， 计算最 小方差 ε；
D.比较新的 ε与 ε，的大小， 在 ε小于 ε， 时结束调整， 获得结 果 W(n)、 ε， 并使 count置零， 在 ε不小于 ε，时进一步比较新的 ε 与 εβ的大小；
Ε.在 ε小于 ε。时， 让 ε Q等于 ε和让 count 置零后作仍生成新 的 W(n)的操作， 在 ε不小于 ε。时， 保留原 ε并让 count 加 1后再 与 M比较大小；
F.在 count加 1不大于 M时作仍生成新的 W(n)的操作，在 count 加 1大于 M时， 进一步判断 step是否等于 min— step;
G, 在 ste 不等于 min _ step时，减小 step后作仍生成新的 W(n) 的操作， 在 step等于 min— step时结束调整， 获得结果 W(n)、 ε， 并使 count置零。
18.根据权利要求 1 7所述的一种改进智能天线阵列覆盖范围 的方法， 其特征在于： 所述的计算最小方差 ε是按公式 ε = 丄!; |P( )1/2- W)|2 xC(i)进行的； 其中尸 是天线单元的赋形参数
K ,.=1
为 W(n)、 对方向角为 的辐射功率值， 与天线阵列的类型有关；所述 的 A )是希望得到的观察点极坐标角度为 φ, 相同距离下 方向的辐 射强度， 所述的 κ是采用逼近方法时的采样点的数目， 所述的 C(i) 是一个权重。
19.根据权利要求 1 8所述的一种改进智能天线阵列覆盖范围 的方法， 其特征在于： 所述的设定所要求解的 W(n)的精度即调整步 长， 包括分别设定复数 W(n)的实部与虚部的变化步进和分别设定极 坐标值 W(n)的幅度与相位的变化步进； 在采用实部与虚部的变化步 进时， 计算新的^！^是采用公式 ！^ ！^ +厶 1^) =Iu(n) + (-l) L AIu(n)+j χ [Qu(n) + (-l)LeAQu(n)] , 式中 ΔΙυ(η)、 AQu(n)分别 是实部 Iu(n)和虚部 Qu(n)的调整步长， L ，L 分别决定实部 Iu(n)和 虚部 Qu(n)的调整方向， 它们的取值由产生的随机数决定； 在采用极 坐标值的幅度与相位的变化步进时， 计算新的 W(n)是采用公式 Wu+1 (n) =WU (η) χ ΑΨ (n) =AU (n) Δ Au (n) (~l χ ej*[tt> t/ (。)+(- "LU Φ△ Φ "(n)〗， ΔΑυ(η)、 Δ φυ(η)是幅度 Au(n)和相位 φυ(η)的调整步长, LU A, 分别决定幅度 Αυ(η)和相位 φυ(η)的调整方向， 它们的取值由产 生的随机数决定； U是第 U次调整， U+1是其下一次调整。
PCT/CN2001/000017 2000-03-27 2001-01-12 Procede d'amelioration de la zone de couverture d'un reseau d'antennes intelligentes WO2001073894A1 (fr)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA002403924A CA2403924C (en) 2000-03-27 2001-01-12 Method for improving smart antenna array coverage
AU2500301A AU2500301A (en) 2000-03-27 2001-01-12 A method for improving intelligent antenna array coverage
MXPA02009560A MXPA02009560A (es) 2000-03-27 2001-01-12 Metodo para mejorar la cobertura de la red de antena inteligente.
DE60135118T DE60135118D1 (de) 2000-03-27 2001-01-12 Verfahren zur verbesserung der abdeckung von intelligenten antennenarrays
AU2001225003A AU2001225003B2 (en) 2000-03-27 2001-01-12 A method for improving intelligent antenna array coverage
JP2001571510A JP4786110B2 (ja) 2000-03-27 2001-01-12 インテリジェントアンテナアレイのカバレッジの改良方法
EP01900377A EP1291973B1 (en) 2000-03-27 2001-01-12 A method for improving intelligent antenna array coverage
BRPI0109611-7A BR0109611B1 (pt) 2000-03-27 2001-01-12 Método para melhorar a cobertura de um arranjo de antena inteligente
US10/255,337 US6738016B2 (en) 2000-03-27 2002-09-25 Method for improving smart antenna array coverage

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN00103547.9 2000-03-27
CNB001035479A CN1145239C (zh) 2000-03-27 2000-03-27 一种改进智能天线阵列覆盖范围的方法

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US10/255,337 Continuation US6738016B2 (en) 2000-03-27 2002-09-25 Method for improving smart antenna array coverage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2001073894A1 true WO2001073894A1 (fr) 2001-10-04

Family

ID=4577069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2001/000017 WO2001073894A1 (fr) 2000-03-27 2001-01-12 Procede d'amelioration de la zone de couverture d'un reseau d'antennes intelligentes

Country Status (14)

Country Link
US (1) US6738016B2 (zh)
EP (1) EP1291973B1 (zh)
JP (1) JP4786110B2 (zh)
KR (1) KR100563599B1 (zh)
CN (1) CN1145239C (zh)
AT (1) ATE403243T1 (zh)
AU (2) AU2001225003B2 (zh)
BR (1) BR0109611B1 (zh)
CA (1) CA2403924C (zh)
DE (1) DE60135118D1 (zh)
MX (1) MXPA02009560A (zh)
RU (1) RU2256266C2 (zh)
TW (1) TW527753B (zh)
WO (1) WO2001073894A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114079929A (zh) * 2020-08-21 2022-02-22 中国移动通信集团重庆有限公司 一种小区覆盖范围调整方法及无线接入网系统
CN114447635A (zh) * 2022-04-11 2022-05-06 西安星通通信科技有限公司 一种提高共形相控阵天线eirp的方法与系统

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7529525B1 (en) * 2002-04-16 2009-05-05 Faulkner Interstices Llc Method and apparatus for collecting information for use in a smart antenna system
US7289826B1 (en) * 2002-04-16 2007-10-30 Faulkner Interstices, Llc Method and apparatus for beam selection in a smart antenna system
US7065383B1 (en) * 2002-04-16 2006-06-20 Omri Hovers Method and apparatus for synchronizing a smart antenna apparatus with a base station transceiver
US7346365B1 (en) 2002-04-16 2008-03-18 Faulkner Interstices Llc Smart antenna system and method
CN101715194A (zh) * 2002-10-18 2010-05-26 卡耐特无线有限公司 扩展有执照无线通信系统覆盖区域的装置与方法
EP1571730B8 (en) * 2002-10-30 2012-04-11 ZTE Corporation Conversion method of transmitting and receiving weighting value in the intelligent antenna system
CN101471139A (zh) * 2002-11-25 2009-07-01 张国飙 三维存储器之设计
DE10321467A1 (de) 2003-05-13 2004-12-09 Infineon Technologies Ag Prüfverfahren, Schaltkreisanordnung und Prüfanordnung für Ausgangsschaltkreise von Hochgeschwindigkeits-Halbleiterspeichereinrichtungen
CN100388657C (zh) * 2003-06-03 2008-05-14 华为技术有限公司 一种固定多波束智能天线的联合时空多径搜索方法与装置
CN100399629C (zh) * 2004-04-09 2008-07-02 大唐移动通信设备有限公司 一种曲线形智能天线阵及优化其结构参数的方法
JP2006025201A (ja) * 2004-07-08 2006-01-26 Funai Electric Co Ltd テレビジョン放送受信システム
US7181248B1 (en) * 2005-08-10 2007-02-20 Lucent Technologies Inc. Design and construction of wireless systems
CN101072066B (zh) * 2006-05-08 2011-05-11 中兴通讯股份有限公司 一种码分多址通信系统的智能天线实现方法
CN101304278B (zh) * 2008-06-30 2013-04-03 中国移动通信集团设计院有限公司 一种采用多阵元天线的基站小区覆盖方法
CN101420068B (zh) * 2008-11-25 2013-03-13 电子科技大学 一种传感器天线阵列的布阵方法
US9379806B1 (en) * 2011-11-30 2016-06-28 RKF Engineering Solutions, LLC EIRP-based beamforming
WO2013134444A1 (en) * 2012-03-06 2013-09-12 Waveconnex, Inc. System for constraining an operating parameter of an ehf communication chip
CN103079268A (zh) * 2012-12-28 2013-05-01 上海寰创通信科技股份有限公司 一种用户端设备的天线定位方法
CN104103913B (zh) * 2014-06-18 2017-02-15 南京信息工程大学 小型平面倒f加载阵列天线
CN105992264A (zh) * 2015-01-27 2016-10-05 中国移动通信集团四川有限公司 一种基站及其自处理方法
WO2016141514A1 (en) * 2015-03-06 2016-09-15 He Xiaoxi Beamforming method and beamforming apparatus
US9848370B1 (en) * 2015-03-16 2017-12-19 Rkf Engineering Solutions Llc Satellite beamforming
US9736846B1 (en) 2015-09-29 2017-08-15 Sprint Communications Company L.P. Intelligent radiation selection for antennas in a wireless communications environment
WO2018119928A1 (zh) * 2016-12-29 2018-07-05 华为技术有限公司 一种天线及网络设备

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5565873A (en) * 1993-08-12 1996-10-15 Northern Telecom Limited Base station antenna arrangement
WO1997000543A1 (en) * 1995-06-16 1997-01-03 Watkins-Johnson Company Method and apparatus for adaptive transmission beam forming in a wireless communication system
CN1181641A (zh) * 1996-10-12 1998-05-13 摩托罗拉有限公司 相控阵天线的稳定方法
CN2293901Y (zh) * 1997-03-13 1998-10-07 北京信威通信技术有限公司 用于无线通信系统的环形智能天线阵
CN1208504A (zh) * 1995-12-15 1999-02-17 艾利森电话股份有限公司 无线电通信设备的天线装置和相关的方法
WO1999012232A1 (en) * 1997-08-29 1999-03-11 Motorola Limited Antenna array and method therefor
CN1249651A (zh) * 1998-09-08 2000-04-05 三星电子株式会社 按照扇形基站中的天线辐射图计算覆盖区域的方法
CN1249569A (zh) * 1998-09-03 2000-04-05 日本电气株式会社 阵列天线接收设备
WO2000026988A1 (fr) * 1998-10-30 2000-05-11 Sanyo Electric Co., Ltd. Dispositif adaptatif en reseau

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2674404B2 (ja) * 1991-12-13 1997-11-12 日本電気株式会社 基地局カバレッジエリア制御方式
JP3287538B2 (ja) * 1996-10-16 2002-06-04 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ アダプティブ・アレー受信機
JP3816162B2 (ja) * 1996-10-18 2006-08-30 株式会社東芝 アダプティブアンテナにおけるビーム幅制御方法
US5923700A (en) * 1997-02-24 1999-07-13 At & T Wireless Adaptive weight update method and system for a discrete multitone spread spectrum communications system
CN2293907Y (zh) 1997-12-25 1998-10-07 吴卓文 日光灯架
JPH11266180A (ja) * 1998-03-18 1999-09-28 Fujitsu Ltd 無線基地局のアレーアンテナシステム
JP3481481B2 (ja) * 1998-12-24 2003-12-22 日本電気株式会社 フェーズドアレイアンテナおよびその製造方法
US6400318B1 (en) * 1999-04-30 2002-06-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Adaptive array antenna
US6239744B1 (en) * 1999-06-30 2001-05-29 Radio Frequency Systems, Inc. Remote tilt antenna system

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5565873A (en) * 1993-08-12 1996-10-15 Northern Telecom Limited Base station antenna arrangement
WO1997000543A1 (en) * 1995-06-16 1997-01-03 Watkins-Johnson Company Method and apparatus for adaptive transmission beam forming in a wireless communication system
CN1208504A (zh) * 1995-12-15 1999-02-17 艾利森电话股份有限公司 无线电通信设备的天线装置和相关的方法
CN1181641A (zh) * 1996-10-12 1998-05-13 摩托罗拉有限公司 相控阵天线的稳定方法
CN2293901Y (zh) * 1997-03-13 1998-10-07 北京信威通信技术有限公司 用于无线通信系统的环形智能天线阵
WO1999012232A1 (en) * 1997-08-29 1999-03-11 Motorola Limited Antenna array and method therefor
CN1249569A (zh) * 1998-09-03 2000-04-05 日本电气株式会社 阵列天线接收设备
CN1249651A (zh) * 1998-09-08 2000-04-05 三星电子株式会社 按照扇形基站中的天线辐射图计算覆盖区域的方法
WO2000026988A1 (fr) * 1998-10-30 2000-05-11 Sanyo Electric Co., Ltd. Dispositif adaptatif en reseau

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114079929A (zh) * 2020-08-21 2022-02-22 中国移动通信集团重庆有限公司 一种小区覆盖范围调整方法及无线接入网系统
CN114079929B (zh) * 2020-08-21 2023-08-15 中国移动通信集团重庆有限公司 一种小区覆盖范围调整方法及无线接入网系统
CN114447635A (zh) * 2022-04-11 2022-05-06 西安星通通信科技有限公司 一种提高共形相控阵天线eirp的方法与系统
CN114447635B (zh) * 2022-04-11 2022-08-26 西安星通通信科技有限公司 一种提高共形相控阵天线eirp的方法与系统

Also Published As

Publication number Publication date
AU2001225003B2 (en) 2005-03-17
EP1291973A4 (en) 2004-07-28
BR0109611B1 (pt) 2015-01-20
EP1291973B1 (en) 2008-07-30
EP1291973A1 (en) 2003-03-12
TW527753B (en) 2003-04-11
KR20020087435A (ko) 2002-11-22
CA2403924C (en) 2008-04-01
JP4786110B2 (ja) 2011-10-05
US6738016B2 (en) 2004-05-18
US20030058165A1 (en) 2003-03-27
MXPA02009560A (es) 2004-07-30
ATE403243T1 (de) 2008-08-15
JP2003529262A (ja) 2003-09-30
RU2002128745A (ru) 2004-02-27
DE60135118D1 (de) 2008-09-11
AU2500301A (en) 2001-10-08
CN1315756A (zh) 2001-10-03
KR100563599B1 (ko) 2006-03-22
CN1145239C (zh) 2004-04-07
BR0109611A (pt) 2003-07-22
RU2256266C2 (ru) 2005-07-10
CA2403924A1 (en) 2002-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2001073894A1 (fr) Procede d&#39;amelioration de la zone de couverture d&#39;un reseau d&#39;antennes intelligentes
JP4536815B2 (ja) 無線通信用の指向性アンテナの位置を決定する装置および方法
JP2004015800A (ja) 固定無線スマートアンテナ用の最適なシステムおよび無線データ通信システムならびに無線通信方法
US7248897B2 (en) Method of optimizing radiation pattern of smart antenna
WO2005099120A1 (fr) Reseau d&#39;antennes intelligent en forme de courbe et procede d&#39;optimisation de son parametre de structure
WO2014173316A1 (zh) 覆盖和容量联合优化方法及装置、系统
CN107437963A (zh) 基于反馈控制的分布式安全波束成型方法及装置
US20120086603A1 (en) Method and apparatus for adjusting horizontal beam of omni-directions antenna
CN116436502A (zh) 一种智能反射面选择与相位矩阵调整方法
WO2016172823A1 (zh) 天线阵列
CN103327506A (zh) Wlan覆盖控制方法、发射参数优化方法、装置和系统
KR101723113B1 (ko) 방사패턴 복원을 위한 능동 배열 안테나 시스템 및 그 방법
CN105827296B (zh) 一种基于2bit反馈协作波束成形方法
WO2022089073A1 (zh) 波束赋形的处理方法、装置及可读存储介质
CN114978253A (zh) 用于广播波束优化的方法、装置以及存储介质
JP2004229220A (ja) 基地局、アンテナの制御方法及びアンテナ制御装置
CN108521671A (zh) 一种基于软件定义的异构网络及网络资源分配方法
WO2018090342A1 (zh) 一种天线系统、一种虚拟天线端口的映射方法及装置
CN113573361A (zh) 面向毫米波mec的低时延-高速率的卸载传输方法
CN111726157A (zh) 面向航空通信的自适应波束赋形方法
JP2008154278A (ja) 基地局、アンテナの制御方法及びアンテナ制御装置
KR101780072B1 (ko) 전방향성 안테나의 수평 빔 보정 방법 및 수평 빔 보정 장치
CN111372200B (zh) 组播通信方法、基站和具有存储功能的装置
US11791868B2 (en) Enhancing radio resource management with beamwidth selection and beamsteering
US20230040927A1 (en) Antenna device including radome and base station including antenna device

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CR CU CZ DE DK DM DZ EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NO NZ PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TR TT TZ UA UG US UZ VN YU ZA ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE BF BJ CF CG CI CM GA GN GW ML MR NE SN TD TG

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: IN/PCT/2002/00909/DE

Country of ref document: IN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2001900377

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2001225003

Country of ref document: AU

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2403924

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10255337

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2001 571510

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: PA/a/2002/009560

Country of ref document: MX

Ref document number: 1020027012858

Country of ref document: KR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2002 2002128745

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1020027012858

Country of ref document: KR

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2001900377

Country of ref document: EP

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 2001225003

Country of ref document: AU

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1020027012858

Country of ref document: KR

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 2001900377

Country of ref document: EP