專利名稱：一種動態(tài)選擇陣列天線結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陣列天線技術(shù)，尤指一種動態(tài)選擇陣列天線結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的時分同步碼分多址(TD-SCDMA)系統(tǒng)中，基站大都使用陣列天線來完成用戶信號的接收與發(fā)射。所謂陣列天線是由多個天線單元按照一定分布方式構(gòu)成的，用于提高移動通信中天線系統(tǒng)的性能，陣列天線中的每個天線單元是相互獨(dú)立的單元，每個天線單元也稱作陣元，每個天線單元可以采用全向天線或定向天線，所有天線單元的分布可以是直線型、環(huán)型、平面型或立體型。陣列天線技術(shù)就是通過所有天線單元之間的相互配合完成各種環(huán)境下用戶信號的接收與發(fā)送。一般來說，基站采用8陣元的均勻圓形陣列天線來進(jìn)行上行信號的接收和檢測，但是，在某些情況下，比如基站處理能力受限時，就只能使用較少的天線單元比如僅采用6陣元或4陣元來進(jìn)行上行信號的接收和檢測，以保證基站能正常工作。那么，在當(dāng)前采用的陣元數(shù)小于陣列天線總陣元數(shù)時，如何合理地確定陣列天線結(jié)構(gòu)是非常重要的問題。
以8陣元的陣列天線為例，當(dāng)采用的陣元數(shù)小于8時，目前確定新陣列天線結(jié)構(gòu)的方法有兩種一種是，利用當(dāng)前確定的陣元數(shù)重新構(gòu)建新的陣列天線；另一種是，從已有陣列天線結(jié)構(gòu)中挑選確定數(shù)目的陣元形成新的陣列，但基本不改變原有陣列天線的分布形式，也就是說，不改變所選陣元在原陣列天線中的位置，如圖1a和圖1b所示，圖1a為8陣元的均勻圓形陣列天線，圖1b為挑選出的6個陣元所形成的新陣列天線，圖中的標(biāo)號1～8分別表示第幾陣元。
上述兩種確定新陣列天線結(jié)構(gòu)的方法各自存在不同的缺陷和問題對于第一種方法，由于要摒棄原有的陣列天線結(jié)構(gòu)，完全重建一個全新的陣列天線結(jié)構(gòu)，不僅會帶來操作上的困難和資源的浪費(fèi)，而且可能出現(xiàn)接收機(jī)在不同情況下不能兼容的問題，因此，很難在實(shí)際中得到應(yīng)用。
對于第二種方法，雖然實(shí)現(xiàn)比較簡單，但在選擇陣元時需要考慮所選陣元對到達(dá)信號的接收強(qiáng)度，以免造成對接收信號的屏蔽。因?yàn)樾盘柶帘沃饕c信號的到達(dá)角度有關(guān)，而無線環(huán)境下由于用戶移動或者遮擋物變換使得信號到達(dá)天線的方向總是在變化的，接收機(jī)預(yù)先并不知道信號的到達(dá)角情況，這樣，如果陣元選擇不合適就會使一些信號被屏蔽，接收不到。換句話說就是，如果直接根據(jù)位置固定的已有陣元組成新陣列進(jìn)行到達(dá)信號的接收，很容易出現(xiàn)接收盲區(qū)，即某個區(qū)域一直不能收到到達(dá)的信號，進(jìn)而導(dǎo)致接收機(jī)系統(tǒng)無法恢復(fù)信源、無法正常工作?？梢钥闯觯潭ǖ年嚵刑炀€結(jié)構(gòu)選擇方案很容易造成接收信號的盲區(qū)，即對應(yīng)某個到達(dá)角的信號，接收機(jī)一直不能實(shí)現(xiàn)正確接收和檢測，從而導(dǎo)致通信無法正常進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種動態(tài)選擇陣列天線結(jié)構(gòu)的方法，不僅實(shí)現(xiàn)簡單靈活，而且能使每個陣元更合理地接收到達(dá)信號，提高陣列天線信號接收的可靠性。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種動態(tài)選擇陣列天線結(jié)構(gòu)的方法，選定基本陣列天線并確定所需陣元數(shù)，從基本陣列天線的所有陣元中選出確定數(shù)目的陣元組成陣列天線結(jié)構(gòu)，并采用當(dāng)前陣列天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行信號的接收和檢測，該方法還包括判斷接收信號的傳輸時間間隔和/或時隙位置是否發(fā)生變化，如果是，則從基本陣列天線的所有陣元中重新選出確定數(shù)目的陣元組成新陣列天線結(jié)構(gòu)，并采用新陣列天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行信號的接收和檢測，否則繼續(xù)判斷。
其中，所述基本陣列天線為任意形式的陣列天線。所述選出確定數(shù)目的陣元是在基本陣列天線的所有陣元中任意選擇；所述基本陣列天線為8陣元均勻圓形陣列天線時，所述從基本陣列天線中選出確定數(shù)目的陣元具體為從8陣元均勻圓形陣列天線的所有陣元中任意選出6個陣元、或4個陣元。所述確定所需陣元數(shù)是根據(jù)系統(tǒng)處理能力和/或當(dāng)前用戶數(shù)確定的。
該方法進(jìn)一步包括確定不同陣元對應(yīng)的一種以上陣元組合，則所述選出確定數(shù)目的陣元為選擇一種陣元組合。其中，所述重新選出確定數(shù)目的陣元組成新的陣列天線結(jié)構(gòu)為對于同一傳輸時間間隔內(nèi)的不同時隙選擇不同陣元組合組成的陣列天線結(jié)構(gòu)，或者選擇同一種陣元組合組成的陣列天線結(jié)構(gòu)?；蛘?，所述重新選出確定數(shù)目的陣元組成新的陣列天線結(jié)構(gòu)為對于不同傳輸時間間隔的不同時隙選擇不同陣元組合組成的陣列天線結(jié)構(gòu)，或者選擇同一種陣元組合組成的陣列天線結(jié)構(gòu)?；蛘?，所述重新選出確定數(shù)目的陣元組成新的陣列天線結(jié)構(gòu)為對于不同傳輸時間間隔的相同時隙選擇同一種陣元組合組成的陣列天線結(jié)構(gòu)，或者選擇不同陣元組合組成的陣列天線結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明所提供的動態(tài)選擇陣列天線結(jié)構(gòu)的方法，是從選定的基本陣列天線結(jié)構(gòu)中，選出數(shù)量少于總陣元數(shù)的陣元組成新的陣列天線結(jié)構(gòu)，在陣元數(shù)相對固定的情況下，對不同傳輸時間間隔的不同傳輸時隙，選擇不同的陣元形成不同的陣列天線結(jié)構(gòu)，這樣，不僅實(shí)現(xiàn)起來簡單方便、具有更大的靈活性，而且能夠保證整個陣列天線對所有不同到達(dá)角的用戶信號的接收，也就是說，即使某個時隙的陣列天線結(jié)構(gòu)對某個到達(dá)角的信號出現(xiàn)屏蔽，隨著時隙的變化，所采用的陣列天線結(jié)構(gòu)也會改變，所出現(xiàn)的屏蔽問題也就相應(yīng)消除了，如此，可使當(dāng)前采用的陣列天線中的每個陣元能更合理地接收到達(dá)信號，避免固定陣列天線結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的盲區(qū)問題，進(jìn)而明顯提高基站系統(tǒng)的性能，提高用戶信號接收的可靠性。另外，為了防止某些信號因屏蔽而長時間無法接收，可進(jìn)一步配合通信系統(tǒng)中的編碼和重傳機(jī)制，從而更有效的完成通信過程，為用戶提供更好的服務(wù)。
在本發(fā)明實(shí)現(xiàn)過程中，所采用的已有陣列天線結(jié)構(gòu)是任意的，比如可以選用直線形陣列天線、均勻圓形陣列天線等等；對于陣元個數(shù)的確定可根據(jù)系統(tǒng)處理能力或用戶數(shù)有多種選擇，比如從8元陣列天線中選出6個陣元、5個陣元等等；對于陣元的選擇可以是任意的，比如在8元陣列天線中選出任意6個陣元；對應(yīng)不同傳輸時隙選用哪種陣列天線結(jié)構(gòu)也是任意的，比如選用第1陣元～第6陣元組成的陣列天線結(jié)構(gòu)、或是第3陣元～第8陣元組成的陣列天線結(jié)構(gòu)等等。而且，本發(fā)明的方法可適用于所有以陣列進(jìn)行信號接收的通信系統(tǒng)?？偠灾景l(fā)明方法的實(shí)現(xiàn)具有很強(qiáng)的靈活性、實(shí)用性和通用性，適用范圍更廣，實(shí)現(xiàn)形式多種多樣。


圖1a和圖1b為現(xiàn)有技術(shù)中一陣列天線陣元變化前后的陣列天線結(jié)構(gòu)圖；圖2為8陣元均勻圓形陣列天線結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明方法的實(shí)現(xiàn)流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的核心思想是從選定的基本陣列天線的所有陣元中選出部分陣元組成不同的陣列天線結(jié)構(gòu)，根據(jù)傳輸時間間隔和/或時隙的變化，動態(tài)選擇不同的陣列天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行用戶信號的接收和檢測。
這里，將已有陣列天線作為基本陣列天線，已有陣列天線是指4陣元、8陣元、16陣元的直線形陣列天線、圓形陣列天線等等；所述選擇部分陣元主要是根據(jù)系統(tǒng)的處理能力和/或當(dāng)前接入的用戶數(shù)先確定要選的陣元數(shù)目，再確定選哪些陣元，具體選擇哪些陣元是任意的，比如對于8陣元均勻圓形陣列天線結(jié)構(gòu)確定要選出4個陣元，可以選連續(xù)的4個陣元，也可以等間隔地選4個陣元，還可以不等間隔地選4個陣元等等；所述動態(tài)選擇不同陣元結(jié)構(gòu)也是任意選擇的，并不限定可選陣列天線結(jié)構(gòu)的選擇順序。
本發(fā)明適用于任何一個以陣列天線接收用戶信號的通信系統(tǒng)，下面僅以TD-SCDMA系統(tǒng)為例。本實(shí)施例中，所采用的基本陣列天線是8陣元均勻圓形陣列天線，并根據(jù)系統(tǒng)處理能力選定采用6個陣元組成新的陣列天線結(jié)構(gòu)。
圖2為8陣元均勻圓形陣列天線的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2中標(biāo)號1～8表示第1陣元～第8陣元，該陣列天線的參考點(diǎn)為圓心，參考線為圓心與第1陣元之間的連線，陣元標(biāo)號按逆時針排列。圖2中五角星表示一個信源，該信源的方向用(θ，)來描述，其中，θ表示信號到達(dá)的方位角，表示信號到達(dá)的仰角，圖2中的x、y、z為三維坐標(biāo)軸。
本實(shí)施例中，從8陣元中選出6個陣元組成新的陣列天線結(jié)構(gòu)，可選擇的組合共有C86＝28種，具體如表一所示，表一中每組陣元標(biāo)號表示選擇哪幾個陣元，比如1、2、3、4、5、6，表示選擇第1陣元到第6陣元；1、2、3、4、6、8，表示選擇第1陣元、第2陣元、第3陣元、第4陣元、第6陣元和第8陣元。


表一同樣的，如果是從m陣元中選出n個陣元組成新的陣列天線結(jié)構(gòu)，可選擇的組合應(yīng)為Cmn種。在具體實(shí)現(xiàn)時，可以每次重新選擇不同的陣元組成新的陣列天線結(jié)構(gòu)，也可以預(yù)先生成如表一所示的陣元組合表，每次選擇一個序號，進(jìn)而就可以得到所對應(yīng)的陣元組合，再由所選的陣元組合組成新的陣列天線結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明中，如何根據(jù)時隙的變化或傳輸時間間隔的變化動態(tài)選擇不同的陣列天線結(jié)構(gòu)可以有很多種方式，比如每個傳輸時間間隔的每個時隙采用一種選出陣元的組合，或者每個傳輸時間間隔中相同子幀或幀采用相同的陣元組合。同一傳輸時間間隔中不同時隙的陣列天線結(jié)構(gòu)可以相同，也可以不同；不同傳輸時間間隔的不同時隙的陣列天線結(jié)構(gòu)可以相同，也可以不同。
具體來說，在傳輸時間間隔為20ms的情況下，每個傳輸時間間隔中包括兩個幀，一個幀由兩個子幀組成，每個子幀具有多個時隙，通常，在業(yè)務(wù)量低時業(yè)務(wù)只占用每個子幀中的一個時隙，業(yè)務(wù)量高時會占用一個子幀中的多個時隙。
以12.2kbps業(yè)務(wù)為例，該業(yè)務(wù)僅占用每個子幀的一個時隙，相當(dāng)于每個傳輸時間間隔中包括與業(yè)務(wù)相關(guān)的四個時隙，那么，在具體操作中，在同一個傳輸時間間隔內(nèi)，可以選出四種組合，比如選出表一中的第3、7、19、27四種組合，每個子幀或時隙采用一種組合，比如第一子幀的一個業(yè)務(wù)相關(guān)時隙采用第3種陣元組合，第二子幀的一個業(yè)務(wù)相關(guān)時隙采用第7種陣元組合，第三子幀的一個業(yè)務(wù)相關(guān)時隙采用第19種陣元組合，第四子幀的一個業(yè)務(wù)相關(guān)時隙采用第27種陣元組合?；蛘撸粋鬏敃r間間隔內(nèi)相同幀采用同一種陣元組合，比如第一子幀和第二子幀為相同幀，第三子幀和第四子幀為相同幀，那么，選出表一中任意兩種組合，第一子幀和第二子幀采用兩種中的任意一種組合，第三子幀和第四子幀采用兩種中的另一種組合。
對于不同傳輸時間間隔，比如12.2kbps業(yè)務(wù)的兩個傳輸時間間隔，包括八個子幀，可以選出八種陣元組合，每個子幀采用一種陣元組合；也可以只選出四種陣元組合，在兩個傳輸時間間隔的相同子幀或時隙采用一種相同的陣元組合，比如在每個傳輸時間間隔的第一子幀的一個業(yè)務(wù)相關(guān)時隙采用第3種陣元組合，第二子幀的一個業(yè)務(wù)相關(guān)時隙采用第7種陣元組合，第三子幀的一個業(yè)務(wù)相關(guān)時隙采用第19種陣元組合，第四子幀的一個業(yè)務(wù)相關(guān)時隙采用第27種陣元組合；當(dāng)然也可以對兩個傳輸時間間隔內(nèi)相同的幀采用同一種陣元組合。兩個以上傳輸時間間隔的處理方式與上述方案均類似。
那么，本發(fā)明方法應(yīng)用于上行信號接收時，信號接收的具體處理流程如圖3所示，該方法的實(shí)現(xiàn)前提是已選定基本陣列天線，并已根據(jù)系統(tǒng)處理能力確定參與用戶信號接收的陣元數(shù)，進(jìn)而已確定可選的陣元組合。該方法包括以下步驟步驟301任意選擇一種陣元組合，基站的接收機(jī)通過當(dāng)前選擇的陣元組合組成的陣列天線結(jié)構(gòu)接收用戶信號。
步驟302～303接收機(jī)判斷傳輸時間間隔或時隙位置是否發(fā)生變化，如果是，則重新選擇陣元組合組成新的陣列天線結(jié)構(gòu)，否則，返回步驟302。
本步驟中，接收機(jī)判斷時隙或傳輸時間間隔是否有變化，如果有，就重新選擇陣元組合。具體如何重新選擇陣元組合就是接收機(jī)根據(jù)傳輸時間間隔的不同，在每個傳輸時間間隔的每個時隙，選擇任意一種可選的陣元組合。對于同一傳輸時間間隔的不同時隙，陣列天線結(jié)構(gòu)可以相同或者不同；對于不同傳輸時間間隔的不同時隙，陣列天線結(jié)構(gòu)也可以相同或者不同；對于不同傳輸時間間隔的相同時隙，陣列天線結(jié)構(gòu)同樣可以相同或者不同。
步驟304接收機(jī)采用步驟302所選陣元組合組成的新陣列天線結(jié)構(gòu)接收和檢測到達(dá)的用戶信號，返回步驟302。
從步驟304的處理可以看出，對于每個時隙都是采用新選擇的陣元組合組成的陣列天線結(jié)構(gòu)對相應(yīng)時隙的信號進(jìn)行接收和檢測，每個時隙陣列天線對信號的處理是相互獨(dú)立的，每個時隙所選擇的陣元組合可以是相同或不同的。
本發(fā)明所述的動態(tài)選擇陣列天線結(jié)構(gòu)的方法可適合于任意使用陣列天線進(jìn)行接收的通信系統(tǒng)，只要參與實(shí)際接收或處理的陣元數(shù)小于基本陣列天線的陣元數(shù)，接收機(jī)皆可從基本陣列天線中任意選取合適數(shù)目的陣元，用于不同時刻的用戶信號接收和檢測。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種動態(tài)選擇陣列天線結(jié)構(gòu)的方法，選定基本陣列天線并確定所需陣元數(shù)，從基本陣列天線的所有陣元中選出確定數(shù)目的陣元組成陣列天線結(jié)構(gòu)，并采用當(dāng)前陣列天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行信號的接收和檢測，其特征在于，該方法還包括判斷接收信號的傳輸時間間隔和/或時隙位置是否發(fā)生變化，如果是，則從基本陣列天線的所有陣元中重新選出確定數(shù)目的陣元組成新陣列天線結(jié)構(gòu)，并采用新陣列天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行信號的接收和檢測，否則繼續(xù)判斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基本陣列天線為任意形式的陣列天線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述選出確定數(shù)目的陣元是在基本陣列天線的所有陣元中任意選擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定所需陣元數(shù)是根據(jù)系統(tǒng)處理能力和/或當(dāng)前用戶數(shù)確定的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述基本陣列天線為8陣元均勻圓形陣列天線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述從基本陣列天線中選出確定數(shù)目的陣元具體為從8陣元均勻圓形陣列天線的所有陣元中任意選出6個陣元、或4個陣元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括確定不同陣元對應(yīng)的一種以上陣元組合；則所述選出確定數(shù)目的陣元為選擇一種陣元組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述重新選出確定數(shù)目的陣元組成新的陣列天線結(jié)構(gòu)為對于同一傳輸時間間隔內(nèi)的不同時隙選擇不同陣元組合組成的陣列天線結(jié)構(gòu)，或者選擇同一種陣元組合組成的陣列天線結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述重新選出確定數(shù)目的陣元組成新的陣列天線結(jié)構(gòu)為對于不同傳輸時間間隔的不同時隙選擇不同陣元組合組成的陣列天線結(jié)構(gòu)，或者選擇同一種陣元組合組成的陣列天線結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述重新選出確定數(shù)目的陣元組成新的陣列天線結(jié)構(gòu)為對于不同傳輸時間間隔的相同時隙選擇同一種陣元組合組成的陣列天線結(jié)構(gòu)，或者選擇不同陣元組合組成的陣列天線結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種動態(tài)選擇陣列天線結(jié)構(gòu)的方法，選定基本陣列天線并確定所需陣元數(shù)，從基本陣列天線的所有陣元中選出確定數(shù)目的陣元組成陣列天線結(jié)構(gòu)，并采用當(dāng)前陣列天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行信號的接收和檢測，該方法還包括判斷接收信號的傳輸時間間隔和/或時隙位置是否發(fā)生變化，如果是，則從基本陣列天線的所有陣元中重新選出確定數(shù)目的陣元組成新陣列天線結(jié)構(gòu)，并采用新陣列天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行信號的接收和檢測，否則繼續(xù)判斷。采用該方法不僅實(shí)現(xiàn)簡單靈活，而且能使每個陣元更合理地接收到達(dá)信號，提高陣列天線信號接收的可靠性。
文檔編號H01Q21/00GK1863004SQ200510069458
公開日2006年11月15日 申請日期2005年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月9日
發(fā)明者徐鐵鑄, 李峰, 康紹莉 申請人:上海原動力通信科技有限公司