CN102223213B - 一种信号发送方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种信号发送方法，包括：对输入信号进行空时分集SFBC处理，得到至少两路SFBC信号；将所述SFBC信号映射到至少两个半功率角为65度的天线通道，所述天线通道与所述SFBC信号一一对应；通过所述天线通道发送映射到所述天线通道的SFBC信号。本发明实施例可以提高天线辐射效率和功率利用率。本发明实施例同样公开了一种应用上述方法的装置。

Description

一种信号发送方法和装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种信号发送方法和装置。
背景技术
随着通信网络的发展，蜂窝无线通信网络通常采用扇区覆盖形式，在一个基站站点中放置三幅独立的定向天线，每幅天线分别覆盖120度，实现360度全向覆盖，如图1所示。此外，相邻两个扇区间设置有一定的覆盖交叠区域，以实现用户运动过程中的正常切换，该交叠区域受天线覆盖角度的影响，必须综合考虑切换过程时间以及切换频度进行合理设置。
根据工程实践，当天线设计中的每扇区天线的半功率角(也称单元波束宽度)为65度时，可以满足120度的覆盖范围和边缘交叠区域覆盖，如图2所示。其中，天线半功率角特性是指天线辐射方向图上信号强度降低到为主瓣最强信号功率一半时的角度，即在65度两侧边缘处，天线辐射功率为主瓣功率的一半；随着角度进一步向120度扩展，辐射功率会继续降低，直至在120边缘左右处功率达到最低。
目前，2G(2nd Generation，第二代移动通信技术)和3G(3rd Generation，第三代移动通信技术)网络中均基于上述65度半功率角进行天线设计和网络规划优化。其中，GSM(Global System for Mobile communications，全球移动通讯***)、WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址)和CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址)2000等***中每扇区天线采用单根天线通道实现，在天线设计中，只需保证该天线通道的半功率角特性为65度即可满足要求。
而在TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division MultipleAccess，时分同步码分多址)等多天线***中，每扇区天线由多个天线通道组成(如TD-SCDMA智能天线为8个通道)，其中，单个天线通道的半功率角宽度一般为90～100度左右，天线整体的半功率角特性由8个通道的半功率角特性组合形成。
为保证天线整体的半功率角为65度，现有技术通常对8个通道天线进行波束赋型，即通过对8个通道发射的信号分别乘上适当的权值系数(包括幅度系数和相位系数)，使得8个通道信号在空口上叠加后具备65度的半功率角特性，如图3所示。
为保证天线的整体特性为65度半功率角，需设置上述8个通道的权值系数。具体地，通过专门仿真对不同厂商、不同批次天线分别进行仿真计算，得到相应天线的权值系数，在实际应用中还需通过基站后台输入该权值系数，并在基站主设备上将该系数与相应通道的发射信号加权。
此外，由于天线在制造、出厂、运输和安装等过程中可能导致天线的多个通道间出现不一致，即产生不同的幅度和相位差异，且随着长期运行时间的增加，由于器件老化等自身特性也会带不一致性，导致设置的权值系数失效，无法产生预期的65度半功率天线辐射特性。因此，需要在天线内部增加校准网络，并通过与RRU(Radio Remote Unit，射频拉远模块)和BBU(BuildingBaseband Unite，室内基带处理单元)的配合进行周期性的校准，得出不同通道的幅度和相位差异，以修正权值系数，通过校准保证8个天线通道的物理特性完全一致。如图4a、4b所示，为天线内部各通道单元组成及校准网络结构示意图。
发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下缺陷：
一方面，现有技术需要对现网中大量不同批次的天线分别计算、设置和存储权值系数，计算复杂，工作量繁琐且容易配置出错；此外，天线特性需通过基站主设备来补偿，模糊了主设备和天线之间的分界面，增加了主设备侧的功能要求，在发生故障时难以准确定位问题原因。同一厂商的基站主设备在不同区域应用时，可能搭配不同天线厂商的天线使用，即要求同一主设备还需维护不同类型天线的权值系数，增加了网络优化和规划复杂程度，且容易匹配出错；另外，权值赋型通常会要求中间天线以大功率发射广播信号，两侧天线以小功率发射信号，以使得辐射广播信号的主瓣信号增强并降低整体半功率角宽度，导致边缘两侧天线通道的辐射效率低，功率利用率较低。
另一方面，现有技术在天线内部设计校准网络实现整个通道的校准，由于天线内部均为无源器件，校准网络本身精度有限，其自身也存在一定程度的误差，无法完全实现65度半功率角特性。
发明内容
本发明实施例提供了一种信号发送方法和装置，用于提高天线辐射效率。
本发明实施例提供了一种信号发送方法，包括：
对输入信号进行空时分集SFBC处理，得到至少两路SFBC信号；
将所述SFBC信号映射到至少两个半功率角为65度的天线通道，所述天线通道与所述SFBC信号一一对应；
通过所述天线通道发送映射到所述天线通道的SFBC信号。
本发明实施例提供了一种天线装置，包括：
信号处理单元，用于对输入信号进行SFBC处理，得到至少两路SFBC信号，将所述SFBC信号映射到至少两个半功率角为65度的天线通道，所述天线通道与所述SFBC信号一一对应；
天线阵列单元，包括至少两个半功率角为65度的天线通道，用于将所述信号处理单元映射到半功率角为65度的天线通道的SFBC信号进行发送。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：本发明实施例中每个天线通道发射的信号均呈现65度的半功率角，在自由空间上线性叠加后仍保持为65度的半功率角，无需设置权值系数和通道间校准，节省了校准网络，且提升了天线边缘两侧的辐射效率和功率利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的基站扇区示意图；
图2为现有技术中的扇区覆盖角度示意图；
图3为现有技术中的波束赋型示意图；
图4a为现有技术中的天线各通道单元组成示意图；
图4b为现有技术中的校准网络结构示意图；
图5为本发明实施例一中的信号发送方法流程图；
图6为本发明实施例二中的天线广播示意图；
图7为本发明实施例二中的信号发送方法流程图；
图8为本发明实施例二中的最大比合并接收方案示意图；
图9为本发明实施例三中的天线广播示意图；
图10为本发明实施例三中的信号发送方法流程图；
图11为本发明实施例四中的天线广播示意图；
图12为本发明实施例四中的天线结构示意图；
图13为本发明实施例四中的信号发送方法流程图；
图14为本发明实施例五中的一种天线装置结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供的技术方案中，提出一种全部或部分天线通道的半功率角为65度的天线，保持天线通道间距、天线尺寸以及其他指标特性不变，对输入信号进行SFBC(Space Frequency Block Code，空时分集)处理，将得到的SFBC信号映射到半功率角为65度的天线通道，通过该天线通道发送SFBC信号。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图5所示，为本发明实施例一中的信号发送方法流程图，包括以下步骤：
步骤501，对输入信号进行空时分集SFBC处理，得到至少两路SFBC信号。
具体地，半功率角为65度的天线通道的个数为2个时，可以对输入信号分别进行2天线SFBC处理，得到2路SFBC信号；半功率角为65度的天线通道的个数为4个时，可以对输入信号分别进行4天线SFBC处理，得到4路SFBC信号。
步骤502，将SFBC信号映射到至少两个半功率角为65度的天线通道，该天线通道与SFBC信号一一对应。
具体地，半功率角为65度的天线通道的个数为2个时，可以将通过步骤501得到的2路SFBC信号映射到2个不相关的半功率角为65度的天线通道；半功率角为65度的天线通道的个数为4个时，可以将通过步骤501得到的4路SFBC信号分别映射到两列天线通道，每列天线通道包括2个不相关的半功率角为65度的天线通道。
需要说明的是，当半功率角为65度的天线通道的个数为8个时，还可以对输入信号进行频带分段，得到至少两路频段带宽相等的分段信号，并对该分段信号分别进行2天线SFBC处理或4天线SFBC处理，得到至少四路SFBC信号。具体地，可以将输入信号分为4路频段带宽相等的分段信号；对该4路频段带宽相等的分段信号分别进行2天线SFBC处理，得到8路SFBC信号；将所述8路SFBC信号分为两组，每组包含4路SFBC信号，且由同一路分段信号得到的2路SFBC信号分别位于不同组内；将各组内的4路SFBC信号分别映射到相同极化方向的4个半功率角为65度的天线通道，且每个天线通道对应1路SFBC信号。
步骤503，通过天线通道发送映射到该天线通道的SFBC信号。
本发明实施例中每个天线通道发射的信号均呈现65度的半功率角，在自由空间上线性叠加后仍保持为65度的半功率角，无需设置权值系数和通道间校准，节省了校准网络，且提升了天线边缘两侧的辐射效率和功率利用率。
本发明实施例中的信号发送方法可应用于部分天线通道的半功率角为65度的智能天线。当***采用2天线的SFBC发射广播信号时，需要两个半功率角为65度的天线通道，但要求两个天线通道不相关。目前，8通道智能天线一般由4列构成，每列为两个双极化天线通道组成，两个天线通道极化方向垂直，互不相关，因此，可以任选一列中的两个双极化天线通道实现65度半功率角，供发射广播信号，其他三列仍保持90度。如图6所示，该智能天线包括8个天线通道，其中，2个天线通道的半功率角为65度，6个天线通道的半功率角为90度。
如图7所示，为本发明实施例二中的信号发送方法流程图，具体包括以下步骤：
步骤701，基站对输入信号分别进行2天线SFBC处理，得到2路SFBC信号。
具体地，基站可以将输入信号中的调制符号两两分组，将每组内的两个调制符号x1和x2同时输入空时编码器，按照下面的方式进行编码：
X = x 1 x 2 - x 2 * x 1 *
其中，X为经过SFBC处理后的输入信号，x1和x2为分别为输入信号的子载波，*表示信号的共轭转置，{x1 -x2 *}和{x2 x1 *}分别为得到的2路SFBC信号。
步骤702，基站将2路SFBC信号分别映射到2个半功率角为65度的天线通道，并通过该天线通道发送SFBC信号。
具体地，基站可以经过编码后的四个符号{x1 x2 -x2 * x1 *}以两个符号周期Ts的时间分别从两根发送天线发送出去。在第一个符号周期，即在时刻t，符号x1，x2分别从发送天线1和发送天线2上同时发送出去；在第二个符号周期，即在时刻t+Ts，符号-x2 *和x1 *分别从发送天线1和发送天线2中发送出去。
步骤703，终端接收SFBC信号，并从SFBC信号中解调出有用信号。
具体地，如图8所示，终端可以采用最大比合并接收方案，通过估计出的h1和h2解调出原始发射信号。其中，h1和h2为基站发射的原始数据到终端接收数据中间经历的所有信道总的特性，包括RRU发射通道、天线通道、空中无线接口和终端射频接收模块的传播特性，可以采用不同的训练序列(基站发送与终端事先约定的统一数据)进行准确估算，因此，无需通道校准保证h1和h2一致，RRU发射通道和天线通道的误差也不会影响估计h1或h2的准确性，h1和h2相当于两个独立的65度半功率覆盖信号，终端独立接收SFBC信号并能够准确解调出有用信号。
本发明实施例中每个天线通道发射的信号均呈现65度的半功率角，在自由空间上线性叠加后仍保持为65度的半功率角，无需设置权值系数和通道间校准，节省了校准网络，且提升了天线边缘两侧的辐射效率和功率利用率。
当***采用4天线的SFBC发射广播信号时，需要4个半功率角为65度的天线通道。可以分别选取智能天线中位于两边的两列双极化天线通道实现65度半功率角，由于两列天线通道相距较远，相关性很小，且同一列的两根天线通道通过双极化实现不相关性，因此可以满足广播发射需求。此外，在距离满足不相关要求的前提下，也可选取第1、3列或第2、4列的两列天线通道组成4天线的SFBC发射广播信号。如图9所示，该智能天线包括8个天线通道，其中，第1、4列的4个天线通道的半功率角为65度，第2、3列的4个天线通道的半功率角为90度。
如图10所示，为本发明实施例三中的信号发送方法流程图，具体包括以下步骤：
步骤1001，基站对输入信号分别进行4天线SFBC处理，得到4路SFBC信号。
步骤1002，基站将4路SFBC信号分别映射到4个半功率角为65度的天线通道，并通过该天线通道发送SFBC信号。
步骤1003，终端接收SFBC信号，并从SFBC信号中解调出有用信号。
本发明实施例中每个天线通道发射的信号均呈现65度的半功率角，在自由空间上线性叠加后仍保持为65度的半功率角，无需设置权值系数和通道间校准，节省了校准网络，且提升了天线边缘两侧的辐射效率和功率利用率。
本发明实施例中的信号发送方法还可以应用于所有天线通道的半功率角均为65度的智能天线，如图11所示，该智能天线包括8个天线通道，且每个天线通道的半功率角均为65度。基于上述天线型态，可以根据相关性强弱将上述8个天线通道分成两组，每组内的四个天线通道为相同极化方向，两组天线通道极化方向相互垂直，相关性低。每组内的四个天线通道可等效于一个天线通道，且组内的不同天线通道发送不同频段带宽的SFBC信号。采用独立的65度半功率角天线通道组成的智能天线，天线通道内部无需校准网络及外部校准端口和线缆，天线整体结构如图12所示。
如图13所示，为本发明实施例四中的信号发送方法流程图，具体包括以下步骤：
步骤1301，基站根据频段带宽对输入信号进行频带分段，得到4路频段带宽相等的分段信号。
例如，当输入信号为20MHz带宽时，基站得到的分段信号可以为4路5MHz带宽的信号。
步骤1302，基站对4路频段带宽相等的分段信号分别进行2天线SFBC处理，得到8路SFBC信号。
步骤1303，基站将8路SFBC信号分为两组，每组包含4路SFBC信号，且根据同一路分段信号得到的SFBC信号不在同一组内。
步骤1304，基站将各组内的4路SFBC信号分别映射到相同极化方向的4个半功率角为65度的天线通道，且每个天线通道对应1路SFBC信号。
步骤1305，基站通过半功率角为65度的天线通道发送SFBC信号。
步骤1306，终端接收SFBC信号，并从SFBC信号中解调出有用信号。
本发明实施例中每个天线通道发射的信号均呈现65度的半功率角，在自由空间上线性叠加后仍保持为65度的半功率角，无需设置权值系数和通道间校准，节省了校准网络，且提升了天线边缘两侧的辐射效率和功率利用率。
本发明实施例在上述实施方式中提供了信号发送方法和多种应用场景，相应地，本发明实施例还提供了应用上述信号发送方法的装置。
如图14所示，为本发明实施例五中的一种天线装置结构示意图，包括：
信号处理单元1410，用于对输入信号进行SFBC处理，得到至少两路SFBC信号，将该SFBC信号映射到至少两个半功率角为65度的天线通道，该天线通道与SFBC信号一一对应。
上述信号处理单元1410，具体用于对所述输入信号进行频带分段，得到至少两路频段带宽相等的分段信号，对所述分段信号分别进行2天线SFBC处理或4天线SFBC处理，得到至少四路SFBC信号。
天线阵列单元1420，包括至少两个半功率角为65度的天线通道，用于将信号处理单元1410映射到半功率角为65度的天线通道的SFBC信号进行发送。
其中，上述天线阵列单元1420可以包括2个半功率角为65度的天线通道；相应地，上述信号处理单元1410，具体用于对所述输入信号分别进行2天线SFBC处理，得到2路SFBC信号，将所述2路SFBC信号映射到2个不相关的半功率角为65度的天线通道。
上述天线阵列单元1420还可以包括4个半功率角为65度的天线通道；相应地，上述信号处理单元1410，具体用于对所述输入信号分别进行4天线SFBC处理，得到4路SFBC信号，将所述4路SFBC信号分别映射到两列天线通道，每列天线通道包括2个不相关的半功率角为65度的天线通道。
上述天线阵列单元1420还可以包括8个半功率角为65度的天线通道；相应地，上述信号处理单元1410，具体用于将所述输入信号分为4路频段带宽相等的分段信号，对所述4路频段带宽相等的分段信号分别进行2天线SFBC处理，得到8路SFBC信号；将所述8路SFBC信号分为两组，每组包含4路SFBC信号，且由同一路分段信号得到的SFBC信号分别位于不同组内；将各组内的4路SFBC信号分别映射到相同极化方向的4个半功率角为65度的天线通道，且每个天线通道对应1路SFBC信号。
本发明实施例中每个天线通道发射的信号均呈现65度的半功率角，在自由空间上线性叠加后仍保持为65度的半功率角，无需设置权值系数和通道间校准，节省了校准网络，且提升了天线边缘两侧的辐射效率和功率利用率。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的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终端设备(可以是手机，个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以集成于一体，也可以分离部署；可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种信号发送方法，其特征在于，包括：
对输入信号进行空时分集SFBC处理，得到至少两路SFBC的广播信号；
将所述SFBC的广播信号映射到至少两个半功率角为65度的天线通道，所述天线通道与所述SFBC的广播信号一一对应；
通过所述天线通道发送映射到所述天线通道的SFBC的广播信号；
其中，所述SFBC的广播信号由终端通过估计出的h1和h2解调，所述h1和所述h2由不同的训练序列进行估算，所述训练序列为基站发送的与所述终端事先约定的统一数据；其中，h1和h2为基站发射的原始数据到终端接收数据中间经历的所有信道总的特性。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对输入信号进行SFBC处理之前，还包括：
对所述输入信号进行频带分段，得到至少两路频段带宽相等的分段信号；
所述对输入信号进行SFBC处理，得到至少两路SFBC的广播信号，包括：对所述分段信号分别进行2天线SFBC处理或4天线SFBC处理，得到至少四路SFBC的广播信号。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述半功率角为65度的天线通道的个数为8个时，根据频段带宽对所述输入信号进行频带分段，包括：
将所述输入信号分为4路频段带宽相等的分段信号；
所述对分段信号分别进行2天线SFBC处理，得到至少四路SFBC的广播信号，包括：
对所述4路频段带宽相等的分段信号分别进行2天线SFBC处理，得到8路SFBC的广播信号；将所述8路SFBC的广播信号分为两组，每组包含4路SFBC的广播信号，且由同一路分段信号得到的2路SFBC的广播信号分别位于不同组内；
所述将SFBC的广播信号映射到至少两个半功率角为65度的天线通道，包括：
将各组内的4路SFBC的广播信号分别映射到相同极化方向的4个半功率角为65度的天线通道，且每个天线通道对应1路SFBC的广播信号。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半功率角为65度的天线通道的个数为2个时，所述对输入信号进行SFBC处理，得到至少两路SFBC的广播信号，包括：
对所述输入信号分别进行2天线SFBC处理，得到2路SFBC的广播信号；
所述将SFBC的广播信号映射到至少两个半功率角为65度的天线通道，包括：
将所述2路SFBC的广播信号映射到2个不相关的半功率角为65度的天线通道。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半功率角为65度的天线通道的个数为4个时，所述对输入信号进行SFBC处理，得到至少两路SFBC的广播信号，包括：
对所述输入信号分别进行4天线SFBC处理，得到4路SFBC的广播信号；
所述将SFBC的广播信号映射到至少两个半功率角为65度的天线通道，包括：
将所述4路SFBC的广播信号分别映射到两列天线通道，每列天线通道包括2个不相关的半功率角为65度的天线通道。
6.一种天线装置，其特征在于，包括：
信号处理单元，用于对输入信号进行SFBC处理，得到至少两路SFBC的广播信号，将所述SFBC的广播信号映射到至少两个半功率角为65度的天线通道，所述天线通道与所述SFBC的广播信号一一对应；
天线阵列单元，包括至少两个半功率角为65度的天线通道，用于将所述信号处理单元映射到半功率角为65度的天线通道的SFBC的广播信号进行发送；
其中，所述SFBC的广播信号由终端通过估计出的h1和h2解调，所述h1和所述h2由不同的训练序列进行估算，所述训练序列为基站发送的与所述终端事先约定的统一数据；其中，h1和h2为基站发射的原始数据到终端接收数据中间经历的所有信道总的特性。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述信号处理单元，具体用于对所述输入信号进行频带分段，得到至少两路频段带宽相等的分段信号，对所述分段信号分别进行2天线SFBC处理或4天线SFBC处理，得到至少四路SFBC的广播信号。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述天线阵列单元包括8个半功率角为65度的天线通道；
所述信号处理单元，具体用于将所述输入信号分为4路频段带宽相等的分段信号，对所述4路频段带宽相等的分段信号分别进行2天线SFBC处理，得到8路SFBC的广播信号；将所述8路SFBC的广播信号分为两组，每组包含4路SFBC的广播信号，且由同一路分段信号得到的SFBC的广播信号分别位于不同组内；将各组内的4路SFBC的广播信号分别映射到相同极化方向的4个半功率角为65度的天线通道，且每个天线通道对应1路SFBC的广播信号。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述天线阵列单元包括2个半功率角为65度的天线通道；
所述信号处理单元，具体用于对所述输入信号分别进行2天线SFBC处理，得到2路SFBC的广播信号，将所述2路SFBC的广播信号映射到2个不相关的半功率角为65度的天线通道。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述天线阵列单元包括4个半功率角为65度的天线通道；
所述信号处理单元，具体用于对所述输入信号分别进行4天线SFBC处理，得到4路SFBC的广播信号，将所述4路SFBC的广播信号分别映射到两列天线通道，每列天线通道包括2个不相关的半功率角为65度的天线通道。
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