CN104469803B - 一种垂直波束调整方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种垂直波束调整方法及装置，包括：根据用户设备的上行信号，利用基站所属天线的导向矢量确定所述用户设备在垂直方向上的到达角度；根据所述到达角度确定第一赋形矢量，以及将基站所属的天线在特定电下倾角度下对应的赋形矢量，作为第二赋形矢量；将所述第一赋形矢量和所述第二赋形矢量的乘积作为所述用户设备的垂直波束赋形矢量，利用所述垂直波束赋形矢量对所述用户设备的垂直波束进行调整。本发明通过利用第二赋形矢量对第一赋形矢量进行修正，通过利用修正后的赋形矢量对用户设备的垂直波束进行调整，从而减轻了旁瓣过大的问题，抑制了小区间的干扰。

Description

一种垂直波束调整方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种垂直波束调整方法及装置。
背景技术
随着无线通信技术的发展，3D-MIMO（Multiple-Input Multiple-Out-put，多入多出）技术作为一项物理层增强技术，已得到越来越广泛的重视。其中，3GPP等标准化组织已经对该技术进行初步的研究，并在该技术的应用场景等方面做了详细的讨论。3D-MIMO技术的核心就是增加了垂直方向的赋形，从而能针对UE（User Experience，用户体验）动态的调整下倾角度，以增强UE的接收信号强度，并且与干扰协调结束相结合，降低邻区干扰。
目前，利用UE的导向矢量作为赋形矢量对用户的垂直波束进行调整。然而，利用目前的调整方法对用户的垂直波束进行调整，当在下倾角度较大时存在旁瓣过大的问题，从而造成小区间的干扰。
发明内容
（一）解决的技术问题
本发明解决的技术问题是：如何提供一种垂直波束调整方法及装置，解决旁瓣过高而造成小区间干扰的问题。
（二）技术方案
本发明实施例提供了一种垂直波束调整方法，包括：
根据用户设备的上行信号，利用基站所属天线的导向矢量确定所述用户设备在垂直方向上的到达角度；
根据所述到达角度确定第一赋形矢量；
将基站所属天线在特定电下倾角度下对应的赋形矢量，作为第二赋形矢量；
将所述第一赋形矢量和所述第二赋形矢量的乘积作为所述用户设备的垂直波束赋形矢量，利用所述垂直波束赋形矢量对所述用户设备的垂直波束进行调整。
优选地，所述根据所述到达角度确定第一赋形矢量，具体包括：
将所述到达角度与预设角度进行比较；
当所述到达角度大于所述预设角度时，则将所述预设角度对应的导向矢量作为第一赋形矢量；
当所述到达角度小于所述预设角度时，则将所述到达角度对应的导向矢量作为第一赋形矢量。
优选地，所述预设角度为20度。
优选地，所述到达角度为-30度～30度。
优选地，所述下倾角度为0度。
优选地，所述根据用户设备的上行信号，利用基站所属天线的导向矢量确定所述用户设备在垂直方向上的到达角度，具体包括：
根据所述基站所属天线的导向矢量，进行用户设备的上行频域信道估计；
将所述上行频域信道估计在频域方向求平均，得到平均信道估计；
根据所述基站所属天线的导向矢量和所述平均信道估计计算用户设备在垂直方向上每个角度的功率值；
选择令所述功率值最大时对应的角度，得到到达角度。
本发明实时例还提供了一种垂直波束调整装置，包括：
计算模块，用于根据用户设备的上行信号并利用基站所属天线的导向矢量确定所述用户设备在垂直方向上的到达角度，将所述到达角度传输给第一赋形矢量模块；
第一赋形矢量模块，用于根据所述到达角度确定第一赋形矢量，将所述第一赋形矢量传输给调整模块；
第二赋形矢量模块，用于将基站所属天线在电下倾角度下对应的赋形矢量作为第二赋形矢量，将所述第二赋形矢量传输给所述调整模块；
所述调整模块，用于将所述第一赋形矢量模块得到的所述第一赋形矢量和所述第二赋形矢量模块得到的所述第二赋形矢量的乘积作为所述用户设备的垂直波束赋形矢量，利用所述垂直波束赋形矢量对所述用户设备进行调整。
优选地，所述装置还包括：比较模块，其中，
所述计算模块进一步将到达角度传输给比较模块；
所述比较模块，用于将所述到达角度与预设角度进行比较，将比较结果传输给第一赋形矢量模块；
第一赋形矢量模块，用于当所述到达角度大于所述预设角度时，则将所述预设角度对应的导向矢量作为第一赋形矢量；当所述到达角度小于所述预设角度时，则将所述到达角度对应的导向矢量作为第一赋形矢量。
优选地，
所述第二赋形矢量模块，还用于将所述基站所属天线在电下倾角度为0时对应的赋形矢量作为第二赋形矢量。
优选地，所述装置还包括：
估计模块，用于根据所述基站所属天线的导向矢量，进行用户设备的上行频域信道估计，并将上行频域信道估计发送给计算模块；
所述计算模块，用于将所述上行频域信道估计在频域方向求平均，得到平均信道估计，并用于根据所述基站所属天线的导向矢量和所述平均信道估计计算用户设备在垂直方向上每个角度的功率值，并将计算得到的用户设备在垂直方向上每个角度的功率值发送给选择模块；
所述选择模块，用于选择令所述功率值最大时对应的角度，得到到达角度。
（三）有益效果
本发明实施例通过提供一种垂直波束调整方法及装置，通过利用用户设备的导向矢量确定的用户设备在垂直方向上的到达角度来确定第一赋形矢量，并利用基站所属的天线在特定电下倾角度下对应的赋形矢量作为第二赋形矢量，利用该第二赋形矢量对第一赋形矢量进行修正，通过利用修正后的赋形矢量对用户设备的垂直波束进行调整，从而减轻了旁瓣过高的问题，抑制了小区间的干扰。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的方法流程图；
图2是本发明实施例2提供的方法流程图；
图3是本发明实施例2提供的当到达角度为16度时与现有技术的辐射能力对照示意图；
图4是本发明实施例3提供的装置结构示意图。
具体实施方式
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
实施例1：
为了解决现有技术中提出的问题，本发明实施例提供了一种垂直波束调整方法，该方法的流程图如图1所示，该方法包括：
步骤S1：根据用户设备的上行信号，利用基站所属天线的导向矢量确定所述用户设备在垂直方向上的到达角度；
步骤S2：根据所述到达角度确定第一赋形矢量；
步骤S3：将基站所属天线在特定电下倾角度下对应的赋形矢量，作为第二赋形矢量；
步骤S4：将所述第一赋形矢量和所述第二赋形矢量的乘积作为所述用户设备的垂直波束赋形矢量，利用所述垂直波束赋形矢量对所述用户设备的垂直波束进行调整。
本发明实施例通过利用基站所属天线的导向矢量确定的用户设备在垂直方向上的到达角度来确定第一赋形矢量，并利用基站所属的天线在特定电下倾角度下对应的赋形矢量作为第二赋形矢量，利用该第二赋形矢量对第一赋形矢量进行修正，通过利用修正后的赋形矢量对用户设备的垂直波束进行调整，从而减轻了旁瓣过高的问题，抑制了小区间的干扰。
当得到所述用户设备在垂直方向上的到达角度后，如果直接将该到达角度对应的导向矢量作为赋形矢量，则当主瓣对准时，在该主瓣对应的下倾角度的对称位置处可能会出现上旁瓣过高，通过将到达角度与预设角度进行比较，从而将较小的角度对应的导向矢量作为第一赋形矢量，抑制了在对称位置处出现上旁瓣过高的问题。
通过历史的经验总结得到预设角度的为20度，从而抑制了在对称位置处出现上旁瓣过高的问题。
由于当在下倾角度为60度时该主瓣正常，且该主瓣的对称位置处可能会出现上旁瓣过高，因此将确定得到的到达角度为-30度～30度时主瓣或旁瓣正常，因此仅仅在后续的轮询过程中，只轮询-30度～30度的范围即可，从而抑制了旁瓣过高问题，以及降低了计算复杂度。
用户设备所属天线的下倾角度为0时，则只需将用户设备的导向矢量确定得到的到达角度来确定第一赋形矢量即可，降低了计算复杂度。
实施例2：
根据上述描述，本发明实施例还提供了一种垂直波束调整方法，为上述实施例1的详细方法，如图2所示，该方法包括：
步骤101：eNoedB（演进型Node B）根据用户设备的上行信号，利用基站所属天线的导向矢量确定所述用户设备在垂直方向上的到达角度；
其中，当用户设备与天线的角度不同时，则该用户设备对应的导向矢量不同，因此每一个到达角度（AOA，Angle of Arrival）对应一个导向矢量。
在本发明实施例中，利用基站所属天线的导向矢量确定该用户设备在垂直方向上的到达角度的方法，包括两种方式，其中，
方式1：
A1、假定上行信道响应为Hl，则将空间相关矩阵记为：
其中，l表示第l个用户，Hl′表示矩阵Hl的共轭转置；
A2、定义导向矢量为：α(θ)=exp[j*k*d*(N-1)*cos(θ)]；
其中θ为角度，k为波数，k=2πf/c，d为阵元间距，N为天线单元数；
A3、计算每个角度θ的功率值：
A4、选择P(θ)的最大值所对应的θ值，即为用户设备的AOA的值。
方式2：
B1、eNodeB计算用户设备的上行频域信道估计Hk×N；
其中，k表示子载波数目，N表示天线单元数；
B2、将4个资源块内的Hk×m在频域方向进行求平均，得到平均信道估计H1×m；
B3、根据所述基站所属天线的导向矢量和所述平均信道估计计算用户设备在垂直方向上每个角度的功率值，
B4、选择令所述功率值最大时对应的角度，得到到达角度。
步骤102：根据历史经验设定一个预设角度；
其中，该预设角度与天线单元辐射以及天线挂高相关，根据历史经验得出该预设角度θ为20度。
在本发明实施例中，由于当主瓣对准时，在该主瓣对应的下倾角度的对称位置处可能会出现上旁瓣过高，因此，将该预设角度设定为20度，从而抑制了在对称位置处出现上旁瓣过高的问题。
步骤103：将步骤101中得到的到达角度与步骤102中的预设角度进行比较，当所述到达角度大于所述预设角度时，则将所述预设角度对应的导向矢量作为第一赋形矢量w1；当所述到达角度小于所述预设角度时，则将所述到达角度对应的导向矢量作为第一赋形矢量；
其中，由于直接将到达角度对应的导向矢量作为赋形矢量，则会发生当主瓣对准时，在该主瓣对应的下倾角度的对称位置处可能会出现上旁瓣过高问题，在本发明实施例中，通过将到达角度与预设角度进行比较，从而将较小的角度对应的导向矢量作为第一赋形矢量，抑制了在对称位置处出现上旁瓣过高的问题。
步骤104：将基站所属天线在特定电下倾角度下对应的赋形矢量，作为第二赋形矢量w2；
其中，该基站所属天线在电下倾角度下对应的赋形矢量的范围为0度～9度，该下倾角度一般为0度、3度、6度和9度时对应的导向矢量，该天线厂商在提供该参数时，考虑了上旁瓣以及零点填充的要求，当该下倾角度为0度时，则只需将基站所属天线的导向矢量确定得到的到达角度来确定第一赋形矢量即可，降低了计算复杂度，并通过该第二赋形矢量保证了上旁瓣以及零点填充的要求。
在本发明实施例中，上述步骤103和步骤104的顺序可以打乱。
步骤105：将所述第一赋形矢量和所述第二赋形矢量的乘积作为所述用户设备的垂直波束赋形矢量，利用所述垂直波束赋形矢量对所述用户设备的垂直波束进行调整。
在本发明实施例中，利用第二赋形矢量对第一赋形矢量进行修正，通过利用修正后的赋形矢量对用户设备的垂直波束进行调整，从而减轻了旁瓣过大的问题，抑制了小区间的干扰。
其中，由于用户设备与天线的垂直方向包括的角度为-180度～180度，因此设定利用用户设备的导向矢量确定得到的用户设备在垂直方向上的到达角度为-180度～180度，保证了到达角度的完整性。
例如，当在下倾角度为60度时该主瓣正常，且该主瓣的对称位置处可能会出现上旁瓣过高，因此将确定得到的到达角度为-30度～30度时主瓣或旁瓣正常，因此仅仅在后续的轮询过程中，只轮询-30度～30度的范围即可，从而抑制了旁瓣过高问题，以及降低了计算复杂度。
通过上述方法对用户设备的垂直波束进行调整后，得到的辐射能力与现有技术的辐射能力对照示意图，如图3所示，以下倾角度为16度为例，且该图为到达角度为-180～180度示意图，通过该图可以看出，通过本发明实施例提供的方法得到的辐射能力曲线的上旁瓣明显比现有技术方案得到的曲线的上旁瓣低。
本发明实施例通过利用基站所属天线的导向矢量确定的用户设备在垂直方向上的到达角度来确定第一赋形矢量，并利用基站所属的天线在下倾角度为0时对应的导向矢量作为第二赋形矢量，利用该第二赋形矢量对第一赋形矢量进行修正，通过利用修正后的赋形矢量对用户设备的垂直波束进行调整，从而减轻了旁瓣过大的问题，抑制了小区间的干扰。
实施例:3：
本发明实施例提供了一种垂直波束调整装置，如图4所示，该装置包括：
计算模块201，用于根据用户设备的上行信号并利用基站所属天线的导向矢量确定所述用户设备在垂直方向上的到达角度，将所述到达角度传输给第一赋形矢量模块；
第一赋形矢量模块202，用于根据所述到达角度确定第一赋形矢量，将所述第一赋形矢量传输给调整模块；
第二赋形矢量模块203，用于将基站所属天线在电下倾角度为0时对应的赋形矢量作为第二赋形矢量，将所述第二赋形矢量传输给所述调整模块；
调整模块204，用于将所述第一赋形矢量模块得到的所述第一赋形矢量和所述第二赋形矢量模块得到的所述第二赋形矢量的乘积作为所述用户设备的垂直波束赋形矢量，利用所述垂直波束赋形矢量对所述用户设备进行调整。
进一步的，所述装置还包括：比较模块，其中，
比较模块，用于将所述到达角度与预设角度进行比较；
第一赋形矢量模块，用于当所述到达角度大于所述预设角度时，则将所述预设角度对应的导向矢量作为第一赋形矢量；当所述到达角度小于所述预设角度时，则将所述到达角度对应的导向矢量作为第一赋形矢量。
进一步的，所述第二赋形矢量模块，还用于将所述基站所属天线在电下倾角度为0时对应的赋形矢量作为第二赋形矢量。
进一步的，所述装置还包括：
估计模块，用于根据所述基站所属天线的导向矢量，进行用户设备的上行频域信道估计，并将上行频域信道估计发送给计算模块；
所述计算模块，用于将所述上行频域信道估计在频域方向求平均，得到平均信道估计，并用于根据所述用户设备的导向矢量和所述平均信道估计计算用户设备在垂直方向上每个角度的功率值，并将计算得到的用户设备在垂直方向上每个角度的功率值发送给选择模块；
所述选择模块，用于选择令所述功率值最大时对应的角度，得到到达角度。
本发明实施例通过提供通过一种垂直波束调整装置，通过计算模块利用基站所属天线的导向矢量确定的用户设备在垂直方向上的到达角度来确定第一赋形矢量，第二赋形矢量模块利用基站所属天线所属的天线在下倾角度下对应的导向矢量作为第二赋形矢量，利用该第二赋形矢量对第一赋形矢量进行修正，通过调整模块利用修正后的赋形矢量对用户设备的垂直波束进行调整，从而减轻了旁瓣过大的问题，抑制了小区间的干扰。
对于上述的垂直波束调整装置，该装置设置于基站中。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (8)

1.一种垂直波束调整方法，其特征在于，包括：
根据用户设备的上行信号，利用基站所属天线的导向矢量确定所述用户设备在垂直方向上的到达角度；
根据所述到达角度确定第一赋形矢量；
将基站所属天线在特定电下倾角度下对应的赋形矢量，作为第二赋形矢量，所述特定电下倾角的取值范围为0度～9度；
将所述第一赋形矢量和所述第二赋形矢量的乘积作为所述用户设备的垂直波束赋形矢量，利用所述垂直波束赋形矢量对所述用户设备的垂直波束进行调整；
其中，所述根据用户设备的上行信号，利用基站所属天线的导向矢量确定所述用户设备在垂直方向上的到达角度，具体包括：
根据所述基站所属天线的导向矢量，进行用户设备的上行频域信道估计；
将所述上行频域信道估计在频域方向求平均，得到平均信道估计；
根据所述基站所属天线的导向矢量和所述平均信道估计计算用户设备在垂直方向上每个角度的功率值；
选择令所述功率值最大时对应的角度，得到到达角度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述到达角度确定第一赋形矢量，具体包括：
将所述到达角度与预设角度进行比较；
当所述到达角度大于所述预设角度时，则将所述预设角度对应的导向矢量作为第一赋形矢量；
当所述到达角度小于所述预设角度时，则将所述到达角度对应的导向矢量作为第一赋形矢量。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设角度为20度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述到达角度为-30度～30度。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述下倾角度为0度。
6.一种垂直波束调整装置，其特征在于，包括：
计算模块，用于根据用户设备的上行信号并利用基站所属天线的导向矢量确定所述用户设备在垂直方向上的到达角度，将所述到达角度传输给第一赋形矢量模块；
第一赋形矢量模块，用于根据所述到达角度确定第一赋形矢量，将所述第一赋形矢量传输给调整模块；
第二赋形矢量模块，用于将基站所属天线在电下倾角度下对应的赋形矢量作为第二赋形矢量，将所述第二赋形矢量传输给所述调整模块；
所述调整模块，用于将所述第一赋形矢量模块得到的所述第一赋形矢量和所述第二赋形矢量模块得到的所述第二赋形矢量的乘积作为所述用户设备的垂直波束赋形矢量，利用所述垂直波束赋形矢量对所述用户设备进行调整；
其中，所述计算模块具体用于根据所述基站所属天线的导向矢量，进行用户设备的上行频域信道估计；将所述上行频域信道估计在频域方向求平均，得到平均信道估计；并用于根据所述基站所属天线的导向矢量和所述平均信道估计计算用户设备在垂直方向上每个角度的功率值；选择令所述功率值最大时对应的角度，得到到达角度。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：比较模块，其中，
所述计算模块进一步将到达角度传输给比较模块；
所述比较模块，用于将所述到达角度与预设角度进行比较，将比较结果传输给第一赋形矢量模块；
第一赋形矢量模块，用于当所述到达角度大于所述预设角度时，则将所述预设角度对应的导向矢量作为第一赋形矢量；当所述到达角度小于所述预设角度时，则将所述到达角度对应的导向矢量作为第一赋形矢量。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述第二赋形矢量模块，还用于将所述基站所属天线在电下倾角度为0时对应的赋形矢量作为第二赋形矢量。
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