CN109996249A - 用于调整天线阵列的方法、设备、***和天线阵列 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于调整天线阵列的方法、设备、***和天线阵列。所述方法包括:获取一个或更多个小区的需求相关信息;基于获取的需求相关信息确定天线阵列配置信息,以通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置。
Description
技术领域
本申请涉及无线通信领域,更具体地,涉及一种用于调整天线阵列的方法、设备和***、天线阵列。
背景技术
大规模天线阵列***是第五代移动通信技术(5G)中最具潜力的传输技术。在大规模天线阵列***中,基站侧配置大规模的天线阵列,利用空分多址技术,在同一频率资源上服务多个用户,可以带来巨大的阵列增益和干扰抑制能力,从而大幅提升小区频谱效率和吞吐量。
目前,可以针对每个小区分别配置大规模天线阵列,在配置过程中,通常参考针对各个小区覆盖的目标区域所估计出的平均业务水平来确定各小区的大规模天线阵列的天线阵元(也可被称为天线阵子\天线单元\天线等其他名称)数目。在大规模天线阵列安装之后,用户可调整的参数非常有限,目前基本只能调整大规模天线阵列的电子下倾角和电子方位角,并且在调整电子下倾角和电子方位角时,天线阵列的物理结构不会发生变化,而是通过调整天线阵元的发射功率和相位来实现对电子下倾角和电子方位角的调整。
然而,由于用户的移动性,在很多情况下,各小区的平均业务水平与实时业务水平差异很大,因此,基于小区的平均业务水平估计出的天线阵元数很可能不能满足小区的实时业务需求。例如,假设小区A和小区B的平均业务量相同,因此在天线阵列安装时配置了相同的天线阵元数,但小区A主要覆盖了生活住宅区,而小区B主要覆盖了办公区。在白天时,业务量大部分集中在小区B,小区A基本处于空闲状态;而傍晚以后,小区A的业务量开始增大,而小区B开始转为空闲状态。在这种情况下,固定的天线配置,会造成天线资源的巨大浪费。
发明内容
本发明提出了一种用于调整天线阵列的方法、设备和***、天线阵列,通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置,从而使小区能够根据业务需求获得对应的天线资源,避免天线资源的浪费,此外,由于用户数量多、业务量需求大的小区能够获得更多的天线资源为其服务,因此也提升了***总的吞吐量。
根据本发明的一方面,提供了一种用于调整天线阵列的方法,所述方法可包括:获取一个或更多个小区的需求相关信息;基于获取的需求相关信息确定天线阵列配置信息,以通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置。
根据本发明的一方面,提供了一种用于调整天线阵列的方法,所述方法可包括:接收天线阵列配置信息;基于接收到的天线阵列配置信息,确定天线阵列中的需要被移动的至少一个天线阵元,控制确定的至少一个天线阵元被移动,以调整天线阵列的配置。
根据本发明的一方面,提供了一种用于调整天线阵列的方法,所述方法可包括:接收用于移动天线阵列中的至少一个天线阵元的指示信息;基于所述指示信息移动所述至少一个天线阵元,以调整天线阵列的配置。
根据本发明的一方面,提供了一种用于调整天线阵列的方法,所述方法可包括:网络侧节点获取一个或更多个小区的需求相关信息,并基于获取的需求相关信息确定天线阵列配置信息;网络侧节点将确定的天线阵列配置信息发送到天线阵列调整设备;天线阵列调整设备基于接收到的天线阵列配置信息确定天线阵列中的需要被移动的至少一个天线阵元,并控制所述至少一个天线阵元被移动,以调整天线阵列的配置。
根据本发明的另一方面,提供了一种用于调整天线阵列的设备,所述设备可包括:信息获取模块,被配置为获取一个或更多个小区的需求相关信息;确定模块,被配置为基于获取的需求相关信息确定天线阵列配置信息,以通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置。
根据示例性实施例,天线阵列配置信息可包括与至少一个小区有关的天线阵元的数量信息、位置信息、方向信息和间距信息中的至少一种信息。
根据示例性实施例,所述设备还可包括:调整模块,被配置为基于确定的天线阵列配置信息调整天线阵列的配置。
根据示例性实施例,所述设备还可包括:发送模块,被配置为将确定的天线阵列配置信息发送到天线阵列调整设备,以通过天线阵列调整设备调整天线阵列的配置。
根据示例性实施例,调整模块可被配置为基于确定的天线阵列配置信息,控制移动驱动设备移动天线阵列中的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置。
根据示例性实施例,调整模块可被配置为控制移动驱动设备基于滑动导轨移动天线阵列中的至少一个天线阵元。
根据示例性实施例,确定模块可被配置为确定至少一个小区中的每个小区的天线阵列配置信息,调整模块可被配置为基于确定的每个小区的天线阵列配置信息,通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元,调整与每个小区对应的天线阵元的数量、位置、方向和间距中的至少一个。
根据示例性实施例,确定模块可被配置为确定至少一个小区的至少一个方向上的天线阵列配置信息,调整模块可被配置为基于确定的所述至少一个方向上的天线阵列配置信息,通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元,调整与所述至少一个方向对应的天线阵元的数量、位置、方向和间距中的至少一个。
根据示例性实施例,确定模块可被配置为确定特定基站的至少一个服务方向上的不同小区的天线阵列配置信息,调整模块可被配置为基于确定的所述至少一个服务方向上的不同小区的天线阵列配置信息,通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元,调整与所述至少一个服务方向上的不同小区对应的天线阵元的数量、位置、方向和间距中的至少一个。
根据示例性实施例,确定模块可被配置为确定至少一个基站中的每个基站下的至少一个小区的天线阵列配置信息,调整模块可被配置为通过将至少一个基站下的至少一个小区的天线阵列配置信息发送到对应的基站,控制对应的基站调整与该基站下的至少一个小区对应的天线阵元的数量、位置、方向和间距中的至少一个。
根据示例性实施例,需求相关信息可包括实时获得的需求相关信息、历史的需求相关信息和预测的需求相关信息中的至少一种。
根据示例性实施例,确定模块可被配置为:基于获取的需求相关信息,确定至少一个小区或所述至少一个小区的至少一个方向的需求,并且基于确定的所述至少一个小区或所述至少一个小区的所述至少一个方向的需求确定所述至少一个小区或所述至少一个方向的天线阵列配置信息。
根据示例性实施例,调整模块可被配置为:基于确定的天线阵列配置信息,确定天线阵列中需要被移动的至少一个天线阵元,并且通过移动确定的需要被移动的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置。
根据示例性实施例,滑动导轨上可布置有滑块,每个滑块可对应至少一个天线阵元,其中,通过移动确定的需要被移动的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置包括:控制与需要被移动的至少一个天线阵元对应的滑块在滑动导轨上移动。
根据本发明的另一方面,提供了一种用于调整天线阵列的设备,所述设备可包括:接收模块,被配置为接收天线阵列配置信息;确定模块,被配置为基于接收到的天线阵列配置信息,确定天线阵列中的需要被移动的至少一个天线阵元,控制模块,被配置为控制确定的所述至少一个天线阵元被移动,以调整天线阵列的配置。
根据本发明的另一方面,提供了一种天线阵列,所述天线阵列可包括至少一个天线阵元,其中,天线阵列中的至少一个天线阵元能够被移动以调整天线阵列的配置。
根据示例性实施例,天线阵列的配置可包括天线阵列中的与至少一个小区有关的天线阵元的数量、位置、方向和间距中的至少一个。
根据示例性实施例,所述天线阵列还可包括滑动导轨,其中,滑动导轨上可设置有滑块,其中,每个滑块可对应至少一个天线阵元,其中,可通过滑块在滑动导轨上的移动来带动至少一个天线阵元的移动。
根据示例性实施例,滑块上可布置有转向模块,其中,可通过对转向模块的方向进行调整来调整至少一个天线阵元的方向。
根据示例性实施例,至少一个天线阵元可通过支撑结构固定于滑块上,其中,所述支撑结构可以是竖直抱杆或水平抱杆。根据示例性实施例,还可通过对滑动导轨的方向进行调整来调整至少一个天线阵元的方向。
根据本发明的另一方面,提供了一种天线阵列的移动驱动设备,所述移动驱动设备可包括:接收模块,被配置为接收用于移动天线阵列中的至少一个天线阵元的指示信息;驱动模块,被配置为基于所述指示信息移动所述至少一个天线阵元,以调整天线阵列的配置。
根据本发明的另一方面,提供了一种用于调整天线阵列的***,所述***可包括:天线阵列,包括至少一个天线阵元;网络侧节点,被配置为获取一个或更多个小区的需求相关信息,基于获取的需求相关信息确定天线阵列配置信息;天线阵列调整设备,被配置为基于从网络侧节点接收到的天线阵列配置信息,确定天线阵列中的需要被移动的至少一个天线阵元,并控制确定的至少一个天线阵元被移动,以调整天线阵列的配置。
附图说明
图1是示出根据本发明的示例性实施例的用于调整天线阵列的方法的流程图;
图2至图6示出根据本发明的示例性实施例的基于滑动导轨的天线阵列结构的示例;
图7至图10示出根据本发明的示例性实施例滑动导轨结构的示例;
图11至图14示出根据本发明的示例性实施例的滑块的示例;
图15是示出根据本发明的示例性实施例的用于调整天线阵列的设备的配置的框图;
图16是示出根据本发明的另一示例性实施例的用于调整天线阵列的方法的流程图;
图17是示出根据本发明的另一示例性实施例的用于调整天线阵列的设备的配置的框图;
图18是示出根据本发明的示例性实施例的移动驱动设备的用于调整天线阵列的方法的流程图;
图19是示出根据本发明的示例性实施例的移动驱动设备的配置的框图;
图20是示出根据本发明的示例性实施例的用于调整天线阵列的方法的示意图;
图21是示出根据本发明的示例性实施例的用于调整天线阵列的***的配置的框图;
图22至图26是示出根据本发明的用于调整天线阵列的方法的示例的流程图。
具体实施方式
现将详细描述本发明的示例性实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中,相同的标号指示相同的部分。以下将通过参照附图来说明所述实施例,以便解释本发明。
为了便于理解本发明构思,这里首先对现有技术中用于调整小区天线参数的技术方案-自由化网络(SON,Self-Organized Networks)进行简要介绍。本申请的发明人发现SON方案通过对各基站下各小区的电子下倾角、电子方位角、发射总功率等进行联合调整来提高***总的吞吐量。其中,本申请实施例中的基站可以但不限于为演进型基站(eNB,evolved Node B)。SON原理是基于当前***(可能包含多个eNB)中的用户设备(UserExperience,UE)分布,通过确定优化的电子下倾角、电子方位角、发射总功率来降低相邻小区间的干扰,即提高UE接收信号的信干噪比(SINR,Signal to Interference plus NoiseRatio),从而提高***吞吐量。然而,SON方案中***总的信道容量受限于的大规模天线阵列所包含的天线阵元的数量,因此***总的信道吞吐量也受限于天线阵列所包含的天线阵元的数量。此外,虽然当前的SON技术可以对大规模天线的参数进行调整,但是仅限于对天线阵列的电子下倾角、电子方位角、发射功率进行调整,而不能对各小区的大规模天线阵列规模(如:天线阵列中包含的天线阵元的数量)等进行调整,因此SON技术只能在信道容量不变的情况下,尽量提高信道吞吐量,因此,信道吞吐量提高的程度非常有限,不能解决小区平均业务水平与实时业务水平差异很大的情况下的吞吐量需求,也不能解决天线资源浪费的问题。然而,本申请则可通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置,从而使小区能够根据业务需求获得对应的天线资源,避免天线资源的浪费,并且由于用户数量多、业务量需求大的小区能够获得更多的天线资源为其服务,因此也可提升***总的吞吐量。以下,申请人将对本发明构思进行详细描述。
在对本发明进行详细描述之前,首先对本发明的部分术语进行解释。在本发明中,“天线阵列”、“天线阵元组”、“天线阵元子组”和“天线阵元”也可以采用其他方式称呼。例如,天线阵列也可被称为天线阵列板(panel)、天线阵列模块等,天线阵元组也可被称为天线阵列子板、天线阵列模块、天线单元组等,天线阵元子组也可被称为天线阵列子模块、天线单元子组等,天线阵元可也被称为天线、天线单元、天线阵子或天线阵列单元等。另外,当“...中至少一个”的表述位于一列元素之后时,该表述修饰整列元素而不是修饰列中的单个元素。
图1是示出根据本发明的示例性实施例的网络侧节点的用于调整天线的方100的流程图。
参照图1,在步骤S110,网络侧节点可获取一个或更多个小区的需求相关信息。
在本发明中,网络侧节点可以是例如天线控制器、基站、SON控制器等。此外,需要说明的是:本发明中的网络侧节点是一个逻辑概念。在具体实施本发明时,网络侧节点可以由一个或多个具体设备组成。当网络侧节点由多个设备组成时,多个设备可以位于同一位置也可以位于不同位置。当多个设备位于不同位置时,设备间可以通过有线或无线通信方式进行内部信息交互。
小区的需求相关信息可以是与用于确定小区或小区的至少一个方向上的需求相关的任何信息。需要说明的是,本发明中“小区(cell)”是一个描述覆盖范围、传播范围的概念,包括但不限于长期演进(LTE,Long Term Evolution)***、5G***中的各种形态的小区,如宏小区(macro cell)、小小区(small cell)、微小区(micro cell)、微微小区(picocell)等,还包括以后可能出现的其他用来描述覆盖范围、传播范围的方式。
根据示例性实施例,需求相关信息可以是容量需求信息、覆盖需求信息、处理需求信息等,但不限于此。例如,小区的需求相关信息可包括但不限于下述内容的一项或更多项:小区平均业务量、峰值业务量;小区平均用户数、峰值用户数;小区服务区域属性信息;小区服务区域范围信息;小区中UE的CQI(ChannelQuality Indicator,信道质量指示)、QoS(Quality of Service,服务质量)数据、传输需求、位置、信道质量等信息;小区PRB(physical resource block,物理资源块)利用率信息;小区掉话率信息;小区噪声和干扰信息;小区SRS(Sounding Reference Signal,探测参考信号)接收功率信息;小区UE上报的RSRP(Reference Signal Receiving Power,参考信号接收功率)/RSRQ(Reference SignalReceiving Quality,参考信号接收质量)信息。
具体地,这些信息的获取可以通过基站来获取,也可以通过除基站之外的其它网络侧节点来获取。例如,可以通过IIR(Infinite Impulse Respons,无限冲激响应)滤波器或其它方式(如线性平均)来获取小区的平均业务量,可以通过记录小区设定时间段内最大业务量的方式来获取峰值业务量。需要说明的是,这里的业务量可以为净业务量,也可以为包含协议、信令开销的业务量。小区平均用户数也可以采用滤波器或其他方式来获取,峰值用户数可以通过记录设定时间段内最大能够同时服务的用户数来获取。小区服务区域属性信息可以通过导入的服务区域属性信息或通过人工智能(AI,ArtificialIntelligence)技术等方式确定服务区域属性信息来获取。这里,服务区域属性可以是小区所服务的区域所具有的属性,比如:商业区域、办公区域、居住区、学校等。上述服务区域属性可以通过AI等技术手段直接确定,也可通过将预先确定的小区所服务的区域对应的属性信息从外部导入来获得。具体地,通过AI方式直接确定服务区域属性可以采用不同的方式,例如,通过图像识别结合深度学习技术来确定、通过文字(和/或语音)识别结合数据挖掘方式来确定等。小区服务区域范围信息可以通过识别UE小区切换发生的位置或者通过导入的小区规划范围等来获取。这里,小区的规划范围是指在小区建立时预期的小区提供服务的范围。小区中UE的CQI信息可以通过UE的CQI上报内容来获取。UE的QoS数据可以通过UE传输业务的QoS属性信息来获取。UE的传输需求可以通过UE对应的缓存大小信息以及业务属性等信息来获取。UE的位置信息可以通过全球卫星导航***(GNSS,Global Navigation Satellite System)或全球定位***(GPS,Global Positioning System)等方式来获取,也可以借助采集UE位置信息的相关设备(如照像/摄像设备)来获取(通过图像识别和位置匹配来确定UE的位置)。UE信道质量信息可以通过UE发送的探测(sounding)信号来获取,也可以通过UE上报的CQI、PMI(Precoding Matrix Indicator,预编码矩阵指示)、RI(rank indication,秩指示)信息来获取。小区PRB利用率信息可以通过分析小区的PRB资源占用情况来获取。小区的掉话率信息可以通过对小区中UE的RLF(Radio Link Failure,无线链路失败)进行分析来获取。小区噪声和干扰信息可以通过对NI(Noise and Interference,噪声和干扰)进行估计来获取。小区SRS参考信号接收功率信息可以对sounding信号接收功率进行估计来获取。小区UE上报的RSRP/RSRQ可以通过接收UE的测量上报信息来获取。
此外,需求相关信息可以是实时获得的需求相关信息、历史的需求相关信息和预测的需求相关信息中的至少一种。此外,需求相关信息也可以由两种以上信息共同得到。例如,当用于确定天线阵列配置信息的需求相关信息为小区平均业务量信息时,可以通过对当前实时获得的平均业务量信息和在当前时间之前的至少一个时间段中的各自的平均业务量信息进行加权平均后得到,另外,也可以通过对当前实时获得的平均业务量信息和基于AI等技术预测的平均业务量信息进行加权平均后得到,或者,还可以通过对当前实时获得的平均业务量信息、当前时间之前的至少一个时间段中各自的平均业务量、基于AI等技术预测的平均业务量信息进行加权平均后得到。需要说明的是,这里给出的仅是一种通过实时获得的需求相关信息、和/或历史的需求相关信息和/或预测的需求相关信息确定需求相关信息的例子,具体实施时可以采用其他方式,例如,可以采用人工神经网络算法,基于实时获得的需求相关信息、和/或历史的需求相关信息和/或预测的需求相关信息来确定用于确定天线阵列配置信息的需求相关信息,而不是采用简单的加权平均方式。
具体地,获取需求信息的网络侧节点可以是天线控制器、基站、SON控制器或其他当前已存在或将来出现的具有信息获取功能的网络侧节点。根据示例性实施例,可以通过基于用户设备上报的信息来获取需求相关信息,可以基于网络侧节点自身采集的信息来获取需求相关信息(如通过对采集的图像、声音、文本、数据等信息分析后确定需求相关信息),或者也可以基于从除用户设备和网络侧节点之外的其他节点(如其他的核心网节点或接入网节点)接收的信息来获取需求相关信息。但是,本领域技术人员应理解的是,收集一个或更多个小区的需求相关信息的方法不限于以上三种方式,而是可根据需要通过各种途径获取小区的需求相关信息。作为非限制性示例,当网络侧节点是天线控制器时,天线控制器可基于确定的天线控制范围信息来获取天线控制范围内的一个或更多个小区的需求相关信息,其中,上述需求相关信息可以是UE上报的需求相关信息、除UE之外的其他节点发送的小区的需求相关信息(例如,小区的处理能力等)、和/或网络侧节点自身通过例如摄像机或互联网等采集的需求相关信息。当网络侧节点为基站时,基站可收集其下小区的UE上报的需求相关的信息、通过X2接口和/或S1接口或其他接口收集的其他小区的需求相关信息、和/或通过信息采集设备采集到的需求相关信息。当网络侧节点为SON控制器时,SON控制器可收集:基站上报的对应小区的需求相关信息、和/或其他节点(如信息服务器)发送的需求相关信息。
另外,还需要说明的是,网络侧节点可根据不同的优化需求获取一个或更多个的小区的需求相关信息。例如,当仅需要对某个小区中的天线阵列进行调整时,可以只对该小区的需求相关信息进行收集;当需要对某个或多个小区中的天线阵列进行调整时,需要对这些小区,进一步甚至还可以对其他相关的小区的需求相关信息进行收集。这里,其他相关小区可包括对进行天线阵列调整的小区可能产生影响的小区,例如,其他相关小区可以是与进行天线阵列调整的小区相邻的小区、与进行天线阵列调整的小区的覆盖范围存在交叠或可能存在交叠的小区、与进行天线阵列调整的小区存在资源竞争或资源共享的小区等。需要说明的是,这里的小区表示一个范围,也可以采用其他描述来表示范围(例如,发送范围等)。
在获取到一个或更多个小区的需求相关信息之后,在步骤S120,可基于获取的需求相关信息确定天线阵列配置信息,以通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置。
在本发明中,天线阵列可包括至少一个天线阵元。此外,天线阵列中包括的天线阵元可被划分为至少一个天线阵元组,每个天线阵元组可包括至少一个具有N个层级的天线阵元子组,每个天线阵元子组可包括至少一个天线阵元。这里,N可以是大于或等于0的整数。
例如,如果天线阵元子组具有0个层级,则表明该天线阵元子组为一个虚拟的天线阵元子组,即该(层级为0的)天线阵元子组所对应的天线阵元直接由其对应的天线阵元组所包含(也就是说,当天线阵元组下直接包含天线阵元时,可以认为天线阵元组包含一个层级为0的天线阵元子组);如果天线阵元子组具有1个层级,则表明该天线阵元子组不再被进一步划分,此时,该天线阵元子组本身是第1层级的天线阵元子组,每个第1层级的天线阵元子组可直接包括至少一个天线阵元;如果天线阵元子组具有2个层级,则表明该天线阵元子组可被进一步划分为新的至少一个天线阵元子组,此时,新划分出的天线阵元子组可被称为第2层级的天线阵元子组,而划分前的天线阵元子组可被称为第1个层级的天线阵元子组,其中,每个第2个层级的天线阵元可包括至少一个天线阵元。如果天线阵元子组具有3个层级,则表明该天线阵元组首先被划分为了至少一个第2层级的天线阵元子组,而一个第2层级的天线阵元子组又进一步被划分为至少一个第3层级的天线阵元子组,每个第3层级的天线阵元子组可包括至少一个天线阵元。当0<n<N(N>1)时,每个第n个层级的天线阵元子组包含至少一个第n+1级天线阵元子组。需要说明的,这里描述的只是一种典型的天线阵元组层级划分方式,在实际实施时当然可以采用其他方式。
也就是说,在本发明中,天线阵列的划分方式不受限制,天线阵列可根据实际需要被划分为至少一个天线阵元组,每个天线阵元组可根据实际需要被划分为天线阵元子组,天线阵元子组还可根据实际需要被进一步细分为多个层级的天线阵元子组,每个最后一个层级的天线阵元子组可根据实际需要被划分为至少一个天线阵元。当天线阵元组根据实际需要认为不需要划分天线阵元子组时,认为此时的天线阵元组包含一个级数为0的天线阵元子组。
需要说明的是,在一个天线阵列中包含的多个天线阵元组中,各天线阵元组下包含的天线阵元子组的层级数N可以不同,即一个天线阵列可以包含一个或更多个具有不同层级的天线阵元子组的天线阵元组。同理,一个天线阵元组中可以包含一个或更多个具有不同层级的天线阵元子组,一个层级为n的天线阵元子组也可以包含一个或更多个具有不同层级的天线阵元子组。
需要说明的是,在实际实施过程中,本发明提出的方法可以具有不同的实施方式,例如,可以将上述的天线阵元组、第N层级的天线阵元子组称为天线阵元子子组或天线阵元移动单元等其他名称,可以采用不同的层级划分方式,将天线阵元(子)组的层级划分从天线阵列、天线阵元组或天线阵元开始划分(例如,当层级划分从天线阵列开始划分时,将本发明中的天线阵列称为第一层或第一级天线阵元组、将本发明中的天线阵元组称为第二层或第二级天线阵元组;当层级划分从天线阵元开始划分时,将天线阵元的上一层天线阵元(子)组称为第一层或第一级天线阵元组,依次类推)等。根据本发明提出的天线阵元划分和调整方式衍生出的其他划分和调整方式,均属于本发明的保护范围。
需要说明的是,如果天线阵列被如上所述进行了划分,则在本发明中在提及“移动天线阵列中的至少一个天线阵元”时,此时的至少一个天线阵元既可以来自于至少一个天线阵元组,也可以来自于至少一个天线阵元子组。而且,如无特殊说明,天线阵元子组可以是任何一个层级的天线阵元子组。
本发明中,天线阵列也可以不进行天线阵元组以及天线阵元子组的划分,独立操控(如移动)天线阵列中的每个天线阵元。
根据示例性实施例,天线阵列中的至少一个天线阵元可被移动以调整天线阵列的配置。在天线阵列被划分的情况下,天线阵列中包括的以下项中的至少一项能够被移动以调整天线阵列的配置:至少一个天线阵元组、至少一个天线阵元子组、以及至少一个天线阵元。需要说明的是,这里的至少一个天线阵元子组可以是从N个层级中的任何一个层级的天线阵元子组中选择的至少一个天线阵元子组。在本发明中,可通过改变天线阵列本身的物理结构来调整天线阵列的配置,例如,通过移动天线阵列中包括的天线阵元组、天线阵元子组和天线阵元中的至少一个来改变天线阵列的物理结构,进而调整天线阵列的配置。在下文中,为便于描述,以天线阵列子组不再被进一步划分的情况为例进行本发明的描述,然而,本领域技术人员清楚的是,这样的划分方式仅是示例,天线阵列可以有多种不同的划分方式。
根据示例性实施例,天线阵元组中包括的天线阵元子组的数量可以相同或不同,天线阵元子组中包括的天线阵元的数量也可以相同或不同,天线阵元组中包括的各天线阵元子组的层级数N也可以相同或不同。另外,至少一个天线阵元组、至少一个天线阵元子组或至少一个天线阵元、或者以上项中的任意组合可服务于一个小区或者小区的一个方向,例如,至少一个天线阵元组和至少一个天线阵元子组可共同服务于一个小区或小区的一个方向。
根据示例性实施例,天线阵列配置信息可包括与至少一个小区有关的天线阵元的数量信息、位置信息、方向信息和间距信息中的至少一种信息,但不限于此。相应地,天线阵列的配置可包括与至少一个小区有关的天线阵元的数量、位置、方向和间距中的至少一个。这里,与至少一个小区有关不仅可指与至少一个小区有关,而且可指与至少一个小区的至少一个方向有关。此外,根据本发明的天线阵列的配置不限于上述示例,而是,只要是能够通过天线阵元组、天线阵元子组和天线阵元中的至少一个的移动被改变的天线阵列的配置、参数等均属于本发明中能够调整的天线阵列的配置。
具体地,与至少一个小区有关的天线阵元的数量信息可包括但不限于:与至少一个小区本身对应的天线阵元的数量信息;与至少一个小区的至少一个方向对应的天线阵元的数量信息。在天线阵列中的天线阵元被划分的情况下,与所述至少一个小区有关的天线阵元的数量信息还可包括与所述至少一个小区有关的天线阵元组(子组)的数量信息。与所述至少一个小区有关的天线阵元的位置信息可以是绝对位置信息也可以是相对位置。绝对位置信息可以是例如经度、纬度及海拔值等。相对位置信息可以是例如先设定一个位置参考点,然后给出天线阵元组、天线阵元子组或天线阵元距该位置参考点的相对位置。例如,可将天线阵元(组或子组)移动时所用的轨道的一个点或多个点确定为参考位置,然后给出确定天线阵元(组或子组)的绝对位置与一个或多个参考点的绝对位置之间的相对关系的信息。与所述至少一个小区有关的天线阵元的方向信息可以为绝对方向信息(例如,基于陀螺仪确定的方向信息),也可以为相对方向信息(例如,以正北方向作为水平方向(朝向)的调整参考方向,以水平方向作为上下方向(朝向)的调整参考方向,基于参考方向给出水平方向(朝向)调整和上下方向(朝向)调整的角度值)。
根据本发明的示例性实施例,可基于获取的需求相关信息,通过以下方法中的至少一种方法确定至少一个小区的天线阵列配置信息:解最优函数的方法、搜索方法(例如,遍历搜索、tabu搜索、taguchi搜索等)和人工智能方法(例如,人工神经网络算法、基因算法、遗传算法等)。另外,需要说明的是,在确定天线阵列配置时,网络侧节点除了使用需求相关信息之外,还可以使用其他方面的信息,例如,UE的位置信息、UE上报的信道状态信息、UE的优先级信息等。
根据示例性实施例,在步骤S120,可首先基于获取的需求相关信息确定至少一个小区或至少一个小区的至少一个方向的需求。例如,可基于历史统计数据或实时数据分析确定至少一个小区或至少一个小区的至少一个方向的需求,或者还可以采用人工智能等技术确定至少一个小区或至少一个小区的至少一个方向的需求。稍后将结合本发明的示例性实施例对如何确定需求进行进一步描述。在步骤S120中,在需求被确定之后,可基于确定的至少一个小区或至少一个小区的至少一个方向的需求确定上述至少一个小区或至少一个方向的天线阵列配置信息。
例如,网络侧节点可基于获取的各小区平均业务量确定小区非峰值时间段容量需求,基于峰值业务量确定峰值时间段的容量需求,并进一步基于峰值、非峰值时间段的容量需求确定在峰值、非峰值时间段小区的天线阵列配置。具体的确定方式可以采用多种方式,例如,采用等比确定的方式。例如,假设一个基站共有12个天线阵元组,每个天线阵元组中包含相同数目的天线阵元,基站下的各小区对应的天线阵元组数可以采用与小区的业务量等比例的方式确定。
或者,网络侧节点可基于获取的各小区平均用户数确定各小区非峰值时间段容量需求,基于峰值用户数确定峰值时间段的容量需求,进一步,基于峰值、非峰值时间段的容量需求确定峰值、非峰值时间段相关小区的天线阵列配置。具体的确定方式可以采用多种方式,如采用等比确定的方式,例如假设一个基站共有12个天线阵元组,基站下各小区对应的天线阵元组数采用与用户数等比例的方式确定。
或者,网络侧节点可根据获取的各小区服务区域的属性信息确定各小区最小需要保证的业务量、用户数等,然后结合各小区中真实收集的业务量、用户数等信息来确定各小区的天线阵列配置,具体确定方式可以采用与以上描述的等比确定方式类似的方式,也可以采用其他方式。
或者,网络侧节点可根据各小区服务区域范围信息确定各小区最小需要保证的业务量、用户数等,然后结合各小区中真实收集的业务量、用户数等信息来确定各小区的天线阵列配置,具体确定方式可以采用等比确定方式,也可以采用其他方式。
或者,网络侧节点可根据各小区中UE CQI、QoS数据信息、PRB利用率信息、掉话率信息、噪声和干扰信息、SRS参考信号接收功率信息、UE上报的RSRP/RSRQ信息、以及各小区最小需要保证的业务量、用户数等需求信息中的一项或多项,然后结合各小区中真实收集的业务量、用户数等信息,确定各小区中的天线阵列配置。
或者,网络侧节点也可以根据获取的这些信息设置最优化函数,通过解最优化函数来确定各小区天线阵列的配置。确定最优化函数的解可以采用多种方式,如直接求解法、贪婪算法、搜索算法等,这里不作限定。
此外,网络侧节点还可采用人工智能技术来确定天线阵列配置信息。具体地,可确定期望的输入、输出(例如,输入为各小区中的UE数及UE的位置分布,输出为各小区对应的天线阵元组数),采用设定的人工神经网络结构,通过大量的训练例来确定各神经元的优化权值。网络训练达到设定的要求后,给定设定范围内的输入参数,可快速得到较优的天线阵列配置。
以上示出了确定天线阵列配置信息的方式的一些示例以帮助对本发明的理解,然而,本领域技术人员清楚的是:基于获取的需求相关信息确定天线阵列配置的方式不限于以上方式。
此外,虽然以上描述了在步骤120中首先确定需求,然后基于确定的需求确定天线阵列配置信息,然而,本发明不限于此。在本发明的用于调整天线阵列的方法中可不存在专门确定至少一个小区或至少一个小区的至少一个方向的需求的过程,而是网络侧节点可直接基于获取的需求相关信息确定天线阵列配置信息,例如,直接基于获取的需求相关信息确定至少一个小区或至少一个小区的至少一个方向的天线阵列配置信息。例如,可采用基于人工神经网络算法的AI方式,根据信息收集时间、小区的各个方向的用户数直接计算出小区的不同方向的天线阵列配置。稍后,将结合本发明的示例性实施例对此进行进一步描述。
根据示例性实施例,在确定天线阵列配置信息时,根据实际需要,可确定至少一个小区中的每个小区的天线阵列配置,也可确定至少一个小区的至少一个方向上的天线阵列配置信息,或者可确定特定基站的至少一个服务方向上的不同小区的天线阵列配置信息,或者也可确定至少一个基站中的每个基站下的至少一个小区的天线阵列配置信息。这里,基站的服务方向可以是基站提供数据传输、特定信号发送(如定位信号)、能量输送等服务所对应的方向。
在确定了天线阵列配置信息之后,在步骤S130,可基于确定的天线阵列配置信息调整天线阵列的配置。
根据本发明的示例性实施例,在步骤S130,可基于确定的天线阵列配置信息,控制移动驱动设备移动天线阵列中的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置。作为非限制性示例,可控制移动驱动设备基于滑动导轨移动天线阵列中的至少一个天线阵元。滑动导轨上可布置有滑块,每个滑块可对应至少一个天线阵元。例如,可通过滑块在滑动导轨上的移动来带动至少一个天线阵元的移动(控制需要被移动的至少一个天线阵元对应的滑块在滑动导轨上移动)。稍后将参照图2至图6对根据本发明的示例性实施例的基于滑动导轨的天线阵列结构进行进一步描述。然而,本领域技术人员将清楚的是,移动至少一个天线阵元的方式不限于滑动导轨,而是可采取能够使至少一个天线阵元移动的任何方式。
根据示例性实施例,如果在步骤S120确定了至少一个小区中的每个小区的天线阵列配置,则在步骤S130,可基于确定的每个小区的天线阵列配置信息,通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元(如通过控制移动驱动设备移动天线阵列中的至少一个天线阵元),调整与每个小区对应的天线阵元的数量、位置、方向和间距中的至少一个。
根据另一示例性实施例,如果在步骤S120确定了至少一个小区的至少一个方向上的天线阵列配置信息,则在步骤S130,可基于确定的至少一个方向上的天线阵列配置信息,通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元(如通过控制移动驱动设备移动天线阵列中的至少一个天线阵元),调整与所述至少一个方向对应的天线阵元的数量、位置、方向和间距中的至少一个。
根据另一示例性实施例,如果在步骤S120确定了特定基站的至少一个服务方向上的不同小区的天线阵列配置信息,则在步骤S130,可基于确定的所述至少一个服务方向上的不同小区的天线阵列配置信息,通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元(如通过控制移动驱动设备移动天线阵列中的至少一个天线阵元),调整与所述至少一个服务方向上的不同小区对应的天线阵元的数量、位置、方向和间距中的至少一个。
根据另一示例性实施例,如果在步骤S120确定了至少一个基站中的每个基站下的至少一个小区的天线阵列配置信息,则在步骤S130,可基于确定的天线阵列配置信息,通过将至少一个基站下的至少一个小区的天线阵列配置信息发送到对应的基站,控制对应的基站调整与该基站下的至少一个小区对应的天线阵元的数量、位置、方向和间距中的至少一个。
在基于确定的天线阵列配置信息调整天线阵列的配置的步骤S130中,可首先基于确定的天线阵列配置信息,确定天线阵列中需要被移动的至少一个天线阵元,然后,通过移动确定的需要被移动的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置,例如可控制移动驱动设备移动确定的需要被移动的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置。具体而言,根据示例性实施例,在步骤S130中,在确定了需要被移动的至少一个天线阵元之后,网络侧节点可向移动驱动设备发送指示确定的需要被移动的至少一个天线阵元的指示信息,以控制移动驱动设备移动确定的至少一个天线阵元。需要说明的是,如果移动驱动设备与网络侧节点是同一设备,则可不存在指示信息的发送过程。
尽管在图1中示出网络侧节点可基于确定的天线阵列配置信息直接调整天线阵列的配置,然而,本发明不限于此。例如,根据本发明的示例性实施例的用于调整天线阵列的方法还可将确定的天线阵列配置信息发送到天线阵列调整设备,以通过天线阵列调整设备调整天线阵列的配置。具体地,网络侧节点可通过有线或无线通信的方式将确定的天线阵列配置信息发送到其他天线阵列调整设备,例如,天线调节器等。需要说明的是,当采用通过天线调节器对天线阵列的配置(例如,天线阵元或阵元组的位置)进行调整时,网络侧节点可将天线阵列配置信息发送给的天线调节器可以是一个天线调节器(例如,多个小区的天线阵列或一个小区不同方向的天线阵列的调整都由一个天线调节器负责调节),也可以是多个天线调节器(例如,不同小区的天线阵列调整可由不同的天线调节器负责调节,一个小区不同方向的天线阵列可由不同的天线调节器负责调节,进一步,每个天线阵元、天线阵元组也可以由不同的天线调节器负责调节)。另外,需要说明的是,网络侧节点将天线阵列配置信息发送给天线调节器的时间,可以是天线阵列配置信息确定后马上发送,也可以是在设定时间到达时才发送。
此外,根据示例性实施例,网络侧节点除了可基于收集的需求相关信息确定一个或更多个小区的天线阵列配置信息之外,还可包括进一步确定天线阵列配置调整(例如,天线阵元或阵元组位置调整等)的时间。需要说明的是,无论是网络侧节点还是天线阵列调整设备(例如,天线调节器)基于天线阵列配置信息对天线阵列的配置进行调整时,均既可以是立即进行调整,也可以是在确定的天线阵列的配置调整时间到达时对天线阵列的配置进行调整。
在下文中,将参照图16对天线阵列调整设备调整天线阵列的方法进行进一步描述。需要说明的是,如果网络侧节点与天线阵列调整设备是同一设备,此时,可不存在天线阵列配置信息的发送过程,而是网络侧节点可直接控制天线阵列调整设备调整天线阵列的配置。
需要说明的是,本发明中天线阵列调整可以是半静态调整、半动态调整和实时调整。具体地,实时调整是指根据获取的小区需求信息实时地对天线整列的配置进行调整。半静态调整是只在设定的时间段对天线阵列的配置进行调整。半动态调整是指当判断设定的指标(如吞吐量需求、UE数量等)高于某一门限时才对天线阵列的配置进行调整。另外,还需要说明的是,本发明中获取需求相关信息的小区不一定是进行天线阵元(组或子组)数量、位置、方向或间距调整的小区。进行天线阵元(组或子组)数量、位置、方向或间距调整的小区不一定需要收集该小区需求相关信息。通常来说,收集需求相关信息的小区范围会大于天线阵元(组或子组)数量、位置、方向或间距调整的小区,但是,对一些小区来说如果认为该小区不是重要小区,或认为该小区的需求非常小不需要收集,或者该小区在天线阵列调整前还不存在,或者其他原因,那么在对天线阵元(组或子组)数量、位置、方向或间距进行调整时也可以不收集这些小区的需求相关信息。此外,根据示例性实施例,虽然调整的是某小区或某小区的某方向的天线阵列配置,但是可根据该小区以及其他相关小区的需求信息来确定与该小区或该方向相应的配置信息。如上所述,其他相关小区可包括对进行天线阵列调整的小区可能产生影响的小区,例如,其他相关小区可以是与进行天线阵列调整的小区相邻的小区、与进行天线阵列调整的小区的覆盖范围存在交叠或可能存在交叠的小区、与进行天线阵列调整的小区存在资源竞争或资源共享的小区等。
在继续描述根据本发明的示例性实施例的用于调整天线阵列的设备之前,为便于理解,先参照图2至图6对根据本发明的基于滑动导轨可移动的天线阵列结构进行描述。
图2至图6示出根据本发明的示例性实施例的基于滑动导轨的天线阵列结构的示例。
图2至图6给出了5种基于滑动导轨(简称滑轨)的至少一个天线阵元的数量、位置、方向和间距中的至少一个可被调整的天线阵列结构(类型1至类型5)。
图2示出第一种类型(类型1)的天线阵列结构,其中,图2中的(a)是天线阵列结构的正面视图,图2中的(b)是天线阵列结构的反面视图,并且在图2中,210表示水平滑轨(上),220是用于将天线阵元组230(包括至少一个天线阵元)固定在水平滑块260上的抱杆,240是水平滑轨(下),250是线孔。此外,水平滑块260下设置有滑块轮270,其中,滑块轮270能够在水平滑轨上滑动,从而带动滑块进行移动,而滑块的移动又进一步带动天线阵元组的移动。
图3示出第二种类型(类型2)的天线阵列结构,其中,图3中的(a)是天线阵列结构的正面视图,图3中的(b)是天线阵列结构的反面视图,并且在图3中,310表示水平滑轨(上),350是水平滑轨(下),320是竖直滑轨,天线阵元组(包括至少一个天线阵元)330布置在水平滑块370和垂直滑块340上,其中,天线阵元组330可通过垂直滑块340在竖直滑轨320上的滑动而在竖直方向上移动,并且可通过水平滑块370在水平滑轨上的移动而在水平方向上移动。此外,滑块下方可设置滑块轮380,滑块轮380可在滑轨上移动。
图4示出第三种类型(类型3)的天线阵列结构,其中,图4中的(a)是天线阵列结构的正面视图,图4中的(b)是天线阵列的反面视图,并且在图4中,410表示水平滑轨(上),450是水平滑轨(下),天线阵元组440通过抱杆420固定在水平滑块470上,460是线孔。相比图2和图3,图4的天线阵列的滑块增加了转向模块430,其中,可通过调整转向模块430的方向来调整天线阵元组(包括至少一个天线阵元)的方向。与图2至图3类似,图4中的滑块下方也可设置滑块轮480,滑块轮480可在滑轨上移动。
图5示出第四种类型(类型4)的天线阵列结构,其中,图5中的(a)是天线阵列结构的正面视图,图5中的(b)是天线阵列结构的反面视图,并且在图5中,510表示水平滑轨(上),560是水平滑轨(下),520是竖直滑轨,天线阵元组(包括至少一个天线阵元)540布置在水平滑块580和垂直滑块550上,其中,天线阵元组540可通过垂直滑块550在竖直滑轨520上的滑动而在竖直方向上移动,并且可通过水平滑块580在水平滑轨上的移动而在水平方向上移动。此外,滑块下方可设置滑块轮590,滑块轮590可在滑轨上移动。570是线孔。此外,与图4类似,图5的滑块上也可设置有转向模块530,并且可通过调整转向模块530的方向来调整天线阵元组的方向。
图6示出第五中类型(类型5)的天线阵列结构,其中,图6中的(a)是天线阵列结构的正面视图,图6中的(b)是天线阵列结构的反面视图。在图6中,610表示竖直抱杆,竖直抱杆610上设置有挡板620。天线阵元组(包括至少一个天线阵元)630通过竖直抱杆610固定在垂直滑块640和水平滑块680上,其中,滑块上方设置有转向模块670以调整天线阵元组的方向,滑块下方设置有滑块轮690,滑块轮690可在水平滑轨660上滑动。此外,650是天线的线孔。
以上仅示意性地示出五种类型的天线阵列的结构,然而至少一个天线阵元可被移动的天线阵列的结构不限于上述五种类型,而是可根据需要进行设计,只要能够通过移动至少一个天线阵元实现天线阵列的配置的调整即可。
在图2至图6中给出的天线阵列结构中,至少一个天线阵元可被移动以改变天线阵列的配置。例如,可基于设计的滑动轨道移动。关于滑动导轨,在下文中将参照图7至图10进行进一步描述。在滑动导轨上可设置有滑块,以通过滑块在滑动轨道上的移动来带动至少一个天线阵元的移动,每个滑块可对应至少一个天线阵元。至少一个天线阵元可通过支撑结构固定在各自对应的滑块上,例如,可通过竖着的抱杆将M个天线阵元构成一个天线阵元组(子组)并固定在滑块上,或者可通过横着的抱杆将M个天线阵元构成一个天线阵元组(子组)并固定在滑块上,或者还可通过其他具有其他形状的支撑结构(例如,“米”字型支撑结构)将M个天线阵元构成一个天线阵元组(子组)并固定在滑块上。连接天线阵元组(子组)的抱杆的滑块可通过伺服电机的驱动,在滑轨上进行移动,从而将天线阵元组(子组)移动到对应的小区对应的位置为对应小区服务。
滑块上可布置有转向模块,通过对转向模块的方向进行调整来调整至少一个天线阵元的方向。或者,也可以通过对滑动导轨的方向的调整来调整至少一个天线阵元的方向;或者,还可通过对滑动导轨的方向的调整以及对转向模块的方向的调整两者来调整至少一个天线阵元的方向。此外,根据示例性实施例,滑块下方可设置有滑块轮,以使滑块沿着滑动导轨进行移动。
图2至图5中示出的类型1至类型4采用上下双滑轨的方式,图6中示出的类型5仅有下滑轨。在类型3至类型5中,在滑块上增加了转向模块,使得固定天线阵元组的抱杆或竖直滑轨能够在伺服电机的驱动下对抱杆或竖直滑轨的方向进行调整,进而可调整天线阵元组的方向。类型1和类型3中仅使用了水平滑轨,可以在水平方向上对至少一个天线阵元的位置或间距进行调整;类型2、类型4和类型5中除了使用水平滑轨外还使用了竖直滑轨,因此至少一个天线阵元的位置还能够通过伺服电机驱动与至少一个天线阵元对应的滑块对至少一个天线阵元在竖直方向上进行调整。
图7至图10示出了根据本发明的示例性实施例滑动导轨结构的示例。滑动导轨用于使基于伺服电机驱动的滑块沿设定轨道进行移动,从而对固定在滑块上的天线阵元组的位置进行移动。滑动导轨可以是水平滑轨(参见图2至图6)或竖直滑轨(参见图9,竖直滑轨侧视图),可以是封闭式滑轨或非封闭式滑轨,或者还可以是直线滑轨或曲线滑轨(也称为弧形滑轨,图10示出弧形滑轨的立体示意图)。水平滑轨可以使滑块沿水平方向进行移动;竖直滑轨可以使滑块沿竖直方向进行移动。图7和图8分别示出了封闭式滑轨和非封闭式滑轨的示图。在图7中,710所指示的是滑动导轨(封闭式),720是用于固定滑动导轨的滑动导轨固定螺丝,730指示滑块,740是滑块下方设置的滑块轮,750是用于固定滑块轮的滑块轮固定螺丝,760是其他附件(例如,抱杆)固定螺丝孔760。在图8中,810是滑动导轨(非封闭式),820是用于固定滑动导轨的滑动导轨固定螺丝,830指示能够在滑动导轨上移动的滑块,滑块830下方设置有滑块轮840,850指示用于固定滑块轮840的滑块轮固定螺丝,860指示其他附件的固定螺丝孔。不论是封闭性滑轨还是非封闭型滑轨都可以根据实际需求确定使用的形状。图7中给出的封闭式滑轨的形状是三角形,对于通常具有三个扇区(每个扇区对应一个小区)的基站可以采用这种轨道,能够使天线阵列单元组移动到各扇区对应的小区,为对应小区服务。图9是示出竖直滑轨的侧视图,其中,在图9中,垂直滑块920可通过滑块轮930在竖直滑轨910上移动。本发明的滑轨用于使天线阵列中的天线阵元(组或子组)基于其进行移动,因此,只要是能够使天线阵列中的天线阵元(组或子组)基于其进行移动的结构均可作为本发明的滑动导轨,而对其形状或结构没有限制。
图11至图14示出了根据本发明的示例性实施例的滑块的示例。不同滑轨可使用不同类型的滑块。图11示出了下滑轨所使用的滑块切面图,在图11中,1110指示滑块,1120指示滑块轮,1130指示用于固定滑动导轨的滑动导轨固定螺丝。图12示出了上滑轨使用的滑块切面图,在图12中,1210是水平滑轨(上),1220指示滑块,1230指示滑块轮。图13示出了竖直滑块的俯视图,在图13中,1310指示竖直滑轨,1320指示滑块,1330指示滑块轮。图14示出了滑块的立体示意图,其中,图14中的1410示出用于直线滑轨的滑块,图14中的1420示出用于曲线滑轨的滑块,图14中的1430指示用于固定滑块轮的滑块轮固定螺丝孔。
以上,参照图1至图14描述了根据本发明的示例性实施例的用于调整天线阵列的方法以及天线阵列结构。接下来,参照图15对根据本发明的示例性实施例的用于调整天线阵列的设备进行描述。
图15是示出根据公开的示例性实施例的用于调整天线阵列的设备1500的配置的框图。参照图15,设备1500可包括信息获取模块1510和确定模块1520。
信息获取模块1510可获取一个或更多个小区的需求相关信息。确定模块1520可基于获取的需求相关信息确定天线阵列配置信息,以通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置。已经参照图1对需求相关信息、收集需求相关信息的方式等进行了描述,因此,这里不再赘述。根据示例性实施例,需求相关信息可包括实时获得的需求相关信息、历史的需求相关信息和预测的需求相关信息中的至少一种,确定模块1520可基于获取的上述需求相关信息,确定至少一个小区或所述至少一个小区的至少一个方向的需求,并可基于确定的所述至少一个小区或所述至少一个小区的所述至少一个方向的需求确定所述至少一个小区或所述至少一个方向的天线阵列配置信息。或者,确定模块1520可直接基于获取的需求相关信息确定天线阵列配置信息。例如,确定模块1520可基于获取的需求相关信息,通过解最优函数的方法、搜索方法(例如,遍历搜索方法)和人工智能方法中的至少一种方法确定至少一个小区的天线阵列配置信息。
根据示例性实施例,天线阵列配置信息可包括与至少一个小区有关的天线阵元的数量信息、位置信息、方向信息和间距信息中的至少一种。以上参照图1关于天线阵列配置信息、天线阵元的数量信息、位置信息、方向信息、间距信息的描述同样适用于此,这里不再赘述。
根据示例性实施例,设备1500还可包括调整模块1530。如果设备1500包括调整模块1530,则设备1500可使用调整模块1530来直接调整天线阵列的配置。调整模块1530可基于确定模块1520确定的天线阵列配置信息调整天线阵列的配置。根据示例性实施例,调整模块1530可基于确定的天线阵列配置信息,控制移动驱动设备移动天线阵列中的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置。例如,调整模块1530可控制移动驱动设备基于滑动导轨移动天线阵列中的至少一个天线阵元。滑动导轨上可布置有滑块,每个滑块对应至少一个天线阵元,其中,通过滑块在滑动导轨上的移动来带动至少一个天线阵元的移动(控制需要被移动的至少一个天线阵元对应的滑块在滑动导轨上移动)。已参照图2至图14对滑动导轨相关内容进行了描述,这里不再赘述。
根据示例性实施例,确定模块1520可确定至少一个小区中的每个小区的天线阵列配置信息。在这种情况下,调整模块1530可基于确定的每个小区的天线阵列配置信息,通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元(如通过控制移动驱动设备移动天线阵列中的至少一个天线阵元),调整与每个小区对应的天线阵元的数量、位置、方向和间距中的至少一个。
根据另一示例性实施例,确定模块1520可确定至少一个小区的至少一个方向上的天线阵列配置信息。在这种情况下,调整模块1530可基于确定的所述至少一个方向上的天线阵列配置信息,通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元(如通过控制移动驱动设备移动天线阵列中的至少一个天线阵元),调整与所述至少一个方向对应的天线阵元的数量、位置、方向和间距中的至少一个。
根据另一示例性实施例,确定模块1520可确定特定基站的至少一个服务方向上的不同小区的天线阵列配置信息。在这种情况下,调整模块1530可基于确定的所述至少一个服务方向上的不同小区的天线阵列配置信息,通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元(如通过控制移动驱动设备移动天线阵列中的至少一个天线阵元),调整与所述至少一个服务方向上的不同小区对应的天线阵元的数量、位置、方向和间距中的至少一个。
根据另一示例性实施例,确定模块1520可确定至少一个基站中的每个基站下的至少一个小区的天线阵列配置信息。在这种情况下,调整模块1530可通过将至少一个基站下的至少一个小区的天线阵列配置信息发送到对应的基站,控制对应的基站调整与该基站下的至少一个小区对应的天线阵元的数量、位置、方向和间距中的至少一个。
在调整天线阵列的配置的过程中,调整模块1530可基于确定的天线阵列配置信息,确定天线阵列中需要被移动的至少一个天线阵元,并控制移动驱动设备移动确定的需要被移动的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置。
可选地,除包括信息收集模块1510和确定模块1520之外,设备1500还可包括发送模块1540。发送模块1540可将确定模块1520确定的天线阵列配置信息发送到天线阵列调整设备,以通过天线阵列调整设备调整天线阵列的配置。也就是说,设备1500既可以自己基于确定的天线阵列配置信息调整天线阵列的配置,也可将确定的天线阵列配置信息发送到天线阵列调整设备以通过天线阵列调整设备来调整天线阵列的配置。
图16是示出根据本发明的另一示例性实施例的用于调整天线阵列的方法1600的流程图。如以上参照图15所述,设备1500可将确定的天线阵列配置信息发送到天线阵列调整设备以通过天线阵列调整设备(例如,天线调节器等)来调整天线阵列的配置。以下,将参照图16对天线阵列调整设备的用于调整天线阵列的配置的方法进行描述。为方便描述,假设天线阵列调整设备是天线调节器,然而,天线阵列调整设备不限于此。此外,需要说明的是,这里的天线调节器仅是一个逻辑概念,在具体实施时可以由一个或多个具体设备组成。当由多个设备组成时,多个设备可以位于同一位置也可以位于不同位置,当位于不同位置时,设备间可以通过有线或无线方式进行内部信息交互。而且,还需要说明的是,天线调节器可以与上述网络侧节点位于相同的物理实体(如都位于机房设备)中,两者也可以位于不同的物理实体(如上述网络侧节点位于机房设备,天线调节器位于基站铁塔上的设备)中。
参照图16,在步骤S1610,天线调节器可接收天线阵列配置信息。接收的天线阵列配置信息可包括与至少一个小区有关的天线阵元的数量信息、位置信息、方向信息和间距信息中的至少一种信息。但是,天线阵列配置信息不限于此。随后,在步骤S1620,天线调节器可基于接收到的天线阵列配置信息,确定天线阵列中的需要被移动的至少一个天线阵元。
在步骤S1630,控制确定的至少一个天线阵元被移动,以调整天线阵列的配置。作为示例,天线阵列的配置可包括天线阵列中与至少一个小区有关的天线阵元的数量、位置、方向和间距中的至少一个。需要说明的是,当天线调节器从网络侧节点接收的天线阵列配置信息中没有包含天线阵元的位置信息、方向信息等时,天线调节器也可以根据收集的信息自己确定天线阵元的位置信息、方向信息等。在步骤S1630,天线调节器可向移动驱动设备发送指示信息来控制移动驱动设备移动天线阵列中的至少一个天线阵元。这里,指示信息可指示在步骤S1620中确定的天线阵列中需要被移动的至少一个天线阵元。需要说明的是,如果天线调节器与移动驱动设备是同一设备,则可不存在指示信息的发送过程,而是,天线阵列调节器可直接控制确定的需要被移动的至少一个天线阵元被移动,以调整天线阵列的配置。根据示例性实施例,天线调节器接收到天线阵列配置信息后,可以立即对其控制的天线阵元、天线阵列子组和/或天线阵元组的移动驱动设备发送指示信息以调整天线阵列的配置,也可以在确定的时间向其控制的移动驱动设备发送指示信息以调整天线阵列的配置。此外,如果一个天线调节器控制多个天线阵元(子组和/或组)的调整时,可以同时向其控制的天线阵元(子组和/或组)的移动驱动设备发送指示信息,也可以采用确定的次序(包括随机选择的次序和采用设定规则确定的次序)向其控制的移动驱动设备发送指示信息来调整天线阵列的配置。
此外,还需要说明的是,在本发明中,网络侧节点、天线调节器和移动驱动设备可以为独立的设备,也可以彼此集成在一起或与具有其他功能的设备集成在一起。
图17是示出根据本发明的另一示例性实施例的用于调整天线阵列的设备1700的配置的框图。设备1700可以是天线调整设备,例如,如上所述的天线调节器。参照图17,设备1700可包括接收模块1710、确定模块1720和控制模块1730。根据示例性实施例,接收模块1710可接收网络侧节点发送的天线阵列配置信息。确定模块1720可基于接收到的天线阵列配置信息,确定天线阵列中的需要被移动的至少一个天线阵元。随后,控制模块1730可控制确定的至少一个天线阵元被移动,以调整天线阵列的配置。设备1700还可包括发送模块(未示出),其中,发送模块可向移动驱动设备发送指示信息以控制移动驱动设备移动天线阵列中的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置。由于设备1700执行以上参照图16描述的方法1600,因此,以上参照图16的描述同样适用于图17,因此,这里不再对重复的内容进行赘述。
图18是示出根据本发明的示例性实施例的移动驱动设备的用于调整天线阵列的方法1800的流程图。
参照图18,在步骤S1810,移动驱动设备接收用于移动天线阵列中的至少一个天线阵元的指示信息。例如,移动驱动设备可从网络侧节点或天线阵列调整设备(例如,天线调节器等)等接收指示信息。在步骤S1820,移动驱动设备可基于接收到的指示信息移动至少一个天线阵元。根据示例性实施例,例如,移动驱动设备可基于滑动导轨移动天线阵列中的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置。滑动导轨上可布置有滑块,每个滑块可对应至少一个天线阵元,其中,通过滑块在滑动导轨上的移动来带动至少一个天线阵元的移动(控制需要被移动的至少一个天线阵元对应的滑块在滑动导轨上移动)。以上已经对滑动导轨和滑块等进行了详细描述,这里不再赘述。需要说明的是,移动驱动设备本身可包括滑动导轨结构,或者,滑动导轨结构可与天线阵列集成在一起,而移动驱动设备可通过发送控制信息来控制至少一个天线阵元在滑动导轨上移动以调整天线阵列的配置。
图19是示出根据本发明的示例性实施例的移动驱动设备1900的配置的框图。移动驱动设备1900可用于移动以上描述的天线阵列中的至少一个天线阵元。
参照图19,移动驱动设备1900可包括接收模块1910和驱动模块1920。根据示例性实施例,接收模块1910可接收用于移动天线阵列中的至少一个天线阵元的指示信息。例如,接收模块1910可从网络侧节点或天线调整设备(例如,天线调节器等)接收指示信息。驱动模块1920可基于所述指示信息移动至少一个天线阵元,以调整天线阵列的配置。天线阵列的配置可包括但不限于天线阵列中与至少一个小区有关的天线阵元的数量、位置、方向和间距中的至少一个。移动驱动设备1900执行参照图18描述的方法1800,因此,与图18重复的内容将不再赘述。
图20是示出根据本发明的示例性实施例的用于调整天线阵列的方法2000的示意图。
参照图20,网络侧节点2010可首先获取一个或更多个小区的需求相关信息,并基于获取的需求相关信息确定天线阵列配置信息。随后,网络侧节点2010可将确定的天线阵列配置信息发送到天线阵列调整设备2020,例如,天线调节器。天线阵列调整设备2020可基于接收到的天线阵列配置信息确定天线阵列中的需要被移动的至少一个天线阵元,并控制确定的至少一个天线阵元被移动,以调整天线阵列的配置。例如,天线阵列调整设备2020可在确定了需要被移动的至少一个天线阵元之后,将用于指示移动确定的至少一个天线阵元的指示信息发送到对应的移动驱动设备,以控制移动驱动设备通过移动至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置。上文中关于网络侧节点、天线阵列调整器、移动驱动设备、天线阵列配置信息等的描述同样适用于图20的描述,这里不再赘述。
图21是示出根据本发明的示例性实施例的用于调整天线阵列的***2100的配置的框图。
参照图21,***2100可包括网络侧节点2110、天线阵列调整设备2120和天线阵列2130。天线阵列2130可包括至少一个天线阵元。网络侧节点2110可获取一个或更多个小区的需求相关信息,并基于获取的需求相关信息确定天线阵列配置信息,以通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置。根据示例性实施例,网络侧节点2110可基于确定的天线阵列配置信息直接调整天线阵列的配置,或者网络侧节点2110可将确定的天线阵列配置信息发送到天线阵列调整设备2120。天线阵列调整设备2120可基于从网络侧节点接收到的天线阵列配置信息,确定天线阵列中的需要被移动的至少一个天线阵元,并控制确定的至少一个天线阵元被移动,以调整天线阵列的配置。***2100还可包括移动驱动设备2140,移动驱动设备2140可驱动天线阵列2130中的至少一个天线阵元被移动,以调整天线阵列的配置。如果网络侧节点2120基于确定的天线阵列配置信息直接调整天线阵列的配置,则网络侧节点2120可基于确定的天线阵列配置信息确定需要被移动的至少一个天线阵元,并向移动驱动设备2140发送指示信息以指示移动驱动设备2140移动确定的至少一个天线阵元,从而调整天线阵列的配置。如果网络侧节点2120将天线阵列配置信息发送到天线阵列调整设备2120以通过天线阵列调整设备2120调整天线阵列的配置,则天线阵列调整设备2120可向移动驱动设备2140发送指示信息以指示移动驱动设备2140移动确定的需要被移动的至少一个天线阵元,从而调整天线阵列的配置。需要说明的是,尽管在图21中单独示出了移动驱动设备2140,但是移动驱动设备2140可被集成在网络侧节点2110或天线调整设备2120,或者可与天线阵列2130集成在一起。此外,需要说明的是,在本发明中,网络侧节点2120、天线调整设备2120和移动驱动设备2140可以是各自独立的设备,也可以彼此集成在一起,或者还可以与具有其他功能的设备集成在一起。
以上,已经对用于调整天线阵列的方法、设备和***进行了描述,在下文中,为了便于更清楚地理解本发明的构思,参照图22至图26详细介绍本发明的一些具体的示例,然而,本领域技术人员清楚的是,以下示例性实施例仅是示意性的目的,而不是为了限制本发明。
图22是示出根据本发明的示例性实施例的用于调整天线阵列的方法2200的流程图。
在该实施例中,假设网络侧节点为基站,设小区1、2和3由同一个基站A所控制,小区1和小区2的覆盖区域主要为居民区,小区3的覆盖区域主要为办公楼。基站A的3个小区总共可以使用的天线阵元组数为12(即平均每个小区可以使用的天线阵元组数为4),每个天线阵元组包含4个天线阵元子组,每个天线阵元子组包含4个天线阵元,天线阵元组能够基于设计的轨道进行移动以提供对应小区的移动通信覆盖。
参照图22,在步骤S2210,网络侧节点通过获取的需求相关信息确定各小区的需求。需要说明的是,这里的需求相关信息可包括与容量需求相关的信息,例如,可包括需要的资源数、需要的最大/最小/平均传输速率、支持的UE数、业务需求、吞吐量需求等。此外,需求相关信息也可包括其他类型的需求相关信息,如覆盖需求、处理需求等。虽然本实施例提及确定各小区的需求,然而,如以上参照图1所述,网络侧节点可确定至少一个小区的需求,例如,可仅确定一个小区的需求等。
确定各小区的需求和各小区各方向上的需求可采用多种方式,例如,可基于统计数据分析确定、基于实时数据分析确定、基于AI算法等确定,进一步地还可以采用多种方法来共同确定。
如果采用基于统计数据分析确定各小区的需求和各小区各方向上的需求,则可采用基于设定时间段内统计获得的平均业务量需求的方式将需求统计如下:
这里,可将小区的平均业务量定义为:单位时间(单位:小时)网络中处于连接状态的UE总共收发数据量的平均值。
这里,Tputi为UE i在指定时间段内总的上下行吞吐量(单位:M bit)。
设小区1在某工作日23:00-7:00段内,总共有4个UE进入连接状态,4个UE产生的上下行总吞吐量分别为:200Mbit、2000Mbit、300Mbit、800Mbit,则小区1在该工作日23:00-7:00段内的平均业务量为:
工作日中各时间段平均业务量可以根据对一段时间内(如一个星期、一个月等)所有工作日对应时间段内平均业务量进行平均后获得。如上表中所示,小区1工作日各时间段内平均业务量的值为一星期内所有工作日各时间段平均业务量平均后的值。
需要说明的是:这里划分了3个时间段对平均业务量进行统计只是统计时间划分的一种示例,在具体实施时可以采用其他的时间段划分方式,例如从0时开始每2小时划分为一个时间段。此外,这里采用平均业务量来确定需求只是确定需求的一种示例,在具体实施中可以采用其他方式来确定需求。
如果基于实时数据确定需求,则例如可将设定时间长度作为一个观察窗,当前时间段的各小区中的需求由最近的设定个数的观察窗内吞吐量大于设定吞吐量门限的平均UE数乘以设定的吞吐量门限确定。例如:观察窗的长度为20分钟,滤波时使用的观察窗数目为3,当前时间段小区m的需求可通过下式获得:
Nq表示最近第q个观察窗内吞吐量大于吞吐量门限的UE数,Tput_th为设定的吞吐量门限。需要说明的是,这里基于观察窗采用滑动滤波方式来确定各小区的实时需求仅为基于实时数据确定各小区需求的一种示例。
如果采用人工智能方式确定容量需求,则例如可基于模式识别、基于文字和/或语音识别或基于深度学***均吞吐量计算出容量需求。例如,识别出人数为200,业务产生概率为30%,平均吞吐量为200MByte/人,则期望的需求为200*30%*200=60*200=12000MByte。如果基于文字或语音识别确定各小区的需求,则例如可首先在网页新闻/广播中搜集音乐会信息,然后,半静态地对搜集到的音乐会的文字信息进行文字识别,或对语音信息进行语音识别,获得举办音乐会的时间、地点信息,最后,根据音乐会的地点信息,获得人数容量信息,并且根据历史数据获得上座率和该地点产生业务的概率,进而可以估算出期望产生业务的人数。例如,某场馆的坐席容量为11138人,历史上座率为70%,该地点历史产生业务概率为40%,则期望产生业务人数为11138x70%x40%=3119人。如果再结合平均每人的吞吐量统计信息,则可以获得更具体的容量需求信息。如果基于深度学***均每人的吞吐量统计信息,可以获得更具体的容量需求信息。需要说明的是,无论是获取需求相关信息,还是确定需求,既可以以小区为单位,也是基于其他单位,例如,以载波(或频率)为单位、以地理区域为单位(如将小区的覆盖范围划分为不同的地理区域,收集各区域中的需求相关信息并确定各区域中的需求)等。
在步骤S2220,网络侧节点基于确定的各小区的需求确定各小区的天线阵列配置信息。虽然在本实施例中提及确定各小区的天线阵列配置信息,然而,如以上参照图1所述,可确定至少一个小区的天线阵列配置信息,而不是全部小区的天线阵列配置信息。基于确定的需求来确定天线阵列配置信息可以采用多种方式,其中,确定的需求可以是实时获得的需求或历史的需求,还可以是预测的需求。确定天线阵列配置信息的方法可以采用解最优化函数的方法、搜索法(如遍历搜索、tabu搜索、taguchi搜索等)、基于AI的方法(例如人工神经网络算法、基因算法、遗传算法等)等。需要说明的是,在确定天线阵列配置时,网络侧节点除了使用需求相关信息,还可以使用其他方面的信息如UE的位置信息、UE上报的信道状态信息、UE的优先级信息等。另外,天线阵列配置信息包括但不限于以下项中的一项或更多项:各小区中的天线阵元数、天线阵元组数、天线阵元子组数;各小区中的天线阵元、天线阵元组、天线阵元子组的位置信息(如水平位置、高度位置等);各小区中的天线阵元、天线阵元组、天线阵元子组的方向信息。
在本实施例中,基站可首先基于确定的各小区的需求通过解最优化函数的方式来确定各小区对应的天线阵元组数,然后再确定各天线阵元组的位置和朝向。这里,选择最优化函数的优化目标是:使基站控制的3个小区的总的吞吐量最大化。假设通过搜集各小区的需求相关信息可以得到各小区中UE分布密度,那么基于各小区的覆盖范围便可以估计出各小区中需要支持的用户数,在给定具体的用户位置(如通过随机撒点方式)和用户业务类型时便可以通过最优化函数计算出当各小区分配多少天线阵元组,采用哪种传输模式时可以使基站控制的3个小区的总容量最大。采用遍历搜索方式时也需要确定搜索目标,然后遍历可能的各种组合(如各小区中的天线阵元组数组合、小区中用户使用的发送模式组合等),找出可以使搜索目标最大化的组合作为最后建议使用的组合。基于人工神经网络(AI)方法是在确定了输入(如各小区中的UE数、UE分布等)和输出(各小区对应的天线阵元组数目、方向、使用的传输模式等)、使用的神经元数目、各神经元间的连接方式,通过大量的训练来获得各神经元对应的优化权重值。通常来说,训练越多,确定的各神经元的权重值越优化。对于本实施例来讲,人工神经网络的输入可以为:设定的时间段、各小区(进一步各小区各区域)中的用户数,输出可以为:各小区对应的天线阵元组数的组合。当人工神经网络的训练量达到一定程度后,给定任意的输入都可以快速得到一个较优的各小区的天线阵元组数的推荐。
在确定了各小区的天线阵元组数后,基站进一步确定各小区中具体使用哪些天线阵元组以及各天线阵元组的具***置。可以基于设定的准则来确定各小区具体使用的天线阵元组,如移动距离最短准则(将各天线阵元组移动到对应的小区时总的移动距离最短)等,在采用设定的准则来确定各小区对应的具体天线阵元组时有时还需要考虑其他条件的限制,如不能使连接天线阵元组的馈线、光纤、电线等过渡缠绕、或者当某些天线阵元组为位置固定的天线阵元组时,这些天线阵元组将不能被移动。天线阵元组的位置可以采用较简单的方法确定(如将各小区对应天线阵元组按照确定的间隔放在对应小区可用(轨道)位置的中间),也可以采用较复杂的方法确定(如基于各小区中UE分布通过解最优化函数或遍历搜索或人工智能的方法计算获得)。各天线阵元组的方向可以采用较简单的方法确定(如新调整进入的天线阵元组的方向与该小区中已有的天线阵元组的方向保持一致)也可以采用较复杂的方法确定(如基于各小区中UE分布通过解最优化函数或遍历搜索或人工智能的方法)。
在步骤S2230,网络侧节点将确定的天线阵列配置信息发送给天线阵列调整设备,以通过天线阵列调整设备调整天线阵列的配置。将天线阵列配置信息发送给天线阵列调整设备可以采用有线方式也可以采用无线方式。天线阵列调整设备接收对应天线阵元组的位置、方向信息后,将信息处理后发送给对应天线阵元组对应的移动驱动设备。然后,移动驱动设备可将对应的天线阵元组移动到对应的位置。如以上参照图1所描述的,网络侧节点既可以自身直接基于确定的天线阵列配置信息调整天线阵列的配置,也可以将确定的天线阵列配置信息发送到天线阵列调整设备以通过天线阵列调整设备调整天线阵列的配置,本实施例选用的是后者。
需要说明的是,网络侧节点可以只对某个小区不同方向上的天线阵元组进行调整,例如,当一个小区是全向小区时,由于同一时间不同方向上的需求可能也会不一样,因此不同方向上需要配置的天线阵元(组或子组)数也可能不同,还可以只对某个方向上不同小区的天线阵元组进行调整,例如,一个基站同一个方向上的多个天线阵元组可以同时配置给一个小区使用,也可以配置给多个不同的小区(如:载波聚合小区。不同小区在不同的频段上发送数据)使用,不同小区配置的天线阵元组数可以相同也可以不同,配置的天线阵元组的方向可以相同也可以不同。在下文中,将对这两种情况进行进一步的描述。
需要说明的是,本发明可以用于支持不同组成方式的天线阵元组的调整。除了以上参照图2至图6描述的采用的在竖着的抱杆上的一个或多个天线阵元子组构成一个天线阵元组外,天线阵元组还可以采用其他方式,如由横着的抱杆上的一个或多个天线阵元子组构成天线阵元组,甚至天线阵元组可直接由独立控制的天线阵元子组组成。
此外,需要说明的是,本发明中确定天线阵列配置信息时所使用的优化目标可以基于时间进行确定,如可以通过深度学***为优化目标,在非高峰时期宜采用最大化小区吞吐量为优化目标。当时间为工作日上午9点时,判定为高峰期,则选择用户比例公平作为优化目标。这里,用户比例公平是通过为用户确定对应的比例公平的因子,基于该因子来对各用户进行资源分配或进行调度等操作,以避免某些用户占用了大量的资源而另外用户很难获得资源的情况发生。在无线通信***中一种常用的方式是将“用户估计的瞬时传输数据量与用户实际的平均吞吐量的比值”作为用户的比例公平因子,当然也可以通过其他方式来为各用户确定比例公平因子。
以上已经参照图22描述了在网络侧节点是基站的情况下,基于获取的需求相关信息确定各小区的天线阵列配置信息,并将确定的天线阵列配置信息发送到天线阵列调整设备,以通过天线阵列调整设备来调整各小区的天线阵列配置的示例。
图23是示出根据本发明的另一示例性实施例的用于调整天线阵列的方法2300的流程图。
在该实施例中,假设网络侧节点是基站,并且网络侧节点直接确定调整的天线阵元及调整的天线阵元的位置,直接向移动驱动设备发送指示信息以进行天线阵列的调整。此外,在该实施例中,确定的是一个小区不同方向的天线阵列配置,调整天线阵列的配置包括调整各方向上的天线阵元数和天线阵元之间的间距。
具体地,假设调整的目标为基站A控制的全向小区1的不同方向(A、B、C方向)所需的天线阵元数,方向A和方向B的覆盖区域主要为居民区,方向C的覆盖区域主要为办公楼。小区1的三个方向总共可以使用的天线阵元数为144(即平均每个小区可以使用的天线阵元数为48),天线阵元能够基于设计的轨道进行移动以提供对应小区覆盖方向的移动通信覆盖。
在本实施例中,基站直接确定小区1各个方向上的天线阵元数、各天线阵元的位置、方向信息,然后将确定的信息直接发送给移动驱动设备来调整天线阵列的配置。
首先,在步骤S2310,网络侧节点获取各小区的各方向上的需求相关信息。虽然本实施例中提及确定各小区的各方向上的需求相关信息,然而,参照图1的描述,这只是示例,可获取至少一个小区的至少一个方向上的需求相关信息。这里,需求相关信息是可用于确定小区的需求或与确定小区的需求相关的任何信息。
其次,在步骤S2320,基于获取的需求相关信息,确定小区各方向上的天线阵元的数量、天线阵元的位置和天线阵元的方向。如上所述,在本发明提出的天线调整方法中可以没有专门确定小区需求的过程,而是网络侧直接根据获取的需求相关信息确定各小区的天线阵列配置。如本实施例中可采用基于人工神经网络算法的AI方式,根据搜集的时间、各个方向的用户数直接计算出不同方向的天线阵列配置方式(包括:小区1各方向的天线阵元数、天线阵元间距、天线阵元位置、天线阵元方向)的概率(这里假设人工神经网络中各神经元对应的权值是通过前期的大量训练而获得的),然后选择概率最大的一组天线阵列配置作为当前调整的天线阵列的配置。
在步骤S2330,将确定的天线阵列配置信息发送到移动驱动设备,以通过移动驱动设备将对应的天线阵元移动到确定的位置。
基站可将确定的天线阵列配置信息转换为移动驱动设备可以识别的信息,并随后通过有线或无线方式将对应信息发送给移动驱动设备。移动驱动设备接收到对应信息后,可将对应的天线阵元移动到设定的位置。
在本实施例中,AI技术被用于确定天线阵列配置信息,然而,需要说明的是,AI技术可以用于天线阵列调整的各个过程来确定天线阵列调整所需的相关信息,例如,AI技术可用于获取各小区的需求相关信息,例如,AI技术可包括模式识别方式(例如通过图像识别人流密度,建筑规模信息,从而获得需求相关信息,如容量需求、覆盖需求等)、文本或语音信息识别方式(例如通过文本识别网页信息,或通过语音识别广播的方式,获得人流密度,建筑规模信息,从而获得需求相关信息,如容量需求、覆盖需求等)和深度学习方式(例如通过当前时间和历史业务信息,获得小区需求变化趋势信息)。当AI技术被用于确定各小区天线阵列配置时,具体可包括:通过对当前时间和历史优化需求信息进行深度学习,得到联合优化目标;通过对触发原因、各小区预测的需求值进行深度学习,得到需要进行天线阵列调整的小区;通过对小区预测的需求值、目标用户分布进行深度学习,得到天线阵元或阵元组的数量需求、天线阵元或阵元组间隔\位置\方向等信息。当AI技术被用于确定需要调节的天线阵元(组和/或子组)时,可通过对历史天线阵列调整数量信息、覆盖范围信息进行深度学习,从而得到小区需调整的天线阵元(组和/或子组)。通过使用AI技术,使得能够快速、有预见性地对需求的变化进行响应。
图24是示出根据本发明的另一示例性实施例的用于调整天线阵列的配置的方法2400的流程图。
如以上参照图1所描述的,网络侧节点除了可确定至少一个小区中的每个小区的天线阵列配置信息以及至少一个小区的至少一个方向上的天线阵列配置信息之外,还可确定特定基站的至少一个服务方向上的不同小区的天线阵列配置信息。以下将参照图24对后一种情况进行示例性描述。
在本实施例中,假设网络侧节点为基站。天线阵列调整的目的可以是根据需求将基站的同一服务方向上的天线阵元组配置到一个小区还是多个小区。假设基站的一个服务方向上可以使用的天线阵元总数为32。当所有天线阵元配置到一个小区时,采用MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output,多用户-多输入多输出)方式进行数据传输的UE的信道容量可以由以下等式(1)获得;当天线阵元配置到多个小区时,每个小区中采用MU-MIMO方式进行数据传输的UE的信道容量可以由下面的等式(1)获得,当多个小区同时采用载波聚合方式为UE传输数据时,UE可以获得的总容量为UE在各小区中可以获得的总容量之和。通常情况下,所有天线阵元配置到一个小区相比于天线阵元配置到多个小区(多个小区采用载波聚合方式为UE提供数据传输)可以同时服务更多的UE,有更高的***总吞吐量,但单个UE可以获得的最大吞吐量要低于后者。因此,为了充分利用***的资源,可以根据需求,通过天线阵列调整的方式,使天线阵列在两种模式间切换,如:当一个服务方向上需要同时服务的UE较多时,可以将该服务方向上所有的天线阵元都配置给一个小区,该小区采用MU-MIMO方式为各UE进行数据传输;当一个服务方向上需要同时服务的UE较少时,可以将该服务方向上的天线阵元配置到多个不同的小区,各小区可以采用载波聚合的方式同时为UE进行数据传输(对于此时的单个小区来说仍可以采用MU-MIMO的方式为UE进行数据传输,只是MU-MIMO使用的天线数减少了)。等式(1)如下所示:
其中,Ci是单位带宽下用户i的信道容量,PBS是用户i所在小区的发送总功率,M是发送端大规模天线阵列包含的天线阵元个数,K为小区中当前UE的个数,βi是用户i的路径损耗值,→表示随着M的增大,信道容量收敛于该等式。
具体而言,在方法2400中,首先,在步骤S2410,基站获取其下各小区的容量需求信息。例如,基站可获取其下小区1、小区2和小区3的容量需求信息,其中,不同小区有不同的服务方向。这里的容量需求为各小区所对应方向上需要服务的UE数以及UE传输的业务特征信息(如平均传输速率)。
接下来,在步骤S2420,基于获取的容量需求信息确定基站的至少一个服务方向上的各小区的天线阵列配置信息,包括对应的天线阵元数、天线阵元位置、天线阵元方向等。确定天线阵列配置信息的方法可以采用解最优化函数方法、遍历搜索法、基于AI的方法等。这里,假设基站下小区当前方向上的所有天线阵元(32个)都配置给一个小区,但基站根据获取的信息判断小区1和小区2对应方向上需要服务的UE数为5(小于设定门限6),且UE的平均传输速率为50Mbps(大于设定门限40Mbps),则基站确定调整小区1和小区2所对应的天线阵列配置:将小区1和小区2对应的天线阵元数都调整为16,将小区1和小区2方向上各自剩余的16个天线阵元分别配置给小区4和小区5。小区4和小区1服务的方向相同,但使用的频段不同。小区5和小区2服务的方向相同,但使用的频段不同。由于相同方向上使用不同频段的小区的天线采用垂直方式部署比水平方式部署具有更好的信号隔离度(通常隔离度越大获得信号传输质量越好),因此,可将小区1和小区2配置为使用对应方向上32个天线阵元中上边的16个天线阵元,将小区4和小区5配置为使用对应方向上32个天线阵元中下边的16个天线阵元。为了进一步提高小区1和小区4、小区2和小区5间的信号隔离度,基站还可确定将小区1和小区2各自对应的16个天线阵元位置向上调整1米距离(当然也可以将小区4和小区5各自对应的16个天线阵元位置向下,或者,同时调整小区1和小区2、小区4和小区5对应的天线阵元位置)。
随后,在步骤S2430,基站将确定的小区(例如,小区1和小区2)的天线阵列配置信息发送给移动驱动设备,以控制移动驱动设备将对应的天线阵元移动到对应的位置。
以上已经参照图22至图24描述了在网络侧节点是基站的情况下的一些示例,然而,本发明中的网络侧节点不限于基站,而是可以为任何能够获取需求相关信息来确定各小区天线阵列配置信息或小区各方向上的天线阵列配置信息的节点,例如:专门用于确定天线调整的服务器、MME(Mobility Management Entity,移动性管理实体)、高层网关、增强SON节点以及将来新出现的网络侧节点等。将参照图25描述网络侧节点是高层节点的情况。
图25是示出根据本发明的另一示例性实施例的用于调整天线阵列的方法2500的流程图。
在本实施例中,网络侧节点可以是能够协调多个基站以对多个基站下的至少一个小区的天线列阵配置进行调整的天线阵列调整服务器。
首先,在步骤S2510,天线阵列调整服务器可获取其所控制的至少一个基站中的每个基站下的至少一个小区的需求相关信息,例如,获取容量需求相关信息。
接下来,在步骤S2520,基于获取的需求相关信息确定每个基站下至少一个小区的天线阵列配置信息,包括对应的天线阵元数、天线阵元位置、天线阵元方向等。确定方法可以是解最优化函数方法、遍历搜索法、基于AI的方法等。
在步骤S2530,天线阵列调整服务器将确定的天线阵列配置信息发送给各个基站,以通过各个基站控制移动驱动设备通过移动天线阵元来调整每个基站下至少一个小区的天线阵列配置。例如,各个基站可对接收到的天线阵列配置信息进行处理,随后将相应的指示信息发送给各小区对应天线阵列的移动驱动设备。随后,移动驱动设备将对应的天线阵元移动到对应的位置。
需要说明的是,本发明中网络侧节点也可以是比基站更靠近天线的前端节点,当不需要跨基站、跨小区进行天线调整,或者,各基站间、小区间采用分布式协调方式进行天线调整时,天线调整控制可以由靠近天线的前端节点来执行。另外,本发明中的网络侧节点还可以是其他类型的节点如中继(relay)节点、路侧单元(RSU,road side unit)以及其他后续出现的可以执行天线调整功能的节点。
此外,本发明提出的天线阵列调整方法除了上述根据小区需求相关信息为不同小区配置不同的天线阵元(组或子组)数外,还可以通过改变天线阵元(组或子组)的间距来改变小区的信号覆盖范围。以下,将参照图26对改变天线阵元的间距的情况的示例进行描述。
图26是根据本发明的另一示例性实施例的用于调整天线阵列的方法2600的流程图。
在本实施例中,假设小区A中通常主要业务都在小区中心区域产生,小区边缘区域的业务量很少。当小区边缘临时搭建了一个会场来举行迷你音乐会时,小区中心的人流都聚集到了小区边缘的迷你音乐会场。假设此时不需要为小区增加天线阵元或天线阵元组的数目,为了提升小区边缘的覆盖能力,可以对天线阵元或天线阵元组的间距进行调整。
具体的,可使天线阵子或天线阵元组之间的间距变小,以支持波束更远的覆盖距离。确定间距的方式同样可以采用上述解最优化函数的方法、搜索法(例如遍历搜索、tabu搜索、taguchi搜索等)、基于AI的方法(例如人工神经网络算法、基因算法、遗传算法等)等。
在本实施例中,假设网络侧节点是基站。具体而言,在步骤S2610,基站可获取小区的需求相关信息。在步骤S2620,基站可根据获取的需求相关信息确定是否需要对天线阵元的间距进行调整。如果确定需要对天线阵元的间距进行调整,则在步骤S2630,确定天线阵元的间距信息。随后,在步骤S2640,将确定的天线阵元的间距信息发送到天线阵列调整设备,以通过天线阵列调整设备对应用的天线阵元的间距进行调整。虽然在本实施例中仅提及调整天线阵元的间距,然而,如上参照图1所述,本发明可调整天线阵元组、天线阵元子组和天线阵元中的至少一个的间距,而不仅限于调整天线阵元之间的间距。通过基于小区的需求相关信息来调整天线阵列中天线阵元(组或子组)之间的间距,使得能够根据业务产生的位置提供更好的覆盖性能。
以上结合图22至图26描述了一些本发明的天线阵列调整方法的示例,然而,本领域技术人员清楚的是,上述示例性实施例仅是示例,因此,可根据实际需要对其进行修改、变形和组合,此外,可根据实际需要添加一些其他步骤,或者可省略上述步骤中的某些步骤,只要能够通过天线阵列中的至少一个天线阵元的移动实现天线阵列的配置调整即可。
如上所述,根据本发明的各种示例性实施例,能够基于获取的小区的需求相关信息,通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置,从而使得天线资源能够得到充分的利用,降低资源浪费,提升***容量。此外,根据本发明的示例性实施例,还可基于小区的需求相关信息来调整天线阵列中天线阵元(组或子组)之间的间距,从而能够根据业务产生的位置提供更好的覆盖性能。另外,通过在用于调整天线阵列的方法、设备和***中采用AI算法(如人工神经网络算法)可进一步提高天线规模调整的实时性和有效性。
根据本发明的方法可被记录在包括执行由计算机实现的各种操作的程序指令的计算机可读介质中。计算机可读介质的示例包括磁介质(例如硬盘、软盘和磁带);光学介质(例如CD-ROM和DVD);磁光介质(例如,光盘);以及特别配制用于存储并执行程序指令的硬件装置(例如,只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等)。程序指令的示例包括例如由编译器产生的机器码和包含可使用解释器由计算机执行的高级代码的文件。
此外,根据本发明的示例性实施例的控制装置中的各个模块可被实现为硬件组件或软件组件,并且可根据需要进行组合。另外,本领域技术人员可根据限定的各个模块所执行的处理,使用例如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)来实现各个模块。
尽管已经参照本发明的示例性实施例具体显示和描述了本发明,但是本领域的技术人员应该理解,在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下,可以对其进行形式和细节上的各种改变。
Claims (25)
1.一种用于调整天线阵列的方法,所述方法包括:
获取一个或更多个小区的需求相关信息;
基于获取的需求相关信息确定天线阵列配置信息,以通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置。
2.如权利要求1所述的方法,其中,所述方法还包括:基于确定的天线阵列配置信息调整天线阵列的配置。
3.如权利要求1所述的方法,其中,所述方法还包括:将确定的天线阵列配置信息发送到天线阵列调整设备,以通过天线阵列调整设备调整天线阵列的配置。
4.如权利要求2所述的方法,其中,基于确定的天线阵列配置信息调整天线阵列的配置的步骤包括:基于确定的天线阵列配置信息,控制移动驱动设备移动天线阵列中的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置。
5.如权利要求4所述的方法,其中,控制移动驱动设备移动天线阵列中的至少一个天线阵元的步骤包括:控制移动驱动设备基于滑动导轨移动天线阵列中的至少一个天线阵元。
6.如权利要求2所述的方法,其中,
确定天线阵列配置信息的步骤包括:确定至少一个小区中的每个小区的天线阵列配置信息,
基于确定的天线阵列配置信息调整天线阵列的配置的步骤包括:基于确定的每个小区的天线阵列配置信息,通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元,调整与每个小区对应的天线阵元的数量、位置、方向和间距中的至少一个。
7.如权利要求2所述的方法,其中,
确定天线阵列配置信息的步骤包括:确定至少一个小区的至少一个方向上的天线阵列配置信息,
基于确定的天线阵列配置信息调整天线阵列的配置的步骤包括:基于确定的所述至少一个方向上的天线阵列配置信息,通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元,调整与所述至少一个方向对应的天线阵元的数量、位置、方向和间距中的至少一个。
8.如权利要求2所述的方法,其中,
确定天线阵列配置信息的步骤包括:确定特定基站的至少一个服务方向上的不同小区的天线阵列配置信息,
基于确定的天线阵列配置信息调整天线阵列的配置的步骤包括:基于确定的所述至少一个服务方向上的不同小区的天线阵列配置信息,通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元,调整与所述至少一个服务方向上的不同小区对应的天线阵元的数量、位置、方向和间距中的至少一个。
9.如权利要求2所述的方法,其中,
确定天线阵列配置信息的步骤包括:确定至少一个基站中的每个基站下的至少一个小区的天线阵列配置信息,
基于确定的天线阵列配置信息调整天线阵列的配置的步骤包括:通过将至少一个基站下的至少一个小区的天线阵列配置信息发送到对应的基站,控制对应的基站调整与该基站下的至少一个小区对应的天线阵元的数量、位置、方向和间距中的至少一个。
10.如权利要求2所述的方法,其中,基于确定的天线阵列配置信息调整天线阵列的配置的步骤包括:
基于确定的天线阵列配置信息,确定天线阵列中需要被移动的至少一个天线阵元,
通过移动确定的需要被移动的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置。
11.如权利要求10所述的方法,其中,滑动导轨上布置有滑块,每个滑块对应至少一个天线阵元,
通过移动确定的需要被移动的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置,包括:控制与需要被移动的至少一个天线阵元对应的滑块在滑动导轨上移动。
12.如权利要求1-11中任一项所述的方法,其中,基于获取的需求相关信息确定天线阵列配置信息的步骤包括:
基于获取的需求相关信息,确定至少一个小区或所述至少一个小区的至少一个方向的需求:
基于确定的所述至少一个小区或所述至少一个小区的所述至少一个方向的需求确定所述至少一个小区或所述至少一个方向的天线阵列配置信息。
13.如权利要求1-12中任一项所述的方法,其中,天线阵列配置信息包括与至少一个小区有关的天线阵元的数量信息、位置信息、方向信息和间距信息中的至少一种信息。
14.一种用于调整天线阵列的方法,其中,所述方法包括:
接收天线阵列配置信息;
基于接收到的天线阵列配置信息,确定天线阵列中的需要被移动的至少一个天线阵元,
控制确定的至少一个天线阵元被移动,以调整天线阵列的配置。
15.一种用于调整天线阵列的方法,其中,所述方法包括:
接收用于移动天线阵列中的至少一个天线阵元的指示信息;
基于所述指示信息移动所述至少一个天线阵元,以调整天线阵列的配置。
16.一种用于调整天线阵列的方法,其中,所述方法包括:
网络侧节点获取一个或更多个小区的需求相关信息,并基于获取的需求相关信息确定天线阵列配置信息;
网络侧节点将确定的天线阵列配置信息发送到天线阵列调整设备;
天线阵列调整设备基于接收到的天线阵列配置信息确定天线阵列中的需要被移动的至少一个天线阵元,并控制所述至少一个天线阵元被移动,以调整天线阵列的配置。
17.一种用于调整天线阵列的设备,其中,所述设备包括:
信息获取模块,被配置为获取一个或更多个小区的需求相关信息;
确定模块,被配置为基于获取的需求相关信息确定天线阵列配置信息,以通过移动天线阵列中的至少一个天线阵元来调整天线阵列的配置。
18.一种用于调整天线阵列的设备,其中,所述设备包括:
接收模块,被配置为接收天线阵列配置信息;
确定模块,被配置为基于接收到的天线阵列配置信息,确定天线阵列中的需要被移动的至少一个天线阵元,
控制模块,被配置为控制确定的所述至少一个天线阵元被移动,以调整天线阵列的配置。
19.一种天线阵列,其中,所述天线阵列包括至少一个天线阵元,其中,天线阵列中的至少一个天线阵元能够被移动以调整天线阵列的配置。
20.如权利要求19所述的天线阵列,其中,所述天线阵列还包括滑动导轨,其中,滑动导轨上设置有滑块,其中,每个滑块对应至少一个天线阵元,其中,通过滑块在滑动导轨上的移动来带动至少一个天线阵元的移动。
21.如权利要求20所述的天线阵列,其中,每个滑块上布置有转向模块,其中,通过对转向模块的方向进行调整来调整至少一个天线阵元的方向。
22.如权利要求20所述的天线阵列,其中,通过对滑动导轨的方向进行调整来调整至少一个天线阵元的方向。
23.如权利要求20所述的天线阵列,其中,至少一个天线阵元通过支撑结构固定于滑块上,其中,所述支撑结构包括竖直抱杆或水平抱杆。
24.一种天线阵列的移动驱动设备,所述移动驱动设备包括:
接收模块,被配置为接收用于移动天线阵列中的至少一个天线阵元的指示信息;
驱动模块,被配置为基于所述指示信息移动所述至少一个天线阵元,以调整天线阵列的配置。
25.一种用于调整天线阵列的***,包括:
天线阵列,包括至少一个天线阵元;
网络侧节点,被配置为获取一个或更多个小区的需求相关信息,基于获取的需求相关信息确定天线阵列配置信息;
天线阵列调整设备,被配置为基于从网络侧节点接收到的天线阵列配置信息,确定天线阵列中的需要被移动的至少一个天线阵元,并控制确定的至少一个天线阵元被移动,以调整天线阵列的配置。
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