一種有源天線垂直小區(qū)分裂的天線方向圖優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有源天線垂直小區(qū)分裂系統(tǒng)的方向圖優(yōu)化方法，包括：確定天線方向圖的染色體編碼方案，設(shè)定染色體基因信息；配置染色體進(jìn)化參數(shù)；按染色體進(jìn)化參數(shù)，對(duì)方向圖優(yōu)化方案編碼，形成染色體初始化種群；歸一化每個(gè)染色體的基因；通過適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度；判斷是否滿足終止條件，如果不滿足，則經(jīng)過選擇、交叉、變異得到新一代個(gè)體，并返回歸一化新一代個(gè)體每個(gè)染色體的基因，如此循環(huán)直至滿足終止條件；如果滿足則輸出最優(yōu)方案。本發(fā)明提供的優(yōu)化了垂直小區(qū)分裂內(nèi)外環(huán)天線方向圖的幅度激勵(lì)，降低了垂直分裂小區(qū)內(nèi)外環(huán)的干擾以及鄰小區(qū)之間的干擾，從而提升系統(tǒng)的性能。
【專利說明】-種有源天線垂直小區(qū)分裂的天線方向圖優(yōu)化方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種天線方向圖優(yōu)化方法，特別涉及一種有源天線垂直小區(qū)分裂的天 線方向圖優(yōu)化方法，屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著移動(dòng)通信用戶的爆炸式增長，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容已經(jīng)刻不容緩。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容方法 是蜂窩小區(qū)分裂，即減小現(xiàn)有小區(qū)的覆蓋區(qū)域，并在新產(chǎn)生的盲區(qū)引入新的基站來覆蓋。因 此，運(yùn)營商就必須為這種擴(kuò)容方式付出高昂的代價(jià)，包括增加新的基站設(shè)備和租賃新的站 址。然而，在人口密集的都市，已經(jīng)很難再尋找到合適的站址了。
[0003] 隨著天線理論和技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)可以利用天線發(fā)送電波的方向性來實(shí)現(xiàn)空 分多址，進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)容量，而近年來發(fā)展的有源天線（AAS,activeantennasystem) 則更是極大地利用了空間這一資源。有源天線較傳統(tǒng)基站和遠(yuǎn)端射頻單元（RRU，Radio RemoteUnit)有較大的革新，有源天線的射頻單元和天線是合一設(shè)計(jì)，它把多路小功率射 頻和天線陣子集成，大大增加了射頻收發(fā)接收機(jī)（TRX)路數(shù)，增加了射頻控制的靈活性，同 時(shí)降低了傳輸損耗。這種架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)是可以把數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)教炀€內(nèi)部的每個(gè)無源陣子， 信號(hào)控制的顆粒度更細(xì)，系統(tǒng)的自由度更高，天線設(shè)備的智能化成為可能。
[0004] 如圖1所示有源天線最重要的一種應(yīng)用場(chǎng)景就是垂直小區(qū)分裂，通過對(duì)不同的信 號(hào)賦予不同的激勵(lì)系數(shù)（幅度和相移），讓天線在垂直面產(chǎn)生兩個(gè)波束來覆蓋原小區(qū)。兩 個(gè)波束復(fù)用時(shí)頻資源，使得小區(qū)的可用資源增加一倍，理論上大大提高了小區(qū)容量。但實(shí)際 上，由于小區(qū)分裂產(chǎn)生了更多的同頻干擾，使得小區(qū)的吞吐量雖然提升，但并沒有得到期望 中的高增益。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：通過優(yōu)化垂直小區(qū)分裂內(nèi)外環(huán)天線方向圖的幅度激 勵(lì)，來降低垂直分裂小區(qū)內(nèi)外環(huán)的干擾以及鄰小區(qū)之間的干擾，從而提升系統(tǒng)的性能。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種有源天線垂直小區(qū)分裂系統(tǒng)的方向圖 優(yōu)化方法，包括如下步驟：
[0007] 確定天線方向圖的染色體編碼方案，設(shè)定染色體基因信息；
[0008] 配置染色體進(jìn)化參數(shù)；
[0009] 按染色體進(jìn)化參數(shù)，對(duì)方向圖優(yōu)化方案編碼，形成染色體初始化種群；
[0010] 歸一化每個(gè)染色體的基因；
[0011] 通過適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度；
[0012] 判斷是否滿足終止條件，如果不滿足，則經(jīng)過選擇、交叉、變異得到新一代個(gè)體，并 返回歸一化新一代個(gè)體每個(gè)染色體的基因，如此循環(huán)直至滿足終止條件；如果滿足則輸出 最優(yōu)方案。
[0013] 其中較優(yōu)地，所述確定天線方向圖的染色體編碼方案的步驟包括：
[0014] 將天線陣子內(nèi)環(huán)幅度激勵(lì)和天線陣子外環(huán)幅度激勵(lì)設(shè)置為基因；
[0015] 將多個(gè)天線陣子內(nèi)環(huán)幅度激勵(lì)和天線陣子外環(huán)幅度激勵(lì)設(shè)置為染色體。
[0016] 其中較優(yōu)地，所述對(duì)方向圖優(yōu)化方案編碼的步驟包括：
[0017] 將內(nèi)環(huán)天線方向圖振子的幅度激勵(lì)和外環(huán)天線方向圖振子的幅度激勵(lì)作為天線 方向圖的染色體編碼基因，將內(nèi)環(huán)天線方向圖振子的幅度激勵(lì)和外環(huán)天線方向圖振子的幅 度激勵(lì)復(fù)數(shù)編碼。
[0018] 其中較優(yōu)地，所述復(fù)數(shù)編碼是按下式計(jì)算的：

【權(quán)利要求】
1. 一種有源天線垂直小區(qū)分裂系統(tǒng)的方向圖優(yōu)化方法，其特征在于包括如下步驟： 確定天線方向圖的染色體編碼方案，設(shè)定染色體基因信息； 配置染色體進(jìn)化參數(shù)； 按染色體進(jìn)化參數(shù)，對(duì)方向圖優(yōu)化方案編碼，形成染色體初始化種群； 歸一化每個(gè)染色體的基因； 通過適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度； 判斷是否滿足終止條件，如果不滿足，則經(jīng)過選擇、交叉、變異得到新一代個(gè)體，并返回 歸一化新一代個(gè)體每個(gè)染色體的基因，如此循環(huán)直至滿足終止條件；如果滿足則輸出最優(yōu) 方案。
2. 如權(quán)利要求1所述的方向圖優(yōu)化方法，其特征在于，所述確定天線方向圖的染色體 編碼方案的步驟包括： 將天線陣子內(nèi)環(huán)幅度激勵(lì)和天線陣子外環(huán)幅度激勵(lì)設(shè)置為基因； 將多個(gè)天線陣子內(nèi)環(huán)幅度激勵(lì)和天線陣子外環(huán)幅度激勵(lì)設(shè)置為染色體。
3. 如權(quán)利要求1所述的方向圖優(yōu)化方法，其特征在于，所述對(duì)方向圖優(yōu)化方案編碼的 步驟包括： 將內(nèi)環(huán)天線方向圖振子的幅度激勵(lì)和外環(huán)天線方向圖振子的幅度激勵(lì)作為天線方向 圖的染色體編碼基因，將內(nèi)環(huán)天線方向圖振子的幅度激勵(lì)和外環(huán)天線方向圖振子的幅度激 勵(lì)復(fù)數(shù)編碼。
4. 如權(quán)利要求3所述的方向圖優(yōu)化方法，其特征在于，所述復(fù)數(shù)編碼是按下式計(jì)算的： C - [cj, c2, **?, cN] Cn = an+J * bn an, bn G [0, 1] 其中，c是天線方向圖的染色體，cn是基因。cn包括實(shí)部an和虛部b n，實(shí)部an表示內(nèi)環(huán) 天線方向圖第n個(gè)振子的幅度激勵(lì)，虛部bn表示外環(huán)天線方向圖第n個(gè)振子的幅度激勵(lì)，N 表示振子的個(gè)數(shù)。
5. 如權(quán)利要求1所述的方向圖優(yōu)化方法，其特征在于，所述歸一化每個(gè)染色體的基因 的步驟是歸一化信號(hào)的發(fā)射功率，如下式所示：
其中，元表示歸一化后的內(nèi)環(huán)天線方向圖振子的幅度激勵(lì)、反表示歸一化后的外環(huán)天 線方向圖振子的幅度激勵(lì)、4是歸一化后的基因，實(shí)部3"表示內(nèi)環(huán)天線方向圖第n個(gè)振子 的幅度激勵(lì)，虛部bn表示外環(huán)天線方向圖第n個(gè)振子的幅度激勵(lì)，N表示振子的個(gè)數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的方向圖優(yōu)化方法，其特征在于，所述適應(yīng)度函數(shù)是按下式計(jì)算 的：
Pi+P2+P3+P4+P5 = 1 其中，El、E2、E3、E4、E5表示每個(gè)染色體形成的幅度方向圖與理想形式幅度方向圖的 差，Pi, P2，P3，P4，P5疋權(quán)重系數(shù)。 7?如權(quán)利要求6所述的方向圖優(yōu)化方法，其特征在于，所述EpEyEyEpEs是按下式計(jì) 算的：
其中，El、E2、E3、E4、E5表示每個(gè)染色體形成的幅度方向圖與理想形式幅度方向圖的 誤差，Q表示9,的長度，P表示％的長度；0,表示外環(huán)小區(qū)邊緣的角度范圍的所有取值， e j表示內(nèi)環(huán)小區(qū)邊緣的角度范圍的所有取值；e innCT，e 是內(nèi)環(huán)天線和外環(huán)天線的電下 傾角，ei表示在0 i角度位置上的誤差，e」表示在0 j角度位置上的誤差；R1和R3表示內(nèi) 外環(huán)幅度方向圖dB差值的理想值，R2表示外環(huán)幅度方向圖在0 edge處的值；AFinne,( 0 )表 示天線內(nèi)環(huán)幅度方向圖、0 )表示天線外環(huán)幅度方向圖。
8. 如權(quán)利要求7所述的方向圖優(yōu)化方法，其特征在于，所述&、R2、R3是按下式計(jì)算的： fd( 0 ) = R1； 0 G [ 9 edge, 9 up] AF0Uter ( 9 edge) = R2 fd( 9 ) I = R3, 9 G [ 9 low，9 centre! 其中，fd(e)是f(e)的理想形式。[0edge，eup]是外環(huán)小區(qū)邊緣的角度區(qū)域。0 edge是UE到BS最小的夾角；[0 lOT，0 eent,J是內(nèi)環(huán)小區(qū)邊緣的角度區(qū)域。0 eent,e是UE到BS最 大的夾角。
9. 如權(quán)利要求7所述的方向圖優(yōu)化方法，其特征在于，所述f(0)是按下式計(jì)算的： f(0) = 1〇 . l〇gl〇(|AFouter(0) |/|AFinner(0) |) 其中，f(e)是天線內(nèi)外環(huán)幅度方向圖在9處的dB差值，AFinne,(0)表示天線內(nèi)環(huán)幅 度方向圖、( 0 )表示天線外環(huán)幅度方向圖。
【文檔編號(hào)】H04W16/28GK104347955SQ201410521131
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】崔琪楣, 陶小峰, 王健, 劉賀 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)