CN101635591A - 公共开销信道成形方法及装置 - Google Patents

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李立林
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Abstract

本发明提供了用于正交频分波束成形***的公共开销信道成形的方法和装置，方法包括以下步骤：获取天线阵列中阵元的个数为N；把共用开销信道子载波分成N份；在每个阵元上分别发射一份不同的共用开销信道子载波。本发明克服了公共信道出现盲区的问题，提高了正交频分波束成形***的容量和性能。

Description

公共开销信道成形方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种用于正交频分波束成形***的公共开销信道成形的方法及装置。
背景技术
近年来，以OFDM/OFDMA(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing/Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交频分复用/正交频分多址)为调制技术的移动通信***正在成为下一代通信的主流技术，最为典型的例子如目前WiMAX(WorldwideInteroperability for Microwave Access，微波接入全球互通)、LTE(Long-Term Evolution，长期演进)移动通信***。OFDM/OFDMA移动通信***与其它体制的移动通信***(如码分多址CDMA、时分多址TDMA)相比，OFDM/OFDMA移动通信***在宽带数据容量和业务质量上具有明显的优势，但是OFDM/OFDMA移动通信***基站之间的干扰特点限制了OFDM/OFDMA移动通信***的容量；另一方面，随着移动通信用户数目的迅速增加，人们对数据和移动通话质量的要求不断提高，这要求蜂窝小区在大容量下仍要有高的数据和通话质量。在降低***的干扰，提高***的容量方面，普遍采用的方法是小区扇区化技术。但是扇区过多会给***带来大量的切换负担，因此目前的基站设备通常采用三个扇区或者六个扇区。在城市密集地区，有时需要在扇区基站的基础上进一步提高***的容量及性能，此时需要采用其它的一些技术，如多载波技术，智能天线技术等。另外目前随着新建***频点的提高，对***的覆盖也提出了更高的要求。
图1示出了相关技术的扇区非智能天线OFDM/OFDMA基站***网络组成示意图，由于移动频率资源的有限性，蜂窝结构的移动通信***是目前公认的和普遍采用的陆地移动通信基站***组网方式。根据覆盖地区业务量的差异，蜂窝基站可以采用全向型基站，也可以采用扇区型基站。图1中基站100和101是具有三扇区结构的基站***，每个扇区具有120度覆盖范围。实际***可以根据业务量的大小适当改变扇区个数和扇区大小。
图2示出了相关技术的扇区智能天线OFDM/OFDMA基站***网络组成示意图，相对于扇区非智能天线蜂窝移动***，此***可以提高***的容量，减少基站的数目。其中，200是采用智能天线***的三扇区基站、201是与之相邻的采用智能天线***的单扇区基站。每个基站扇区包含多个对应用户的波束和一个对应整个扇区的开销信道的波束。以基站200的210扇区为例，数据波束分别为222、224和226，图中画的波束只是示意，实际中的波束数会更多。实际***中，用户波束个数与用户数和多径数有关。在扇区210中指向用户230是波束224。基站200的212扇区221波束便是共用开销信道波束。
理论上，具有N个天线阵元的智能天线***，在加性白色高斯噪声(AWGN)信道环境下能够带来的增益为10LogN dB，因此在具有同样阵元发射功率的情况下，智能天线***可以加大基站的覆盖范围，例如在路径损耗指数n＝4.5、使用8阵元阵列时，意味着覆盖该地区所需的基站数比使用常规天线***的基站减少了60％。在保持同样覆盖范围的情况下，智能天线***可以提高基站***的性能，降低阵元的发射功率，提高基站的成本效益。智能天线技术中通过窄波束可以将扇区进一步分割，与扇区化非智能天线***相比，***的容量得以大大提高。如图1所示，图2在图1的每个扇区中又进一步分成了多个波束，多个波束之间共用开销信道，因此减少了小区之间和小区内多用户的干扰，提高了***的容量。
智能天线***利用天线阵列对波束方向进行控制，可以跟踪信号的变化。与全向天线和扇区天线相比，智能天线***通过窄波束可以提高天线增益，从而可以大大改善信号的接收质量，且智能天线在消除干扰、扩大小区覆盖半径、降低***成本、提高***容量方面具有显著的优越性。
在OFDM/OFDMA智能天线***中，形成承载用户业务信息的多个窄波束，以及形成一个覆盖整个扇区的扇区波束，用于发射用户的公用信息，如前导(preamble)信息、下行MAP信息(DL-MAP)、上行MAP等信息。
目前，在公共开销信道研究领域的一种解决方案是在所有的天线阵元上发射公用信息。空间中任何一点的公共信道强度是天线阵元上发射公用信息的矢量叠加和，而该解决方案中，各个阵元矢量叠加形成公共信道时会使有些区域产生相干叠加，使公共信息的覆盖区域减少，出现覆盖盲区，当移动台进入这些盲区时会引起通话效果下降甚至引起掉话。
发明内容
本发明旨在提供一种用于正交频分波束成形***的公共开销信道成形的方法及装置，以解决上述公共信道出现盲区，导致当移动台进入这些盲区时引起通话效果下降甚至引起掉话的问题。
根据本发明的一方面，提供了一种用于正交频分波束成形***的公共开销信道成形的方法，包括以下步骤：获取天线阵列中阵元的个数为N；把共用开销信道子载波分成N份；在每个阵元上分别发射一份不同的共用开销信道子载波。
优选的，把共用开销信道子载波分成N份具体包括：分成相等的N份。
优选的，把共用开销信道子载波分成N份具体包括：分成不相等的N份。
优选的，在每个阵元上分别发射一份不同的共用开销信道子载波具体包括：把N份共用开销信道子载波连续地分配到N个阵元。
优选的，在每个阵元上分别发射一份不同的共用开销信道子载波具体包括：把N份共用开销信道子载波随机地分配到N个阵元。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于正交频分波束成形***的公共开销信道成形装置，包括：获取模块，用于获取天线阵列中阵元的个数为N；分割模块，用于把共用开销信道子载波分成N份；发射模块，用于在每个阵元上分别发射一份不同的共用开销信道子载波。
优选的，分割模块包括：第一模块，用于把共用开销信道子载波分成相等的N份。
优选的，分割模块还包括：第二模块，用于把共用开销信道子载波分成不相等的N份。
优选的，发射模块包括：第一分配模块，用于把N份共用开销信道子载波连续地分配到N个阵元。
优选的，发射模块还包括：第二分配模块，用于把N份共用开销信道子载波随机地分配到N个阵元。
本发明因为采用把共用开销信道子载波分成N份在N个阵元上分别发射，所以克服了公共信道出现盲区，导致当移动台进入这些盲区时引起通话效果下降甚至引起掉话的问题，提高了正交频分波束成形***的容量和性能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了相关技术的扇区非智能天线OFDM/OFDMA基站***网络组成示意图；
图2示出了相关技术的扇区智能天线OFDM/OFDMA基站***网络组成示意图；
图3示出了根据本发明实施例的用于正交频分波束成形***的公共开销信道成形方法的流程图；
图4A和图4B示出了根据本发明优选实施例的公共开销信道成形方法的子载波划分方法的示意图；
图5示出了根据本发明实施例的用于正交频分波束成形***的公共开销信道成形装置的方框图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
图3示出了根据本发明实施例的用于正交频分波束成形***的公共开销信道成形方法的流程图，包括：
步骤S10，获取天线阵列中阵元的个数为N；
步骤S20，把共用开销信道子载波分成N份；
步骤S30，在每个阵元上分别发射一份不同的共用开销信道子载波。
本发明中选择阵列天线中每个阵元的水平方向角与扇区的角度相同。因为OFDM和OFDMA***是频分正交的多子载波***，本发明把共用开销信道子载波分成N份在N个阵元上分别发射，这样各个阵元矢量叠加形成公共信道时因为各自发送的子载波不同和发射内容不同便不会产生相干叠加，不会形成盲区。所以本发明克服了公共信道出现盲区，导致当移动台进入这些盲区时引起通话效果下降甚至引起掉话的问题，提高了正交频分波束成形***的容量和性能。
优选的，步骤S20具体包括：分成相等的N份。
优选的，步骤S20还具体包括：分成不相等的N份。
优选的，步骤S30具体包括：把N份共用开销信道子载波连续地分配到N个阵元。
优选的，步骤S30具体包括：把N份共用开销信道子载波随机地分配到N个阵元。
上述优选实施例中，共用开销信道子载波的分配方法可以连续分配，也可以采用一定的算法随机分配。连续分配是指把N份共用开销信道子载波连续地分配到N个天线阵元上发射。
由上可知，把共用开销信道子载波连续的分成N份，这N份可以相等，也可以不相等。为了达到每个阵元对应的功放功率的最佳分配，N份中每份的共用开销信道子载波最好功率相等或近似相等。
上述优选实施例中，采用一定的算法随机分配是指把N份共用开销信道子载波采用随机算法随机地分配到N个天线阵元上发射。本发明提到采用的随机算法并不拘泥于某种算法，而且这N份可以相等，也可以不相等。为了达到能量的最佳分配最好每份共用开销信道子载波总功率相等或近似相等。
上述优选实施例中，共用开销信道子载波分成N份在N个阵元上分别发射，N份共用开销信道子载波与N个阵元不存在固定的对应关系，即它们可以随机对应。
图4A和图4B示出了根据本发明优选实施例的公共开销信道成形方法的子载波划分方法的示意图。
在图4所示本发明优选实施例中，把共用开销信道子载波分成4份分别在4个阵元上发射。如图4A所示，假定要发送的子载波的总数是M个。根据不同的协议及不同的带宽确定不同M。图4B是顺序的把子载波分成4份，图4B中把1到M/4个子载波分成一份，M/4+1到M/2个子载波分成一份，M/2+1到3M/4个子载波分成一份，3M/4+1到M个子载波分成一份，然后把上述四份子载波分别分配到4根天线上进行发射。图中没有示出建立的对应关系，可以把1到M/4个子载波分成一份，分给天线1；M/4+1到M/2个子载波分成一份，分给天线2；M/2+1到3M/4个子载波分成一份，分给天线3；3M/4+1到M个子载波分成一份，分给天线4。
在上述优选实施例中每份的子载波的功率相等的，采用的是最简单的顺序平均分配方式。
根据上述优选实施例，把子载波连续的分成4份，这4份可以相等，也可以不相等。为了达到每个阵元对应的功放功率的最佳分配，4份中每份的子载波最好功率相等或近似相等。
由于本发明形成的共用开销信道与终端通信时不需要修改现在协议中的已有协议流程，从而可以很好的应用于现有的WiMAX和LTE的OFDM/OFDMA多天线***。本发明不需要增加硬件，便可以增加公共信息的覆盖，避免了盲区的出现，实现较简单。
图5示出了根据本发明实施例的用于正交频分波束成形***的公共开销信道成形装置的方框图，包括：
获取模块10，用于获取天线阵列中阵元的个数为N；
分割模块20，用于把共用开销信道子载波分成N份；
发射模块30，用于在每个阵元上分别发射一份不同的共用开销信道子载波。
优选的，分割模块20包括：第一模块，用于把共用开销信道子载波分成相等的N份。
优选的，分割模块20还包括：第二模块，用于把共用开销信道子载波分成不相等的N份。
优选的，发射模块30包括：第一分配模块，用于把N份共用开销信道子载波连续地分配到N个阵元。
优选的，发射模块30还包括：第二分配模块，用于把N份共用开销信道子载波随机地分配到N个阵元。
从以上的描述中，可以看出，本发明因为采用把共用开销信道子载波分成N份在N个阵元上分别发射，所以克服了公共信道出现盲区，导致当移动台进入这些盲区时引起通话效果下降甚至引起掉话的问题，提高了正交频分波束成形***的容量和性能。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
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 (10)

1.一种用于正交频分波束成形***的公共开销信道成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取天线阵列中阵元的个数为N；
把共用开销信道子载波分成N份；
在每个所述阵元上分别发射一份不同的所述共用开销信道子载波。
2.根据权利要求1所述的公共开销信道成形方法，其特征在于，把共用开销信道子载波分成N份具体包括：
分成相等的N份。
3.根据权利要求1所述的公共开销信道成形方法，其特征在于，把共用开销信道子载波分成N份具体包括：
分成不相等的N份。
4.根据权利要求1所述的公共开销信道成形方法，其特征在于，在每个所述阵元上分别发射一份不同的所述共用开销信道子载波具体包括：
把N份所述共用开销信道子载波连续地分配到所述N个阵元。
5.根据权利要求1所述的公共开销信道成形方法，其特征在于，在每个所述阵元上分别发射一份不同的所述共用开销信道子载波具体包括：
把N份所述共用开销信道子载波随机地分配到所述N个阵元。
6.一种用于正交频分波束成形***的公共开销信道成形装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取天线阵列中阵元的个数为N；
分割模块，用于把共用开销信道子载波分成N份；
发射模块，用于在每个所述阵元上分别发射一份不同的所述共用开销信道子载波。
7.根据权利要求6所述的公共开销信道成形装置，其特征在于，分割模块包括：
第一模块，用于把所述共用开销信道子载波分成相等的N份。
8.根据权利要求6所述的公共开销信道成形装置，其特征在于，分割模块还包括：
第二模块，用于把所述共用开销信道子载波分成不相等的N份。
9.根据权利要求6所述的公共开销信道成形装置，其特征在于，发射模块包括：
第一分配模块，用于把N份所述共用开销信道子载波连续地分配到所述N个阵元。
10.根据权利要求6所述的公共开销信道成形装置，其特征在于，发射模块还包括：
第二分配模块，用于把N份所述共用开销信道子载波随机地分配到所述N个阵元。
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