CN101800577A - 一种广播权值生成方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种广播权值生成方法及装置，用以简化广播权值的生成过程，使得网络优化和维护更加便捷。本发明提供的一种广播权值生成方法包括：通过波束主瓣指向角为零度的基础广播权值，生成波束主瓣指向角为指定角度的广播权值；通过所述波束主瓣指向角为指定角度的广播权值发射广播信号。本发明还提供了一种广播权值生成装置。本发明用于动态生成波束主瓣指向角为指定角度的广播权值，实现简单、存储量小，使得广播权值的生成更加便捷，给网络优化和维护带来了极大便利。

Description

一种广播权值生成方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种广播权值生成方法及装置。

背景技术

TD-SCDMA***的大规模应用，对***的网络优化和维护提出了更高的要求。

目前，通过电调智能天线技术能够实现远程控制天线倾角，从而改变广播覆盖范围。但是，这种通过电机控制波束主瓣指向角的角度大小的方案，会给工程施工带来很***烦。而TD-SCDMA***中采用了智能天线技术，通过对多个天线分别施以特定幅度和相位的广播权值，从而形成广播波束，并通过广播波束得到广播覆盖范围。因此，基于此原理，完全可以通过调整广播权值，改变广播覆盖范围。

现有技术中，往往采用预先优化广播权值的方式得到波束宽度不同、指向方向不同的广播权值。以波束宽度为120度的广播波束为例，如果要得到指向0度、10度、20度等的广播波束，则需要分别进行优化，如果要得到指向角从0度到30度，间隔为1度的31个广播波束，则需要进行31次优化处理。

由此可见，现有得到广播波束的技术过于繁琐，而且需要占用较大的存储空间，以指向角从0度到30度，间隔为1度，波束宽度为120度的广播波束为例，对于8单元天线，则需要存储31×8＝248个广播权值，不仅占用较大的存储空间，而且当天线间距发生变化时，则需要重新优化所有广播权值，对于不同的频段，也需要重新优化所有广播权值，并且优化的权值不一定能满足要求。

发明内容

本发明实施例提供了一种广播权值生成方法及装置，用以简化广播权值的生成过程，使得网络优化和维护更加便捷。

本发明实施例提供的一种广播权值生成方法包括：

确定波束主瓣指向角为零度的基础广播权值，并且按照指定角度生成天线阵的阵列响应矢量；

通过所述基础广播权值以及所述阵列响应矢量，生成波束主瓣指向角为指定角度的广播权值。

本发明实施例提供的一种广播信号发射方法包括：

通过波束主瓣指向角为零度的基础广播权值，生成波束主瓣指向角为指定角度的广播权值；

通过所述波束主瓣指向角为指定角度的广播权值发射广播信号。

本发明实施例提供的一种广播权值生成装置包括：

基础广播权值单元，用于生成并存***束主瓣指向角为零度的基础广播权值；

阵列响应矢量单元，用于按照指定角度生成天线阵的阵列响应矢量；

广播权值单元，用于通过所述基础广播权值以及所述阵列响应矢量，生成波束主瓣指向角为指定角度的广播权值。

本发明实施例提供的一种广播信号发射装置包括：

广播权值单元，用于通过波束主瓣指向角为零度的基础广播权值，生成波束主瓣指向角为指定角度的广播权值；

发射单元，用于通过所述波束主瓣指向角为指定角度的广播权值发射广播信号。

本发明实施例确定波束主瓣指向角为零度的基础广播权值，并且按照指定角度生成天线阵的阵列响应矢量；通过所述基础广播权值以及所述阵列响应矢量，生成波束主瓣指向角为指定角度的广播权值，实现简单、存储量小，使得指向任意角度的广播权值的生成更加便捷，给网络优化和维护带来了极大便利。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种广播权值生成方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的波束主瓣指向角的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种广播信号发射方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种广播权值生成装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种广播信号发射装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种广播权值生成方法及装置，用以简化广播波束的生成过程，使得网络优化和维护更加便捷。并且在此基础上，本发明实施例还提供了一种广播信号发射方法及装置。

本发明实施例按照预先设定的波束宽度生成指向天线的法线方向的基本广播权值，通过该基本广播权值可以动态生成指向任意方向的广播权值，从而通过该广播权值发射广播信号，快速生成具有预先设定的波束宽度并且指向指定方向的广播波束，能够很好的实现广播波束的动态调整，给网络优化和维护带来极大便利。

下面结合附图介绍一下本发明实施例提供的技术方案。

参见图1，本发明实施例提供的一种广播波束生成方法包括步骤：

S101、确定波束主瓣指向角为零度的基础广播权值，并且按照指定角度生成天线阵的阵列响应矢量。

本发明实施例中所述的广播权值为一组加权值，其决定了广播波束的波束宽度和波束主瓣指向角两种参数。

本发明实施例中所述的基础广播权值，为波束宽度为预先设定的波束宽度，并且波束主瓣指向角为零度的广播权值。

其中，波束主瓣指向角为零度，也就是说波束主瓣中心方向指向天线的法线方向。

S102、通过步骤S101中生成的基础广播权值以及阵列响应矢量，生成波束宽度为预先设定的波束宽度，并且波束主瓣指向角为指定角度的广播权值。

当满足天线传输窄带条件(信号带宽小于信号在天线阵中传输时间的倒数)、且阵列采用特性相同的全向阵元时，对同一入射信号，各阵元的输出响应间将只有相位差异而没有幅度差异，这一差异即可以用所述阵列响应矢量描述。

步骤S101中首先得到波束宽度Φ为预先设定的波束宽度、中心方向指向天线的法线方向的基础广播权值，以及按照指定角度生成天线阵的阵列响应矢量。通过基础广播权值以及阵列响应矢量，进行简单的运算即可生成任意波束主瓣指向角的广播权值。具体计算方法介绍如下：

假设波束宽度为Φ，并且指向天线的法线方向的基础广播权值为：

w＝[w₁，w₂，...，w_Ka]                        公式一

其中，Ka为天线阵包含的天线个数，具体的个数可以为8，也可以为4。

假设指定角度为θ的天线阵的阵列响应矢量为：

α(θ)＝[α₁(θ)，α₂(θ)，...，α_Ka(θ)]    公式二

则波束宽度为Φ并且波束主瓣指向角为指定角度θ的广播权值为：

$w_{\mathrm{\θ}}=w\·{\mathrm{\α}}^{*}\left(\mathrm{\θ}\right)=[w_1{\mathrm{\α}}_1^{*}\left(\mathrm{\θ}\right),w_2{\mathrm{\α}}_2^{*}\left(\mathrm{\θ}\right),...,w_{\mathrm{Ka}}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{Ka}}^{*}\left(\mathrm{\θ}\right)]$ 公式三

其中，“·”表示点乘，“*”表示共轭，如图2所示，如果指定角度θ为以天线0到天线7连线为参考的角度，则有：

${\mathrm{\α}}_{\mathrm{ka}}\left(\mathrm{\θ}\right)=e^{j*\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}*d*(\mathrm{ka}-4.5)*\cos \left(\mathrm{\θ}\right)}$ 公式四

其中

λ表示天线的工作波长，c表示光速，f表示天线的工作频率，d表示天线间距。

假设公式一可以表示为：

$w=[w_1,w_2,...,w_{\mathrm{Ka}}]=[w_1^{\mathrm{re}}+w_1^{\mathrm{im}}*i,w_2^{\mathrm{re}}+w_2^{\mathrm{im}}*i,...,w_{\mathrm{Ka}}^{\mathrm{re}}+w_{\mathrm{Ka}}^{\mathrm{im}}*i]$ 公式五

其中，

和

分别表示广播权值的实部和虚部，ka＝1...Ka。并令公式四中：

${\mathrm{\α}}_{\mathrm{ka}}\left(\mathrm{\θ}\right)={\mathrm{\α}}_{\mathrm{ka}}^{\mathrm{re}}\left(\mathrm{\θ}\right)+i*{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ka}}^{\mathrm{im}}\left(\mathrm{\θ}\right);$ 公式六

其中，

和

分别表示α_ka(θ)的实部和虚部，ka＝1...Ka。

则公式三可以变形为：

$w_{\mathrm{\θ}}=[w_{1,\mathrm{\θ}},w_{2,\mathrm{\θ}},...,w_{\mathrm{Ka},\mathrm{\θ}}]=[w_{1,\mathrm{\θ}}^{\mathrm{re}}+i*w_{1,\mathrm{\θ}}^{\mathrm{im}},w_{2,\mathrm{\θ}}^{\mathrm{re}}+i*w_{2,\mathrm{\θ}}^{\mathrm{im}},...,w_{\mathrm{Ka},\mathrm{\θ}}^{\mathrm{re}}+i*w_{\mathrm{Ka},\mathrm{\θ}}^{\mathrm{im}}]$ 公式七

其中，

$w_{\mathrm{ka},\mathrm{\θ}}^{\mathrm{re}}=w_{\mathrm{ka}}^{\mathrm{re}}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ka}}^{\mathrm{re}}\left(\mathrm{\θ}\right)+w_{\mathrm{ka}}^{\mathrm{im}}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ka}}^{\mathrm{im}}\left(\mathrm{\θ}\right)$

$w_{\mathrm{ka},\mathrm{\θ}}^{\mathrm{im}}=w_{\mathrm{ka}}^{\mathrm{im}}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ka}}^{\mathrm{re}}\left(\mathrm{\θ}\right)-w_{\mathrm{ka}}^{\mathrm{re}}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ka}}^{\mathrm{im}}\left(\mathrm{\θ}\right)$

和

分别表示波束主瓣指向角为指定角度θ的天线ka的广播权值的实部和虚部。

利用公式七中得到的每一天线对应的广播权值对该天线上待发射的广播信号进行加权，并发射该广播信号，则得到波束宽度为预先设定的波束宽度，并且波束主瓣指向角为指定角度的广播波束。

参见图3，本发明实施例提供的一种广播信号发射方法包括步骤：

S201、通过波束主瓣指向角为零度的基础广播权值，生成波束主瓣指向角为指定角度的广播权值。

S202、通过波束主瓣指向角为指定角度的广播权值发射广播信号。

较佳地，步骤S201包括：

按照预先设定的波束宽度生成波束主瓣指向角为零度的基础广播权值，并且按照指定角度生成天线阵的阵列响应矢量；

通过基础广播权值以及阵列响应矢量，生成波束宽度为预先设定的波束宽度，并且波束主瓣指向角为指定角度的广播权值。

参见图4，本发明实施例提供的一种广播权值生成装置包括：

基础广播权值单元11，用于生成波束宽度为预先设定的波束宽度，并且波束主瓣指向角为零度的基础广播权值。

阵列响应矢量单元12，用于按照指定角度生成天线阵的阵列响应矢量。

广播权值单元13，通过基础广播权值单元11生成的基础广播权值以及阵列响应矢量单元12生成的阵列响应矢量，生成波束宽度为预先设定的波束宽度，并且波束主瓣指向角为指定角度的广播权值。

参见图5，本发明实施例提供的一种广播信号发射装置包括：

基础广播权值单元21，用于生成波束宽度为预先设定的波束宽度，并且波束主瓣指向角为零度的基础广播权值。

阵列响应矢量单元22，用于按照指定角度生成天线阵的阵列响应矢量。

广播权值单元23，通过基础广播权值单元21生成的基础广播权值以及阵列响应矢量单元22生成的阵列响应矢量，生成波束宽度为预先设定的波束宽度，并且波束主瓣指向角为指定角度的广播权值。

发射单元24，用于通过波束宽度为预先设定的波束宽度，并且波束主瓣指向角为指定角度的广播权值发射广播信号。

综上所述，本发明实施例确定波束主瓣指向角为零度的基础广播权值，并且按照指定角度生成天线阵的阵列响应矢量；通过所述基础广播权值以及所述阵列响应矢量，生成波束主瓣指向角为指定角度的广播权值，实现简单、存储量小，使得广播波束的生成更加便捷，给网络优化和维护带来了极大便利。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种广播权值生成方法，其特征在于，该方法包括：

确定波束主瓣指向角为零度的基础广播权值，并且按照指定角度生成天线阵的阵列响应矢量；

通过所述基础广播权值以及所述阵列响应矢量，生成波束主瓣指向角为指定角度的广播权值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述波束主瓣指向角为零度的基础广播权值的波束宽度为预先设定的波束宽度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过下列公式生成波束主瓣指向角为指定角度的广播权值：

$w_{\mathrm{\θ}}=w\·{\mathrm{\α}}^{*}\left(\mathrm{\θ}\right)=[w_1{\mathrm{\α}}_1^{*}\left(\mathrm{\θ}\right),w_2{\mathrm{\α}}_2^{*}\left(\mathrm{\θ}\right),...,w_{\mathrm{Ka}}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{Ka}}^{*}\left(\mathrm{\θ}\right)]$

其中，w＝[w₁，w₂，...，w_Ka]，为所述基础广播权值；α(θ)＝[α₁(θ)，α₂(θ)，...，α_Ka(θ)]，为所述阵列响应矢量；Ka为所述天线阵包含的天线个数；θ为所述指定角度。

4.一种广播信号发射方法，其特征在于，该方法包括：

通过波束主瓣指向角为零度的基础广播权值，生成波束主瓣指向角为指定角度的广播权值；

通过所述波束主瓣指向角为指定角度的广播权值发射广播信号。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过所述基础广播权值生成波束主瓣指向角为指定角度的广播权值的步骤包括：

按照预先设定的波束宽度生成波束主瓣指向角为零度的基础广播权值，并且按照指定角度生成天线阵的阵列响应矢量；

通过所述基础广播权值以及所述阵列响应矢量，生成波束宽度为所述预先设定的波束宽度，并且波束主瓣指向角为所述指定角度的广播权值。

6.一种广播权值生成装置，其特征在于，该装置包括：

基础广播权值单元，用于生成并存***束主瓣指向角为零度的基础广播权值；

阵列响应矢量单元，用于按照指定角度生成天线阵的阵列响应矢量；

广播权值单元，用于通过所述基础广播权值以及所述阵列响应矢量，生成波束主瓣指向角为指定角度的广播权值。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述基础广播权值单元，按照预先设定的波束宽度生成并存***束主瓣指向角为零度的基础广播权值。

8.一种广播信号发射装置，其特征在于，该装置包括：

广播权值单元，用于通过波束主瓣指向角为零度的基础广播权值，生成波束主瓣指向角为指定角度的广播权值；

发射单元，用于通过所述波束主瓣指向角为指定角度的广播权值发射广播信号。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，该装置还包括：

基础广播权值单元，用于生成波束宽度为预先设定的波束宽度，并且波束主瓣指向角为零度的基础广播权值。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，该装置还包括：

阵列响应矢量单元，用于按照所述指定角度生成天线阵的阵列响应矢量；

所述广播权值单元，通过所述基础广播权值以及所述阵列响应矢量，生成波束宽度为所述预先设定的波束宽度，并且波束主瓣指向角为所述指定角度的广播权值。

Images