本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其是涉及一種天線陣列及基站發(fā)送信號的方法。

背景技術(shù)：

大規(guī)模天線技術(shù)是LTE-A演進(jìn)以及未來5G的關(guān)鍵性技術(shù)之一，目前3GPP R13中RAN1的一個重要議題“Study on Elevation Beam forming/Full-Dimension(FD)MIMO for LTE”主要研究多輸入多輸出MIMO在LTE中的進(jìn)一步演進(jìn)。

我們通常可以把天線陣列分為兩個部分：物理天線陣列和收發(fā)通道陣列。傳統(tǒng)的MIMO技術(shù)主要基于一維的天線陣列(通常是水平維的天線陣列)，如圖1所示，具體來說，它的物理天線陣列可能是二維的(圖1中的物理天線陣列是8行8列)，但是收發(fā)通道陣列是一維的(圖1中的收發(fā)通道陣列是1行8列的)，同一列相同極化的多個物理天線陣子連接到同一個收發(fā)通道。因此只有水平維的多個物理天線陣子之間的相位差是可以調(diào)整的，而垂直維的多個物理天線陣子之間的相位差是不能調(diào)整的，所以傳統(tǒng)的MIMO只能在水平維進(jìn)行波束賦形，而垂直維的波束形狀是固定的(通常垂直維的3dB帶寬為10度左右)，圖1中的波束只能在水平維調(diào)整朝向，但是垂直維的方向是固定的(一般由下傾角決定)。

由于傳統(tǒng)基站不管是業(yè)務(wù)波束還是廣播波束，其垂直維的波束寬度和朝向都是固定的，一般來說垂直維3dB帶寬為10度左右，因此當(dāng)實際環(huán)境中用戶在垂直維的分布范圍較大時，傳統(tǒng)基站無法很好的覆蓋到所有用戶。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了提升基站的廣播覆蓋范圍，本發(fā)明提供了一種天線陣列及基站發(fā)送信號的方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種天線陣列，所述天線陣列包括：

物理天線陣列和與所述物理天線陣列對應(yīng)的收發(fā)通道陣列，且所述物理天線陣列中的部分天線單元對應(yīng)于高功率收發(fā)通道，所述物理天線陣列中除所述部分天線單元外的剩余天線單元對應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道，其中，所述高功率收發(fā)通道所支持的發(fā)射功率大于所述標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道所支持的發(fā)射功率。

可選的，所述天線陣列為全維度多輸入多輸出FD-MIMO的LTE天線。

可選的，所述部分天線單元圍繞所述物理天線陣列的中心位置設(shè)置。

可選的，所述物理天線陣列中的天線單元為雙極化天線單元。

依據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明還提供了一種基站發(fā)送信號的方法，所述基站包括天線陣列，所述方法包括：

根據(jù)所述高功率收發(fā)通道發(fā)送的利用小區(qū)特定參考信號CRS進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)的傳輸模式的物理下行鏈路共享信道PDSCH和/或公共控制信號，進(jìn)行廣播波束的波束賦形并發(fā)送；以及

根據(jù)所述高功率收發(fā)通道和標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道上發(fā)送的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行業(yè)務(wù)波束的波束賦形并發(fā)送，其中，所述高功率收發(fā)通道和標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道共同用于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的發(fā)送。

可選的，所述公共控制信號包括：小區(qū)特定參考信號CRS、主同步信號PSS、輔同步信號SSS、物理廣播信道PBCH和物理下行控制信道PDCCH中的至少一種。

可選的，所述業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為PDSCH承載的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，其中，所述PDSCH為利用解調(diào)參考信號DMRS進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)的傳輸模式的PDSCH。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明利用提供的物理天線陣列中的部分天線單元對應(yīng)于高功率收發(fā)通道，物理天線陣列中除部分天線單元外的剩余天線單元對應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道的天線陣列，根據(jù)高功率收發(fā)通道發(fā)送的利用小區(qū)特定參考信號CRS進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)的傳輸模式的物理下行鏈路共享信道PDSCH和/或公共控制信號，進(jìn)行廣播波束的波束賦形并發(fā)送，以及根據(jù)高功率收發(fā)通道和標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道上發(fā)送的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行業(yè)務(wù)波束的波束賦形并發(fā)送。利用單個天線單元的波束為寬波束，多個天線單元在引用廣播賦形權(quán)值后才能形成寬波束的原理，本發(fā)明只使用高功率收發(fā)通道進(jìn)行PDSCH和/或公共控制信號進(jìn)行廣播波束的發(fā)送，避 免了多個天線單元在引入廣播賦形權(quán)值時造成的功率損失，即降低了波束賦形時的權(quán)重?fù)p耗，并在形成寬波束時提升了基站的廣播覆蓋范圍；且由于高功率收發(fā)通道支持的發(fā)射功率大于標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道支持的發(fā)射功率，因此即使采用少量的高功率收發(fā)通道并產(chǎn)生少量的權(quán)值損耗，形成的廣播波束同樣為寬波束，同樣提升了基站的廣播覆蓋范圍。

附圖說明

圖1表示現(xiàn)有的一維天線陣列；

圖2表示現(xiàn)有的二維天線陣列；

圖3表示本發(fā)明的實施例中天線陣列中的物理天線陣列的示意圖之一；

圖4表示本發(fā)明的實施例中基站發(fā)送信號的方法的主要步驟流程圖；以及

圖5表示本發(fā)明的實施例中天線陣列中的物理天線陣列的示意圖之二。

其中圖中：

1、物理天線陣列；2、收發(fā)通道；3、部分天線單元；4.剩余天線單元。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

全維度多輸入多輸出FD-MIMO主要基于二維天線陣列(同一列的多個天線陣子連接到多個收發(fā)通道)，如圖2所示，其中，物理天線陣列1和收發(fā)通道2都是二維陣列。FD-MIMO的二維天線陣列對應(yīng)的各個收發(fā)通道支持的功率大小是一致的，例如FD-MIMO基站的總發(fā)射功率為40W，共有64個通道，一般來說每個通道功率為(40/64)W即可。

目前3GPP中關(guān)于FD-MIMO采用的二維天線陣列可以用如下參數(shù)描述(M,N,P,M_TXRU)，其中M表示同極化的一列天線的陣子個數(shù)，N表示天線陣列的列數(shù)，P＝2表示采用雙極化天線，M_TXRU表示同一列天線陣子對應(yīng)的收發(fā)通道的個數(shù)，一個收發(fā)通道可能對應(yīng)到若干個天線陣子，Q＝2N*M_TXRU表示 該天線陣列對應(yīng)的收發(fā)通道陣列中的收發(fā)通道總數(shù)。例如，天線陣列(M,N,P,M_TXRU)＝(8,4,2,4)對應(yīng)的收發(fā)通道總數(shù)Q為32。

具體來說，二維天線陣列的物理天線陣列和收發(fā)通道陣列都是二維的，每個物理天線陣子對應(yīng)一個收發(fā)通道，這樣不僅水平維的多個物理天線陣子之間的相位差可以調(diào)整，而且垂直維的多個物理天線陣子之間的相位差也可以調(diào)整，F(xiàn)D-MIMO不僅能在水平維進(jìn)行波束賦形，而且可以在垂直維進(jìn)行波束賦形。雖然FD-MIMO可以形成較窄的業(yè)務(wù)波束且可以在垂直維調(diào)整朝向使得最大波束方向指向用戶，但是對于廣播波束，由于小區(qū)特定參考信號CRS、物理下行控制信道PDCCH等公共控制信號依賴于廣播波束，為了盡量覆蓋到本小區(qū)不同高度的用戶，F(xiàn)D-MIMO需要形成較寬的廣播波束。另外，傳輸模式中的TM2、TM3等依靠CRS進(jìn)行解調(diào)的傳輸模式也會受到廣播波束增益的影響。

FD-MIMO一般通過廣播賦形權(quán)值來形成廣播波束，一般來說，每個天線單元的波束寬度較寬(典型的有65度、90度等)，因此，要讓二維天線陣列形成廣播波束，其廣播賦形權(quán)值會引入一定的功率損失，天線單元數(shù)越多，可能引入的功率損失越大。以單個天線單元波束的水平3dB寬度和垂直3dB寬度都是65度為例，對于(M,N,P,M_TXRU)＝(8,4,2,64)的64TXRU天線陣列來說，如果要形成約60度的水平廣播波束和約60度的垂直廣播波束，廣播權(quán)值會帶來較大的權(quán)值損耗，例如采用水平廣播波束的信號幅度權(quán)值A(chǔ)m＝[0.45,1,1,0.53]，相位Pm＝[120,149,156,328]，垂直廣播波束的信號幅度權(quán)值為Am＝[0.45,1,0.9,0.4,0.9,1,0.45]，相位Pm＝[0,90,165，-120,-190,175,90，-10]，水平廣播波束的信號幅度權(quán)值導(dǎo)致的權(quán)值損耗約為-2.07dB，垂直廣播波束的信號幅度權(quán)值導(dǎo)致的權(quán)值損耗約為-2.65dB，總的權(quán)值損耗約為-4.72dB。

廣播賦形權(quán)值的權(quán)值損耗會導(dǎo)致降低廣播波束的增益，從而降低CRS、PDCCH等公共控制信號的覆蓋性能，另外，TM2、TM3等依靠CRS進(jìn)行解調(diào)的傳輸模式也會受到影響。

本發(fā)明的實施例提供一種將收發(fā)通道陣列區(qū)分為高功率收發(fā)通道和標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道的天線陣列，并根據(jù)所提供的天線陣列對基站的信號進(jìn)行區(qū)分發(fā)送，降低了基站的廣播權(quán)值損耗并且提升了基站的廣播覆蓋范圍。下面將結(jié)合具體實施例進(jìn)一步描述。

如圖3所示，為本發(fā)明的實施例中天線陣列中物理天線陣列的結(jié)構(gòu)示意圖之一。天線陣列包括物理天線陣列和與物理天線陣列對應(yīng)的收發(fā)通道陣列，且物理天線陣列中的部分天線單元3對應(yīng)于高功率收發(fā)通道，物理天線陣列中除部分天線單元3外的剩余天線單元4對應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道，其中，高功率收發(fā)通道所支持的發(fā)射功率大于標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道所支持的發(fā)射功率。

具體的，根據(jù)基站發(fā)射的總功率不變的原理，高功率收發(fā)通道所支持的發(fā)射功率為基站的發(fā)射功率與高功率收發(fā)通道的總數(shù)目的比值，標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道所支持的發(fā)射功率為基站的發(fā)射功率與收發(fā)通道的總數(shù)目的比值。例如，基站的總發(fā)射功率為40W，收發(fā)通道總數(shù)目為64個，高功率收發(fā)通道為2個，則標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道所支持的發(fā)射功率為40/64W，高功率收發(fā)通道所支持的發(fā)射功率為20W。

本實施例提供的天線陣列，物理天線陣列中的部分天線單元3對應(yīng)于高功率收發(fā)通道，物理天線陣列中除所述部分天線單元3外的剩余天線單元4對應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道，解決了現(xiàn)有的FD-MIMO的二維天線陣列對應(yīng)的各個收發(fā)通道支持的功率大小一致的問題。

可選的，基站的天線陣列為全維度多輸入多輸出FD-MIMO的LTE天線，且天線陣列中的物理天線陣列中的天線單元為雙極化天線單元。

可選的，繼續(xù)參見圖1，為了提升基站的廣播覆蓋范圍，對應(yīng)于高功率收發(fā)通道的部分天線單元3圍繞在物理天線陣列的中心位置設(shè)置。

依據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種基站發(fā)送信號的方法，其中，基站包括天線陣列。如圖4所示，為基站發(fā)送信號的方法的主要步驟流程圖，主要包括如下步驟：

步驟101，根據(jù)高功率收發(fā)通道發(fā)送的利用小區(qū)特定參考信號CRS進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)的傳輸模式的物理下行鏈路共享信道PDSCH和/或公共控制信號，進(jìn)行廣播波束的波束賦形并發(fā)送。

在本步驟中，使用高功率收發(fā)通道對PDSCH和/或公共控制信號進(jìn)行發(fā)送。具體的，利用單個天線單元的波束為寬波束，多個天線單元在引用廣播賦形權(quán)值后才能形成寬波束的原理，本步驟只使用高功率收發(fā)通道進(jìn)行PDSCH和/或公共控制信號進(jìn)行廣播波束的發(fā)送，避免了使用多個天線單元在引入廣播賦形 權(quán)值時造成的功率損失，即降低了波束賦形時的權(quán)重?fù)p耗，并在形成寬波束時提升了基站的廣播覆蓋范圍；并且由于高功率收發(fā)通道支持的發(fā)射功率大于標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道的發(fā)射功率，因此可以在沒有信號幅度權(quán)值即在沒有功率損失的情況下，或者在少量高功率收發(fā)通道進(jìn)行波束賦形時使用信號幅度權(quán)值即在少量功率損失的情況下，同樣可以達(dá)到降低基站的權(quán)值損耗并提高基站的廣播覆蓋范圍的效果。

具體的，公共控制信號包括：小區(qū)特定參考信號CRS、主同步信號PSS、輔同步信號SSS、物理廣播信道PBCH和物理下行控制信道PDCCH中的至少一種。

步驟102，根據(jù)所述高功率收發(fā)通道和標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道上發(fā)送的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行業(yè)務(wù)波束的波束賦形并發(fā)送。

在本步驟中，基站可以根據(jù)高功率收發(fā)通道和標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道上發(fā)送的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行業(yè)務(wù)波束的波束賦形并發(fā)送。具體的，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為PDSCH承載的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，其中，PDSCH為利用解調(diào)參考信號DMRS進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)的傳輸模式的PDSCH。

本實施例使用高功率收發(fā)通道發(fā)送PDSCH和/或公共控制信號，利用高功率收發(fā)通道和標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道發(fā)送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。利用單個天線單元的波束為寬波束，多個天線單元在引用廣播賦形權(quán)值后才能形成寬波束的原理，只使用高功率收發(fā)通道進(jìn)行PDSCH和/或公共控制信號進(jìn)行廣播波束的發(fā)送，避免了多個天線單元在引入廣播賦形權(quán)值時造成的功率損失，即降低了波束賦形時的權(quán)重?fù)p耗，并在形成寬波束時提升了基站的廣播覆蓋范圍；且由于高功率收發(fā)通道支持的發(fā)射功率大于標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道支持的發(fā)射功率，因此即使采用少量的高功率收發(fā)通道并產(chǎn)生少量的權(quán)值損耗，形成的廣播波束同樣為寬波束，同樣提升了基站的廣播覆蓋范圍。

下面用兩個具體的實施例對上述實施例進(jìn)行解釋說明。

實施例一：

如圖3所示，在圖3中，物理天線陣列為8行8列，即物理天線陣列對應(yīng)于64個收發(fā)通道，且在物理天線陣列中第5行第2列為對應(yīng)于2個高功率收發(fā)通道的部分天線單元3，剩余天線單元4對應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道。從圖中可以 看出，部分天線單元3圍繞物理天線陣列的中心位置設(shè)置。假設(shè)與圖3中的物理天線陣列對應(yīng)的基站的總發(fā)射功率為40W，則2個高功率收發(fā)通道所支持的發(fā)射功率為20W，標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道所支持的發(fā)射功率為40/64W。

在本實施例中，采用部分天線單元3所對應(yīng)的2個高功率收發(fā)通道對PDSCH和/或公共控制信號(CRS、PSS、SSS、PBCH、PDCCH中的至少一個)進(jìn)行發(fā)送。在此過程中，由于高功率收發(fā)通道支持的發(fā)射功率高于標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)通道支持的功率，因此即使2個高功率收發(fā)通道在波束賦形形成寬波束的過程中產(chǎn)生少量的權(quán)值損耗，依然不影響PDSCH和/或公共控制信號(CRS、PSS、SSS、PBCH、PDCCH中的至少一個)的發(fā)射，在降低基站權(quán)值損耗的同時，擴大了基站的廣播覆蓋范圍。此外，由于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的發(fā)送要求較低，因此采用高功率收發(fā)通道和標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道同時對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)(可以為PDSCH承載的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù))進(jìn)行發(fā)送。

實施例二：

如圖5所示，為本發(fā)明的實施例中天線陣列中的物理天線陣列的示意圖之二。在圖5中，物理天線陣列同樣為8行8列，即物理天線陣列對應(yīng)于64個收發(fā)通道，且在物理天線陣列中第四行第2列和第5行第2列為對應(yīng)于4個高功率收發(fā)通道的部分天線單元3，剩余天線單元4對應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道。從圖中可以看出，部分天線單元3圍繞物理天線陣列的中心位置設(shè)置。假設(shè)與圖5中的物理天線陣列對應(yīng)的基站的總發(fā)射功率為40W，則4個高功率收發(fā)通道所支持的發(fā)射功率為10W，標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道所支持的發(fā)射功率為40/64W。

在本實施例中，采用部分天線單元3所對應(yīng)的4個高功率收發(fā)通道對PDSCH和/或公共控制信號(CRS、PSS、SSS、PBCH、PDCCH中的至少一個)進(jìn)行發(fā)送。在此過程中，由于高功率收發(fā)通道支持的發(fā)射功率高于標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)通道支持的功率，因此即使4個高功率收發(fā)通道在波束賦形形成寬波束的過程中產(chǎn)生少量的權(quán)值損耗，依然不影響PDSCH和/或公共控制信號(CRS、PSS、SSS、PBCH、PDCCH中的至少一個)的發(fā)射，在降低基站權(quán)值損耗的同時，擴大了基站的廣播覆蓋范圍。此外，由于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的發(fā)送要求較低，因此采用高功率收發(fā)通道和標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道同時對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)(可以為PDSCH承載的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù))進(jìn)行發(fā)送。

本發(fā)明利用單個天線單元的波束為寬波束，多個天線單元在引用廣播賦形權(quán)值后才能形成寬波束的原理，只使用高功率收發(fā)通道進(jìn)行PDSCH和/或公共控制信號進(jìn)行廣播波束的發(fā)送，避免了多個天線單元在引入廣播賦形權(quán)值時造成的功率損失，即降低了波束賦形時的權(quán)重?fù)p耗，并在形成寬波束時提升了基站的廣播覆蓋范圍；此外，由于高功率收發(fā)通道支持的發(fā)射功率大于標(biāo)準(zhǔn)功率收發(fā)通道支持的發(fā)射功率，因此即使采用少量的高功率收發(fā)通道并產(chǎn)生少量的權(quán)值損耗，形成的廣播波束同樣為寬波束，同樣提升了基站的廣播覆蓋范圍。

以上所述的是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通人員來說，在不脫離本發(fā)明所述的原理前提下還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。