專利名稱：采用定向天線單元的蜂窩分布式天線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)，具體是一種采用定向天線單元的
蜂窩分布式天線系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
分布式天線系統(tǒng)作為一種能夠有效減少發(fā)射功率、增加信道容量、減少傳輸誤碼 率和有效覆蓋"死點(diǎn)"的方案一直備受關(guān)注。分布式天線系統(tǒng)由一個(gè)基站和多個(gè)連接該基站 的天線單元組成，基站控制各個(gè)天線單元信號(hào)的發(fā)送并處理各個(gè)天線單元接收到的信號(hào)， 可以將分布式天線系統(tǒng)當(dāng)作是一種特殊的多輸入多輸出(MIM0)系統(tǒng)。為了保持基站與天 線單元間的良好通信，并避免它們之間因額外的頻段傳輸信息而導(dǎo)致頻率損失，一般通過 光纖來連接。 作為目前移動(dòng)通信中最常使用的小區(qū)結(jié)構(gòu)，蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)以正六邊形為基本小 區(qū)，各小區(qū)緊密相連，從而無縫無交叉地覆蓋整個(gè)通信區(qū)域?；拘^(qū)為獨(dú)立收發(fā)通信區(qū)， 分配有限通信頻段以供使用。 一般地，多小區(qū)蜂窩系統(tǒng)采取頻率復(fù)用技術(shù)來提高系統(tǒng)性能 并增大容量，而同頻道再復(fù)用將會(huì)不可避免地產(chǎn)生同頻干擾。隨著移動(dòng)用戶的不斷增加，對(duì) 移動(dòng)通信系統(tǒng)容量的要求越來越大，而無線頻譜資源是有限的，因此只有通過不斷的小區(qū) 分裂來提高容量，從宏蜂窩到微蜂窩，再到現(xiàn)在越來越多地用于室內(nèi)的微微蜂窩，蜂窩規(guī)模 在不斷地減小，系統(tǒng)的容量在不斷地增加，同頻蜂窩的距離在不斷地減少。由于頻率復(fù)用距 離越近，同頻干擾越大，使得頻譜利用率下降，從而使整個(gè)系統(tǒng)性能受限，嚴(yán)重削弱了頻率 復(fù)用技術(shù)帶來的高頻譜效率優(yōu)勢(shì)。當(dāng)同頻干擾達(dá)到某一門限值時(shí)，系統(tǒng)將無法正常工作，同 時(shí)，小區(qū)的不斷分裂還會(huì)帶來諸如切換更加頻繁、系統(tǒng)頻譜規(guī)劃困難以及成本提高等問題， 這表明蜂窩系統(tǒng)中的小區(qū)分裂和頻率復(fù)用技術(shù)將不能滿足未來無線通信發(fā)展的需要。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Xi Cao等人在2007年《Intelligent Signal Processing andCommunication Systems. Xiamen :IEEE Press (IEEE智能信號(hào)處理與通信系統(tǒng))》 上發(fā)表了題為"Performance and capacity analysis for downlink pico cellular distributedante皿a systems with transmit antenna selection (米用發(fā)送天線選擇
的微蜂窩分布式天線系統(tǒng)下行鏈路的性能與容量分析)"的文章，該技術(shù)給出了單小區(qū)蜂
窩結(jié)構(gòu)下分布式天線系統(tǒng)，Choi W等人在2007年的《IEEE Transaction on Wireless Communications (IEEE無線通{言 匚干ll )》上發(fā)表了題為"Downlink performance and capacity of distributedante皿a systems in a multicell environment (多小區(qū)下分布
式天線系統(tǒng)下行鏈路的性能與容量)"的文章，該技術(shù)給出了多小區(qū)蜂窩結(jié)構(gòu)下分布式天線 系統(tǒng)，分布式天線系統(tǒng)能夠獲得更低的誤碼率和更高的信道容量，但是在蜂窩小區(qū)的邊界
區(qū)域，分布式天線系統(tǒng)與傳統(tǒng)蜂窩結(jié)構(gòu)系統(tǒng)都不能獲得較低的誤碼率和較高的信道容量； 并且，在現(xiàn)有分布式天線系統(tǒng)中，由于需要在不同的地點(diǎn)放置大量的分布式天線單元，將增 大網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種采用定向天線單元的蜂窩
分布式天線系統(tǒng)。本發(fā)明通過使用分布式定向天線單元，將功率集中到所覆蓋的范圍并減
少對(duì)非覆蓋區(qū)域的干擾，從而在整個(gè)系統(tǒng)上降低誤碼率并提高信道容量；通過將定向天線
單元放置在小區(qū)邊角，從而改善小區(qū)邊界區(qū)域的性能；通過多個(gè)定向天線單元共用一個(gè)天
線架，從而降低系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃成本。 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 本發(fā)明包括若干個(gè)基站控制器和若干個(gè)分布式定向天線模塊，其中每個(gè)基站 控制器和每個(gè)分布式定向天線模塊都放置在一個(gè)正六邊形蜂窩小區(qū)中，基站控制器與分布 式定向天線模塊相連傳輸經(jīng)基站控制器處理后所需發(fā)送的信息，分布式定向天線模塊與移 動(dòng)用戶相連傳輸受到無線信道干擾的信息。
所述的分布式定向天線模塊包括M個(gè)定向天線單元和N個(gè)天線架，其中定向天
線單元位于天線架上，基站控制器與定向天線單元相連傳輸經(jīng)基站控制器處理后所需發(fā)送
的信息，移動(dòng)臺(tái)與距其最近且能覆蓋到該移動(dòng)臺(tái)的定向天線單元相連傳輸受到無線信道干
擾的信息，ml個(gè)定向天線單元放置在正六邊形小區(qū)相間的3個(gè)邊角處的天線架上且每個(gè)定
向天線單元的覆蓋扇區(qū)朝向小區(qū)中心；m2個(gè)定向天線單元放置在蜂窩小區(qū)中心的天線架
上且每個(gè)定向天線單元的覆蓋扇區(qū)朝向沒有放置定向天線單元的小區(qū)邊角。 所述的M大于或者等于6， ml大于或者等于3， m2大于或者等于3。 所述的N小于或者等于M。 所述的定向天線單元的扇形范圍是120。。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是明顯減少天線架的數(shù)目，降低系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī) 劃成本并減少網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃復(fù)雜度；提高系統(tǒng)在蜂窩小區(qū)邊界上的誤碼率性能并增大信道容 量，同時(shí)也能很好地降低整個(gè)系統(tǒng)的平均誤碼率并提高系統(tǒng)平均信道容量。


圖l為實(shí)施例系統(tǒng)示意圖。 圖2為實(shí)施例只考慮噪聲因素時(shí)小區(qū)邊界誤碼率比較示意圖。 圖3為實(shí)施例只考慮噪聲因素時(shí)小區(qū)邊界信道容量比較示意圖。 圖4為實(shí)施例只考慮噪聲因素時(shí)系統(tǒng)平均誤碼率比較示意圖。 圖5為實(shí)施例只考慮噪聲因素時(shí)系統(tǒng)平均信道容量比較示意圖。 圖6為實(shí)施例只考慮干擾因素時(shí)小區(qū)邊界誤碼率比較示意圖。 圖7為實(shí)施例只考慮干擾因素時(shí)小區(qū)邊界信道容量比較示意圖。 圖8為實(shí)施例只考慮干擾因素時(shí)系統(tǒng)平均誤碼率比較示意圖。 圖9為實(shí)施例只考慮干擾因素時(shí)系統(tǒng)平均信道容量比較示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的系統(tǒng)進(jìn)一步描述本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提 下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述 的實(shí)施例。
實(shí)施例 如圖1所示，本實(shí)施例包括7個(gè)基站控制器和7個(gè)分布式定向天線模塊，其中基
站控制器與分布式定向天線模塊相連傳輸經(jīng)基站控制器處理后所需發(fā)送的信息，分布式定
向天線模塊與移動(dòng)用戶相連傳輸受到無線信道干擾的信息，每個(gè)基站控制器和每個(gè)分布式
定向天線模塊均放置在一個(gè)正六邊形蜂窩小區(qū)內(nèi)，正六邊形蜂窩小區(qū)的數(shù)目是7個(gè)。 本實(shí)施例中每個(gè)小區(qū)采用6個(gè)扇形范圍為120°的定向天線單元將整個(gè)小區(qū)進(jìn)行
了覆蓋，且最大限度地減小了天線架的數(shù)量。 在第七小區(qū)中，所述的分布式定向天線模塊包括6個(gè)扇形范圍為120°的定向天 線單元和4個(gè)天線架，其中第一天線架位于第七小區(qū)的中心，第二天線架位于第七小區(qū)的 邊角A，第三天線架位于第七小區(qū)的邊角B，第四天線架位于第七小區(qū)的邊角C，第一定向天 線單元位于第一天線架上且其覆蓋扇區(qū)朝向該小區(qū)的邊角D，第二定向天線單元位于第一 天線架上且其覆蓋扇區(qū)朝向該小區(qū)的邊角E，第三定向天線單元位于第一天線架上且其覆 蓋扇區(qū)朝向該小區(qū)的邊角F，第四定向天線單元位于第二天線架上且其覆蓋扇區(qū)朝向該小 區(qū)的中心，第五定向天線位于第三天線架上且其覆蓋扇區(qū)朝向該小區(qū)的中心，第六定向天 線位于第四天線架上且其覆蓋扇區(qū)朝向該小區(qū)的中心，基站控制器分別與6個(gè)定向天線單 元相連傳輸經(jīng)基站控制器處理后所需發(fā)送的信息，移動(dòng)用戶與距其最近且能覆蓋到該移動(dòng) 用戶的定向天線單元相連傳輸受到無線信道干擾的信息。 第七小區(qū)中的第二天線架上共放置了 3個(gè)扇形范圍為120°的定向天線單元，這 3個(gè)定向天線單元分別屬于第一小區(qū)、第二小區(qū)和第七小區(qū)；第三天線架上也放置了 3個(gè)扇 形范圍為120°的定向天線單元，這3個(gè)定向天線單元分別屬于第三小區(qū)、第四小區(qū)和第七 小區(qū)；第四天線架上也放置了 3個(gè)扇形范圍為120°定向天線單元，這3個(gè)定向天線單元分 別屬于第五小區(qū)、第六小區(qū)和第七小區(qū)，這些定向天線單元的覆蓋扇區(qū)都指向其所屬小區(qū) 的中心。 按照第七小區(qū)的組成方式，本實(shí)施例中共有19個(gè)天線架和42個(gè)扇形范圍為120。 的定向天線單元，其中每個(gè)小區(qū)中心放置1個(gè)天線架，小區(qū)邊角的每個(gè)天線架被1個(gè)或者 2個(gè)或者3個(gè)相鄰小區(qū)共用。 本實(shí)施例只考慮噪聲因素時(shí)小區(qū)邊界CF的誤碼率和信道容量比較示意圖分別如 圖2和圖3所示，其中在邊界CF上，相對(duì)于EDAS(現(xiàn)有分布式天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng))和TC(傳統(tǒng) 蜂窩結(jié)構(gòu))，本實(shí)施例能夠較好地降低誤碼率并提高信道容量。如在小區(qū)邊角C上，EDAS與 TC的誤碼率數(shù)量級(jí)分別為10—3和10—、而本實(shí)施例方法的誤碼率的數(shù)量級(jí)僅為10—1 ;EDAS和 TC的信道容量分別為8b/s/Hz和4b/s/Hz，而本實(shí)施例方法的信道容量達(dá)到20b/s/Hz。
本實(shí)施例只考慮噪聲因素時(shí)整個(gè)系統(tǒng)平均誤碼率和平均信道容量比較示意圖分 別如圖4和圖5所示，本實(shí)施例方法相對(duì)于EDAS(現(xiàn)有分布式天線結(jié)構(gòu)系統(tǒng))和TC(傳統(tǒng) 蜂窩結(jié)構(gòu))能夠獲得稍好的平均誤碼率性能和稍高的平均信道容量。如在路徑損耗參數(shù) a為4時(shí)，TC平均誤碼率的數(shù)量級(jí)為10—2，而本實(shí)施例方法與EDAS平均誤碼率的數(shù)量級(jí)均 僅為10—7 ;TC的平均信道容量?jī)H為6. 5b/s/Hz，而本實(shí)施例方法與EDAS的平均信道容量為 11.5b/s/Hz。 本實(shí)施例只考慮干擾因素時(shí)小區(qū)邊界CF的誤碼率和信道容量比較示意圖分別如 圖6和圖7所示，相對(duì)于EDAS和TC，本實(shí)施例方法能夠較好地降低誤碼率并提高信道容量。如在邊角C上，本實(shí)施例方法所獲得誤碼率為EDAS所獲得誤碼率的25 % ，僅為TC所獲得誤 碼率的10. 6% ;本實(shí)施例方法所獲得信道容量是EDAS所獲得信道容量的4. 1倍，是TC所 獲得信道容量的12倍。在邊界F上，本實(shí)施例方法所獲得誤碼率為EDAS所獲得誤碼率的 68X，僅為TC所獲得誤碼率的39X ;本實(shí)施例方法所獲得信道容量是EDAS所獲得信道容 量的1.56倍，是TC所獲得信道容量的3.66倍。同時(shí)，可以看出，來自其他小區(qū)的干擾使得 本實(shí)施例方法中的誤碼率在邊界AB上的變化不是很大。 本實(shí)施例只考慮干擾因素時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的平均誤碼率和平均信道容量比較示意圖 分別如圖8和圖9所示，在不同的路徑損耗因子下，相比于EDAS和TC，本實(shí)施例方法均能 夠較好地降低平均誤碼率并提高平均信道容量。如在路徑損耗參數(shù)a為4時(shí)，本實(shí)施例 方法所獲得平均誤碼率為EDAS所獲得平均誤碼率的65. 2%，僅為TC所獲得平均誤碼率的 22. 8% ;本實(shí)施例方法所獲得平均信道容量是EDAS所獲得平均信道容量的1. 16倍，是TC 所獲得平均信道容量的2. 23倍。 通過比較圖2和圖3、圖6和圖7發(fā)現(xiàn)在只考慮噪聲因素和只考慮干擾因素的情 況下，在小區(qū)邊界CF上，相比于EDAS和TC，本實(shí)施例方法都可以很好的降低誤碼率性能并
提高信道容量。 通過比較圖4和圖5、圖8和圖9發(fā)現(xiàn)在整個(gè)小區(qū)上，在只考慮噪聲因素和只考 慮干擾因素的情況下，相對(duì)于TC，本實(shí)施例方法和EDAS均能很好地降低系統(tǒng)平均誤碼率并 提高平均信道容量。相對(duì)于EDAS，在只考慮多小區(qū)下的干擾時(shí)，本實(shí)施例方法在降低平均誤 碼率和提高平均信道容量上更具優(yōu)勢(shì)。 綜合圖1至圖9可知，本實(shí)施例方法能夠降低系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃成本，提高系統(tǒng)在蜂窩 小區(qū)邊界上的誤碼率性能并增大信道容量；同時(shí)，在整體小區(qū)上，本實(shí)施例方法也能很好地 降低平均誤碼率并提高系統(tǒng)平均信道容量。
權(quán)利要求
一種采用定向天線單元的蜂窩分布式天線系統(tǒng)，其特征在于，包括若干個(gè)基站控制器和若干個(gè)分布式定向天線模塊，其中每個(gè)基站控制器和每個(gè)分布式定向天線模塊都放置在一個(gè)正六邊形蜂窩小區(qū)中，基站控制器與分布式定向天線模塊相連傳輸經(jīng)基站控制器處理后所需發(fā)送的信息，分布式定向天線模塊與移動(dòng)用戶相連傳輸受到無線信道干擾的信息；所述的分布式定向天線模塊包括M個(gè)定向天線單元和N個(gè)天線架，其中定向天線單元位于天線架上，基站控制器與定向天線單元相連傳輸經(jīng)基站控制器處理后所需發(fā)送的信息，移動(dòng)用戶與距其最近且能覆蓋到該移動(dòng)臺(tái)的定向天線單元相連傳輸受到無線信道干擾的信息，m1個(gè)定向天線單元放置在正六邊形小區(qū)相間的3個(gè)邊角處的天線架上且每個(gè)定向天線單元的覆蓋扇區(qū)朝向小區(qū)中心；m2個(gè)定向天線單元放置在小區(qū)中心的天線架上且每個(gè)定向天線單元的覆蓋扇區(qū)朝向沒有放置定向天線單元的小區(qū)邊角。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用定向天線單元的蜂窩分布式天線系統(tǒng)，其特征是，所述 的定向天線單元的扇形范圍是120。。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用定向天線單元的蜂窩分布式天線系統(tǒng)，其特征是，所述 的M大于或者等于6， ml大于或者等于3， m2大于或者等于3。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用定向天線單元的蜂窩分布式天線系統(tǒng)，其特征是，所述 的N小于或者等于M。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用定向天線單元的蜂窩分布式天線系統(tǒng)，其特征是，所述 的放置在天線架上的定向天線單元屬于同一個(gè)分布式定向天線模塊，或者屬于兩個(gè)分布式 定向天線模塊，或者屬于三個(gè)分布式定向天線模塊。
全文摘要
一種移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域的采用定向天線單元的蜂窩分布式天線系統(tǒng)，包括若干個(gè)基站控制器和若干個(gè)分布式定向天線模塊，其中每個(gè)基站控制器和每個(gè)分布式定向天線模塊都放置在一個(gè)正六邊形蜂窩小區(qū)中，基站控制器與分布式定向天線模塊相連傳輸經(jīng)基站控制器處理后所需發(fā)送的信息，分布式定向天線模塊與移動(dòng)用戶相連傳輸受到無線信道干擾的信息；所述的分布式定向天線模塊包括M個(gè)定向天線單元和N個(gè)天線架，所述的定向天線單元的扇形范圍是120°，所述的M大于或者等于6，所述的N小于或者等于M。本發(fā)明能夠降低系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃成本，提高系統(tǒng)在蜂窩小區(qū)邊界上的誤碼率性能并增大信道容量；同時(shí)降低系統(tǒng)平均誤碼率并提高系統(tǒng)平均信道容量。
文檔編號(hào)H04W16/28GK101778401SQ20101030052
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者何晨, 蘇才國, 蔣鈴鴿 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)