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CN100426589C - 数据传输方法和设备 - Google Patents

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CN100426589C
CN100426589C CNB018232523A CN01823252A CN100426589C CN 100426589 C CN100426589 C CN 100426589C CN B018232523 A CNB018232523 A CN B018232523A CN 01823252 A CN01823252 A CN 01823252A CN 100426589 C CN100426589 C CN 100426589C
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sum
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Abstract

一种用于确定天线波束的加权系数的方法，该方法包括：利用至少一个以天线阵实现的定向天线波束建立无线电链路，以所述天线波束形成无线电小区，通过划分所述天线波束将所述无线电小区划分为至少两个不同小区，选择所述天线阵的天线振子的加权系数，以便以所述天线阵形成的无线电小区的加权系数的天线振子特定和，与以所述同一天线阵形成的至少一个、第二无线电小区的对应加权系数在预定限制内至少基本上相等，以在不同天线振子之间实现预定的功率平衡。

Description

数据传输方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于确定定向天线波束的加权系数的方法和设备。为建立无线电链路，该方法利用以天线阵实现的至少一个定向天线波束。
背景技术
当使用自适应天线阵时，基本原则是辐射波束要窄，并且这些波束尽可能直接地对准期望的接收机。众所周知的使用自适应天线阵的方法可分为两个主要类型：辐射波束对准接收机，或从各个可选波束中选择最适当的波束。对于下行链路传输，基于从上行链路获得的信息选择一个适当的波束或使该波束转向。由于天线波束的方向性，与其他用户的干扰减小，因此频率再用可变得更为有效，而且发射机的功率可以降低。
在数字系统中，在上行链路天线波束的指向是通过将基带部分的信号划分为I和Q分支，并以复合方式(相位和幅度)将每个天线振子的信号乘以适当的加权系数，接着通过将所有天线振子的输出信号相加实现的。在此情况下，自适应天线阵不仅包括天线而且包括信号处理器，信号处理器通过利用控制算法自动适应天线波束，以便在下行链路，其将天线波束转向在上行链路测量到最强信号的方向。波束的方向性也可通过利用固定定相电路(巴特勒矩阵)来类推实现，以生成相位从随天线线性变化的正交辐射波束。巴特勒矩阵被用来测量哪个波束接收大部分信号能量，即，在哪个波束信号最强，并为该发射选择这个波束。
然而，使用用户特定天线波束来尽可能精确地监视用户的位置不一定足够。即，问题在于在覆盖区内那些需要的无线电资源的数量是变化的。通常能覆盖那些需要的服务量的无线电小区，可暂时变为所谓的热点区域，在相对小的区域内服务大量用户。为解决这个问题，建议以固定巴特勒矩阵形成的天线波束，即，扇区，被划分为两个波束。该方法允许操作员以30度的步幅改变方位角，因为通常可用4×4的巴特勒矩阵生成4个正交波束，每个波束具有大约30度的覆盖区。该方法称为扇区合成。
然而固定波束系统带来的问题是，如何设计功率放大器，因为，在最坏情况下，天线阵的每个功率放大器都具有不同设计，在设计和实现阶段这将带来花销。在数字波束成形中，尝试使不同天线振子之间功率平衡的问题是，必须进行这种折中以便优化天线波束的宽度和旁瓣级别。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种用于确定定向天线波束的加权系数的改进方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于确定天线波束的加权系数幅度的方法，所述方法包括：
利用以天线阵实现的至少一个定向天线波束来建立无线电链路，
利用所述天线波束形成无线电小区，
其特征在于，
通过划分所述天线波束，将所述无线电小区划分为至少两个不同小区，
选择所述天线阵的天线振子的加权系数幅度，使得所述天线振子的加权系数幅度的特定和在预定限制内相同，以达到功率平衡，所述特定和为天线振子对应于所述天线阵形成的第一无线电小区的加权系数幅度与所述天线振子对应于所述天线阵形成的至少一个第二无线电小区的加权系数幅度的和。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于确定天线波束的加权系数幅度的方法，所述方法包括：
利用以天线阵实现的至少一个定向天线波束来建立无线电链路，
其特征在于，
将所述天线波束划分为至少两个特定于用户的波束，
选择所述天线阵的天线振子的加权系数幅度，使得所述天线振子的加权系数幅度的特定和在预定限制内相同，以达到功率平衡，所述特定和为天线振子对应于所述天线阵形成的第一用户波束的加权系数幅度与所述天线振子对应于所述天线阵形成的至少一个第二用户波束的加权系数幅度的和。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于确定天线波束的加权系数幅度的方法，所述方法包括：
利用以天线阵实现的至少一个定向天线波束来建立无线电链路，
以所述天线波束形成无线电小区，
其特征在于，
通过划分所述天线波束，将所述无线电小区划分为至少两个不同的小区，
将形成无线电小区的至少一个天线波束划分为至少两个特定于用户的波束，
选择所述天线阵的天线振子的加权系数幅度，使得所述天线振子的加权系数幅度的特定和在预定限制内相同，以达到功率平衡，所述特定和为天线振子对应于不同用户波束的加权系数幅度的和。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于确定天线波束的加权系数幅度的设备，在所述设备中利用以天线阵实现的至少一个定向天线波束来建立无线电链路，以及以所述天线波束形成无线电小区，
其特征在于，
发射机包括用于通过划分所述天线波束，将所述无线电小区划分为至少两个小区的装置，
所述发射机包括用于选择所述天线阵的天线振子的加权系数幅度，使得所述天线振子的加权系数幅度的特定和在预定限制内相同，以达到功率平衡的装置，所述特定和为天线振子对应于所述天线阵形成的第一无线电小区的加权系数幅度与所述天线振子对应于所述天线阵形成的至少一个第二无线电小区的加权系数幅度的和。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于确定天线波束的加权系数幅度的设备，在所述设备中利用以天线阵实现的至少一个定向天线波束来建立无线电链路，
其特征在于，
发射机包括用于将所述天线波束划分为至少两个特定于用户的波束的装置，
所述发射机包括用于选择所述天线阵的天线振子的加权系数幅度，使得所述天线振子的加权系数幅度的特定和在预定限制内相同，以达到功率平衡的装置，所述特定和为天线振子对应于所述天线阵形成的第一用户波束的加权系数幅度与所述天线振子对应于所述天线阵形成的至少一个第二用户波束的加权系数幅度的和。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于确定天线波束的加权系数幅度的设备，在所述设备中利用以天线阵实现的至少一个定向天线波束来建立无线电链路，以及以所述天线波束形成无线电小区，
其特征在于
发射机包括用于通过划分所述天线波束将所述无线电小区划分为至少两个小区的装置，
所述发射机包括用于将形成无线电小区的所述天线波束划分为至少两个特定于用户的波束的装置，
所述发射机包括用于选择所述天线阵的天线振子的加权系数幅度，使得所述天线振子的加权系数幅度的特定和在预定限制内相同，以达到功率平衡的装置，所述特定和为天线振子对应于不同用户波束的加权系数幅度的和。
这是通过一种用于确定天线波束的加权系数的方法实现的，该方法包括：利用至少一个以天线阵实现的定向天线波束建立无线电链路，以及以所述天线波束形成无线电小区。该方法包括：通过划分所述天线波束将所述无线电小区划分为至少两个不同小区，选择所述天线阵的天线振子的加权系数，以便以所述天线阵形成的无线电小区的加权系数的天线振子特定和，与以所述同一天线阵形成的至少一个、第二无线电小区的对应加权系数在预定限制内至少基本上相等，以在不同天线振子之间实现预定的功率平衡。
本发明还涉及一种用于确定天线波束的加权系数的方法，该方法包括利用至少一个以天线阵实现的定向天线波束建立无线电链路。该方法包括：将所述天线波束划分为至少两个用户特定波束，选择所述天线阵的天线振子的加权系数，以便用户特定波束的天线振子的加权系数的天线振子特定和，与以所述同一天线阵形成的其他用户特定波束的对应加权系数在预定限制内至少基本上相等，以在不同天线振子之间实现预定的功率平衡。
本发明还涉及一种用于确定天线波束的加权系数的方法，该方法包括：利用至少一个以天线阵实现的定向天线波束建立无线电链路，以及以所述天线波束形成无线电小区。该方法包括：通过划分所述天线波束将所述无线电小区划分为至少两个不同小区，将形成无线电小区的至少一个天线波束划分为至少两个用户特定波束，选择所述天线阵的天线振子的加权系数，以便以所述相同天线阵形成的波束的对应加权系数的天线振子特定和在预定限制内至少基本上相等，以在不同天线振子之间实现预定的功率平衡。
本发明还涉及一种用于确定天线波束的加权系数的设备，在所述设备中利用至少一个以天线阵实现的定向天线波束建立无线电链路，以及以所述天线波束形成无线电小区。发射机包括用于通过划分所述天线波束将所述无线电小区划分为至少两个小区的装置，所述发射机包括用于选择所述天线阵的天线振子的加权系数，以便以所述天线阵形成的无线电小区的加权系数的天线振子特定和，与以所述同一天线阵形成的至少一个、第二无线电小区的对应加权系数在预定限制内至少基本上相等，以在不同天线振子之间实现预定的功率平衡的装置。
本发明还涉及一种用于确定天线波束的加权系数的设备，在所述设备中利用至少一个以天线阵实现的定向天线波束建立无线电链路。发射机包括用于将所述天线波束划分为至少两个用户特定波束的装置，所述发射机包括用于选择所述天线阵的天线振子的加权系数，以便用户特定波束的天线振子的加权系数的天线振子特定和，与以所述同一天线阵形成的其他用户特定波束的对应加权系数在预定限制内至少基本上相等，以在不同天线振子之间实现预定的功率平衡的装置。
本发明还涉及一种用于确定天线波束的加权系数的设备，在所述设备中利用至少一个以天线阵实现的定向天线波束建立无线电链路，以及以所述天线波束形成无线电小区。发射机包括用于通过划分所述天线波束将所述无线电小区划分为至少两个小区的装置，所述发射机包括用于将形成无线电小区的所述天线波束划分为至少两个用户特定波束的装置，所述发射机包括用于选择所述天线阵的天线振子的加权系数，以便以所述相同天线阵形成的波束的对应加权系数的天线振子特定和在预定限制内至少基本上相等，以在不同天线振子之间实现预定的功率平衡的装置。
本发明基于将天线波束(或以该波束形成的小区)划分为两个或多个部分，选择所述天线阵的天线振子的加权系数，以便所述天线振子的加权系数的天线振子特定和，与以所述同一天线阵形成的至少一个、第二波束(或以该波束形成的小区)的对应加权系数在由无线电网络设计目标设定的限制内相等或基本上相等，以在不同天线振子之间实现预定的功率平衡。通过利用加权系数，天线阵的不同天线振子的功率可以被设置为完全相等，或者如果既定的无线电设计目标需要的话，如希望有波束方向性或串话最小，天线阵的不同天线振子的功率可以被设置为相互之间稍有不同。
本发明的方法和系统具有多个优点。通过利用本发明的方法，不必获得极窄的天线波束就能实现天线阵的不同天线振子之间的预期的功率平衡。该方法提供不同小区之间的更佳隔离，这意味着旁瓣级别更低。另外，该系统允许加权系数的确定存在误差，这意味着其对相位变化不是太敏感：甚至在相位上可达到5度的误差。该方法还允许通过利用同一天线波束形成若干个无线电小区。
附图说明
下面参考附图联系优选实施例详细描述本发明，其中；
图1是电信系统的一个例子，
图2是电信系统的另一个例子，
图3是收发信机的一个例子，
图4是确定天线波束的加权系数的方法步骤，
图5a和5b示意小区分割的一个例子，
图6是数字基带波束成形的一个例子，
图7是确定加权系数的幅度值的一个例子，
图8a和8b是模拟结果的一个例子。
具体实施方式
根据本发明的解决方案尤其适用于使用直接序列技术的CDMA无线电系统。其他应用可包括卫星系统，军事通信系统和专用非蜂窝网络。然而本发明的解决方案并不局限于它们。
参考图1，举例解释移动电话系统的结构。移动电话系统的主要部分是核心网CN，移动电话系统的通用地面无线电接入网UTRAN以及用户设备UE。CN和UTRAN之间的接口称为Iu，而UTRAN和UE之间的空中接口称为Uu。
UTRAN包括无线电网络分系统RNS。RNS之间的接口称为Iur。RNS包括无线电网络控制器RNC和一个或多个节点B。RNC和B之间的接口称为Iub。节点B的覆盖区，或小区，在图中标为C。
图1的描绘相对概括，因此图2示意了蜂窝无线电系统的一个更为具体的例子。图2只包括最基本的功能块，但显然本领域的技术人员知道常规蜂窝无线电网络还包括在此不需要作更多解释的其他功能和结构。蜂窝无线电系统的详细情况可能不同于图2所示的情况，但对于本发明，这些差别是不相关的。
蜂窝无线电网络通常包括固定网络基础设施200和用户设备202，用户设备202可以是固定的、车载的或便携终端，如移动电话或便携式计算机，通过它能与无线电通信系统连接。固定网络基础设施200包括网络部分，如基站204。基站对应在前一个图中所示的节点B。多个基站204又以集中方式被与它们通信的无线电网络控制器206控制。基站204包括射频部分208和多路复用器设备212。在图2的例子中，射频部分包括发射机和接收机部分。
基站204还包括控制设备210，其控制射频部分208和多路复用器212的操作。多路复用器212将射频部分208使用的业务和控制信道配置为单个传输连接214。传输连接214形成接口Iub。
基站204的射频部分208连接天线设备218，天线设备218用于实现与用户设备202的无线电链路216。在每个系统单独定义在无线电链路216发送的帧的结构，该连接称为空中接口Uu。
无线电网络控制器206包括组交换区220和控制设备222。组交换区220用于连接语音和数据以及用于组合信令电路。基站204和无线电网络控制器206形成无线电网络分系统224，该无线电网络分系统还包括码型变换器226。码型变换器226通常尽可能靠近移动业务交换中心228放置，因为接着能以蜂窝无线电网络形式在码型变换器226和无线电网络控制器206之间传送语音，这样就能节省传输容量。
码型变换器226变换在公众交换电话网和无线电网络之间使用的不同数字语音编码形式，以使它们例如从固定网络形式到另一蜂窝无线电网络形式兼容，反之亦然。控制设备222执行呼叫控制、移动性管理、统计数据采集、信令以及资源控制和管理。
图2还示出了移动业务交换中心和网关移动业务交换中心230，网关移动业务交换中心230控制从所述移动通信系统到外部世界的连接，在此情况下所述外部世界为公众交换电话网232。
图3详细示意了在蜂窝无线电系统中基站的收发信机部分342的结构。使用定向天线波束的天线阵包括多个，例如八个，不同单元300A，300B，它们用于将天线波束对准接收端。可以存在M个天线振子，M为大于1的整数。相同天线振子可既用于发射又用于接收，或如图3所示，使用不同天线振子300C，300D用于发射。天线振子被例如以线性或平面方式排列。
在线性情况下，这些单元可排列形成ULA(均匀线性阵)，在此这些单元以相等距离在直线上排列。在平面情况下，可形成例如CA(圆形阵)，在此这些单元位于同一平面上，在水平方向形成圆周。在此情况下，覆盖这个圆的某个扇区，例如120度，或甚至覆盖整个圆，即360度。在理论上，上面提到的单平面天线结构也可实现为二维或甚至三维结构。二维结构是通过例如相邻放置ULA结构实现的，这些单元由此形成矩阵。天线阵的天线振子也可包括若干个天线设备。例如，在矩阵形式的天线中，天线振子指的是矩阵形式天线的矩阵列。
通过天线振子接收多路径传播信号。每个天线振子拥有其自己的接收机302A、302B，它们构成射频部分340。
接收机302包括滤波器，其能阻止位于所想要的频带之外的频率。之后信号被变换为中频或被直接变换为基带频率，信号以这种形式在模/数变换器304A、304B被抽样和量化。在A/D变换后信号被提供给解扩功能块306，在此从信号中去除扩频调制，即，信号再次被变换为窄带形式。
利用信号的数字定相引导接收信号的天线图，由此不需要通过机械方式引导天线振子。在此情况下，用户设备202的方向被表示为复合向量，其从对应天线振子的基本单位形成并且通常被表示为复数。在加权装置310中，每个独立的信号乘以天线振子的基本单位。之后在合路装置312组合这些信号。
也可对射频信号或中频信号执行信号定相，如果使用这些信号的话。在此情况下，加权装置310位于射频部分340或位于射频部分与模/数变换器304A、304B之间。
解调器314从接收信号中抽取载波影响。DSP功能块316执行数字信号处理，如解码和编码。DSP功能块316也可确定天线振子的加权系数。控制设备318通过控制不同设备执行内部控制功能。
在发射时，调制器338调制数字信号为射频载波。在加权装置336信号乘以对应该天线振子的基本单位。这使得天线波束被指向在数字定相中由基本单位形成的复合向量。
通常通过将窄带信号乘以宽带扩频码将待发送的信号在功能块324扩频为宽带信号。如果所述系统是窄带系统并且使用码分多址，则不扩展信号的频谱为宽带，而乘以该扩频码的目的只是区别接收机中的信号。
通过数/模变换器322A、322B信号被从数字形式变换为模拟形式。每个信号成分被发送到对应正讨论的天线振子的发射机320A、320B。
发射机包括滤波器用以限制带宽。发射机还控制发射的输出功率。合成器308为不同设备提供必要的载波频率。合成器中包含的时钟可被本地控制或从其他某个地方集中控制，例如从无线电网络控制器206控制。合成器借助例如压控振荡器生成必要的频率。
接着借助图4描述用于确定天线波束的加权系数的方法步骤。该方法旨在在不同天线振子之间实现预定限制内的功率平衡。最优选具有完全功率平衡，但不一定能实现这种平衡，以便实现通常由无线电网络设计成功程度确定的其他既定目标。首先描述根据本发明的方法的第一个优选实施例，之后描述其他优选实施例。在图4中该方法的不同实施例用虚线和箭头410、412表示。为建立无线电链路，该方法使用以天线阵实现的一个或多个定向天线波束。天线波束是通过利用已知的数字或模拟波束成形方法形成的。无线电小区是指根据UMTS系统的无线电小区，例如，该小区具有其自己的主公共导引，这个导引乘以扰码以便被发送到信道。无线电小区也经常被称为天线扇区或扇区。用户特定的波束是指为每个用户分配的无线电链路。在UMTS系统中，根据码分多址CDMA通过用户特定码使每个用户的无线电信道独立于其他无线电信道。在UMTS系统中，例如每个小区有其自己的扰码，用户特定信号也乘以这个扰码。
该方法从功能块400开始。根据本发明的实施例，无线电小区以天线波束形成(功能块402)。接着，在功能块404，通过分割天线波束该无线电小区被分割为至少两个不同小区。对于分割该无线电小区为多少部分取决于需要和应用，如取决天线振子的数量。
图5A和5B示意了将无线电小区或天线波束分割为两个部分的例子。图5A示意了以天线阵500形成的天线波束502。该天线波束是通过已知的波束成形方法形成的。图5B示意了如何将该天线波束分割为两个天线波束504、506。以前就知道如何将以Bulter矩阵形成的天线波束一分为二。
在此实施例中，如箭头412所示，该过程接着前进到功能块408，在此选择天线阵的天线振子的加权系数，以便以该天线阵形成的无线电小区的加权系数的天线振子特定和，与以同一天线阵形成的至少一个、第二无线电小区的对应加权系数在预定限制内至少基本上相等，以实现不同天线振子之间的预定功率平衡。对天线振子特定和的相似的限制是由无线电网络设计的目标定义的。这些目标包括期望的波束方向性、串话最小化、不同波束之间期望的衰减，以及所需的业务能力，如信道数。最优选这些和数尽可能相等，但在一些情况下，必须有例外以实现无线电网络设计的目标。
图7示意了对于通过划分形成的天线波束，如何选择加权系数，特别是选择其幅度，以便对应的加权系数之和至少基本上相等的例子。该系统包括两个波束或无线电小区。通过选择加权系数以便在每个无线电小区或天线波束，每个天线振子的加权系数之和获得给定变化范围内的相同值，这样就可能在不同天线振子之间获得期望的功率平衡，即，在期望的限制内不同天线振子具有相同功率。在该图中，在纵轴700示出了加权系数的幅度值，而在横轴702示出了不同天线708、710、712、714。直线704示意第一个无线电小区或天线波束的加权系数的幅度值，而直线706示意第二个无线电小区或天线波束的加权系数的幅度值。在不同应用下天线阵的天线振子数不同于上述的数量。
图7示意了单元708的加权系数幅度716和718之和，单元710的加权系数幅度720和722之和，单元712的加权系数幅度724和726之和，以及单元714的加权系数幅度728和730之和在所选择的限制内获得相同值。根据该图，单元708的加权系数幅度716和718之和为0.25+0.75＝1，单元710的加权系数幅度720和722之和为0.5+0.5＝1，单元712的加权系数幅度724和726之和为0.75+0.25＝1，以及单元714的加权系数幅度728和730之和为1+0＝1。因此，在本例中所有和数都得到值1。
对应的加权系数的天线振子特定和不必具有完全相同的值，但为了实现无线电规划的既定目标，可为和数表达式值的变化设置变化范围。同样，幅度值不必线性增大或减小，如图7所示，这些值还可遵守另一图形。在数字应用中，这些值通常相互之间相差一个特定步距。步幅的大小由为该加权系数定义的位数决定；如果加权系数的幅度以三位表示，则分辨力，即，步幅的大小为0.125，即，1/8。
应指出，通过如上所述确定天线振子的加权系数，目的是在所选择的无线电规划目标设置的限制内实现不同天线振子之间的功率平衡。由于存在大量变量，通常很难通过分析解决该问题，因此，实际上通常通过数值校验来选择加权系数。
下面解释根据本发明的方法的第二个优选实施例。该方法从功能块400开始。如箭头410所示，该过程接着前进到功能块406，在此天线波束被分割为至少两个用户特定的波束。关于分割用户特定波束为多少个波束，取决于需要和应用，如取决于天线振子的数量。在功能块408，选择天线阵的天线振子的加权系数以便该用户特定波束的天线振子的加权系数的天线振子特定和，与以同一天线阵形成的其他用户特定波束的对应加权系数在预定限制内至少基本上相等，以便实现不同天线振子之间的预定功率平衡。上面借助图5A-5B和图7描述了天线波束分割和加权系数确定。
根据本发明的方法的第三个优选实施例是前两个实施例的组合。该方法从功能块400开始。在功能块402形成无线电小区。在功能块404，通过分割天线波束，该无线电小区被分割为至少两个不同小区。在功能块406，该无线电小区(即，天线波束)被分割为至少两个用户特定波束。通过分割获得多少小区或用户特定波束，取决于需要和应用，如取决于天线振子的数量。在功能块408，选择天线阵的天线振子的加权系数，以便以相同天线阵形成的(用户特定和其他)波束的对应加权系数之和在预定限制内至少基本上相等，以实现预定功率平衡。应指出，如果该系统为例如UMTS系统，由于不同用户特定波束的分割，可再用信道化码，例如，如果用户特定波束被一分为二，则复用码或使用的所需数量的复用码可被再利用一次。
上面借助图5A-5B和图7描述了天线波束分割和加权系数确定。
这些方法以功能块414结束。箭头416示意了该方法的不同实施例的可重复性，这意味着可以以期望的间隔再次执行无线电小区或用户特定波束的划分以及加权系数的选择，例如在服务用户数量改变时。如果用户数增加，则一个或多个小区或用户特定波束可以被划分为两个或多个部分，这取决于应用和需要。如果用户数减少，可组合一个或多个划分的小区或用户特定波束。软切换使得也能通过利用两个天线波束发送到相同用户设备。
确定加权系数以形成天线波束的无线电网络规划的目标，通常包括提供期望的覆盖或服务所需的小区数量，天线增益，发射功率，波束带宽，不同小区或波束之间的串话，不同小区或波束之间的衰减，或波束方向性。
下面借助图6详细解释现有技术数字基带波束成形的例子。图中基带频率部分位于基带功能块614，而射频部分位于射频功能块616。功能块600的输出为，例如，QPSK调制信号，其被分割为两部分：在图中，x指信号的同相分量而y指信号的正交分量，这意味该调制信号具有x+jy的形式。调制信号具有用于天线波束成形的复数加权系数，其形式为WI+jWQ。同相分量，即调制信号的实数分量x，在复数乘法器602乘以加权系数的同相分量。正交分量，即，调制信号的虚数分量y，在复数乘法器604乘以加权系数的正交分量。
功能块614的复数基带输出信号可表示为如下形式：
SBB(t)＝A(t)exp[j(ωt-φ)]
＝A(t)cos(ωt-φ)+jA(t)sin(ωt-φ)，(1)
＝CI+jCQ
其中
A(t)＝作为时间的函数的信号幅度，
t＝时间
ω＝2πf＝信号的角频率，
f＝信号频率，
φ＝信号的相位角
exp是指数函数，
j2＝-1，
CI是信号的同相分量，
CQ是信号的正交分量。
基带功能块614的输出信号被提供给射频功能块616的复数乘法器606、608，在此基带同相和正交信号分量乘以形式为cos(2πfct-φc)和sin(2πfct-φc)的对应载频分量。在此，2πfc＝ωc是载波的角频率，φc是载波的相位角，而载波的幅度假设为1。包含同相和正交分量的射频载波由此可表述为下述形式：
SC＝exp[j(ωCt-φC)]          (2)
其中
ωc＝2πfc＝载波的角频率，
fc＝载波频率，
φc＝载波的相位角
exp是指数函数，
j2＝-1，
t＝时间，
载波的幅度假设为1。
接着用合路器610组合信号分量(同相和正交分量)。
被公式(2)的信号上变频的信号具有以下形式：
SRF＝SBB(t)exp[j(ωCt-φC)]
＝A(t)exp[j(ωt-φ)+j(ωCt-φC)]
＝A(t)exp[j(ω+φC)t-j(φ+φC)]
其中
ωc＝2πfc＝载波的角频率，
fc＝载波频率，
φc＝载波的相位角
exp是指数函数，
j2＝-1，
t＝时间，
ω＝2πf＝调制信号的角频率，
φ＝调制信号的相位角。
公式(3)示意了基带信号SBB的相位变化可被视作待发送的信号SRF的相位上的相同相位变化。
信号SRF被提供给功率放大器612以放大到期望的发射功率，接着提供给天线(图中未示出)。
应指出，如果在基带频率执行波束成形，而且如果使不同天线的射频信号也保持该天线阵的不同天线振子之间的基带信号的相差，则需要校准。通过利用中间信号可执行数字波束成形，或通过利用射频信号可执行模拟波束成形。
例如，通过提供所需功能的硬件解决方案，如ASIC(特定用途集成电路)，通过利用独立的逻辑元件，或通过编程，可实现本发明或其特定功能。
下面借助图8A-8B的模拟例子详细解释如何通过选择加权系数实现无线电规划的目标。在图8A-8B中，在纵轴800上以分贝表示相对幅度，而在横轴802上以度表示方位角。
在图8A中，以天线阵实现的波束被分割为两个波束804和806。天线阵的四个天线振子以下述方式获取加权系数：第一个波束804以0.25、0.5、0.75和1的加权系数幅度值形成，而第二个波束806以1、0.75、0.5和0.25的加权系数幅度值形成。该图示意不同小区，即波束之间的隔离非常好。在本例中，无线电规划的特别目标是保证不同小区之间有良好隔离，即，在点808具有期望的分贝值。
在图8B中，以天线阵实现的波束被分割为两个波束810和812。天线阵的四个天线振子以下述方式获得加权系数：第一个波束810以0.125、0.25、0.875和1的加权系数幅度值形成，而第二个波束812以1、0.875、0.25和0.125的加权系数幅度值形成。在本例中，无线电规划的目标是从一个波束到另一个波束能量尽可能低，这意味着在波束之间串话尽可能少。
在上述的模拟例子中，天线阵包括四个天线振子，在此情况下也存在四个复系数。如果天线阵包括更多，例如，八个，天线振子，则也存在八个复系数。
尽管上面根据附图借助举例描述了本发明，但显然本发明并不局限于此，而是可在所附权利要求书公开的发明构思的范围内作各种修改。

Claims (28)

1、一种用于确定天线波束的加权系数幅度的方法，所述方法包括：
利用以天线阵实现的至少一个定向天线波束来建立无线电链路，
利用所述天线波束形成无线电小区，
其特征在于，
通过划分所述天线波束，将所述无线电小区划分为至少两个不同小区，
选择所述天线阵的天线振子的加权系数幅度，使得所述天线振子的加权系数幅度的特定和在预定限制内相同，以达到功率平衡，所述特定和为天线振子对应于所述天线阵形成的第一无线电小区的加权系数幅度与所述天线振子对应于所述天线阵形成的至少一个第二无线电小区的加权系数幅度的和。
2、一种用于确定天线波束的加权系数幅度的方法，所述方法包括：
利用以天线阵实现的至少一个定向天线波束来建立无线电链路，
其特征在于，
将所述天线波束划分为至少两个特定于用户的波束，
选择所述天线阵的天线振子的加权系数幅度，使得所述天线振子的加权系数幅度的特定和在预定限制内相同，以达到功率平衡，所述特定和为天线振子对应于所述天线阵形成的第一用户波束的加权系数幅度与所述天线振子对应于所述天线阵形成的至少一个第二用户波束的加权系数幅度的和。
3、一种用于确定天线波束的加权系数幅度的方法，所述方法包括：
利用以天线阵实现的至少一个定向天线波束来建立无线电链路，
以所述天线波束形成无线电小区，
其特征在于，
通过划分所述天线波束，将所述无线电小区划分为至少两个不同的小区，
将形成无线电小区的至少一个天线波束划分为至少两个特定于用户的波束，
选择所述天线阵的天线振子的加权系数幅度，使得所述天线振子的加权系数幅度的特定和在预定限制内相同，以达到功率平衡，所述特定和为天线振子对应于不同用户波束的加权系数幅度的和。
4、根据权利要求1、2或3的方法，其特征在于，当为所述天线振子的加权系数幅度的特定和设置预定限制时，考虑期望的波束方向性。
5、根据权利要求1、2或3的方法，其特征在于，当为所述天线振子的加权系数幅度的特定和设置预定限制时，考虑在另一小区产生的串话最小化。
6、根据权利要求1、2或3的方法，其特征在于，当为所述天线振子的加权系数幅度的特定和设置预定限制时，考虑在不同无线电小区之间期望的衰减。
7、根据权利要求1、2或3的方法，其特征在于，当为所述天线振子的加权系数幅度的特定和设置预定限制时，考虑在期望的地理区域实现必要容量。
8、根据权利要求1、2或3的方法，其特征在于，通过数值估计选择所述天线阵的天线振子的加权系数幅度。
9、根据权利要求1、2或3的方法，其特征在于，通过分析观察选择所述天线阵的天线振子的加权系数幅度。
10、根据权利要求1、2或3的方法，其特征在于，通过模拟波束成形方法形成天线波束。
11、根据权利要求1、2或3的方法，其特征在于，通过数字波束成形方法形成天线波束。
12、根据权利要求1、2或3的方法，其特征在于，所述加权系数为复数。
13、根据权利要求1、2或3的方法，其特征在于，在一个或多个特定于用户的波束使用不同扰码。
14、根据权利要求1、2或3的方法，其特征在于，所述功率平衡为完全功率平衡。
15、一种用于确定天线波束的加权系数幅度的设备，在所述设备中利用以天线阵实现的至少一个定向天线波束来建立无线电链路，以及以所述天线波束形成无线电小区，
其特征在于，
发射机包括用于通过划分所述天线波束，将所述无线电小区划分为至少两个小区的装置(318，336)，
所述发射机包括用于选择所述天线阵的天线振子的加权系数幅度，使得所述天线振子的加权系数幅度的特定和在预定限制内相同，以达到功率平衡的装置(318)，所述特定和为天线振子对应于所述天线阵形成的第一无线电小区的加权系数幅度与所述天线振子对应于所述天线阵形成的至少一个第二无线电小区的加权系数幅度的和。
16、一种用于确定天线波束的加权系数幅度的设备，在所述设备中利用以天线阵实现的至少一个定向天线波束来建立无线电链路，
其特征在于，
发射机包括用于将所述天线波束划分为至少两个特定于用户的波束的装置(318，336)，
所述发射机包括用于选择所述天线阵的天线振子的加权系数幅度，使得所述天线振子的加权系数幅度的特定和在预定限制内相同，以达到功率平衡的装置(318，336)，所述特定和为天线振子对应于所述天线阵形成的第一用户波束的加权系数幅度与所述天线振子对应于所述天线阵形成的至少一个第二用户波束的加权系数幅度的和。
17、一种用于确定天线波束的加权系数幅度的设备，在所述设备中利用以天线阵实现的至少一个定向天线波束来建立无线电链路，以及以所述天线波束形成无线电小区，
其特征在于
发射机包括用于通过划分所述天线波束将所述无线电小区划分为至少两个小区的装置(318，336)，
所述发射机包括用于将形成无线电小区的所述天线波束划分为至少两个特定于用户的波束的装置(318，336)，
所述发射机包括用于选择所述天线阵的天线振子的加权系数幅度，使得所述天线振子的加权系数幅度的特定和在预定限制内相同，以达到功率平衡的装置(318，316)，所述特定和为天线振子对应于不同用户波束的加权系数幅度的和。
18、根据权利要求15、16或17的设备，其特征在于，当为所述天线振子的加权系数幅度的特定和设置预定限制时，考虑期望的波束方向性。
19、根据权利要求15、16或17的设备，其特征在于，当为所述天线振子的加权系数幅度的特定和设置预定限制时，考虑在另一小区产生的串话最小化。
20、根据权利要求15、16或17的设备，其特征在于，当为所述天线振子的加权系数幅度的特定和设置预定限制时，考虑在不同无线电小区之间期望的衰减。
21、根据权利要求15、16或17的设备，其特征在于，当为所述天线振子的加权系数幅度的特定和设置预定限制时，考虑在期望的地理区域确定的容量。
22、根据权利要求15、16或17的设备，其特征在于，通过数值估计选择所述天线阵的天线振子的加权系数幅度。
23、根据权利要求15、16或17的设备，其特征在于，通过分析观察选择所述天线阵的天线振子的加权系数幅度。
24、根据权利要求15、16或17的设备，其特征在于，通过模拟波束成形方法形成天线波束。
25、根据权利要求15、16或17的设备，其特征在于，通过数字波束成形方法形成天线波束。
26、根据权利要求15、16或17的设备，其特征在于，所述加权系数为复数。
27、根据权利要求15、16或17的设备，其特征在于，在一个或多个特定于用户的波束使用不同扰码。
28、根据权利要求15、16或17的设备，其特征在于，所述功率平衡为完全功率平衡。
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Free format text: FORMER NAME: NOKIA SIEMENS NETWORK CO., LTD.

CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Espoo, Finland

Patentee after: Nokia Siemens Networks OY

Address before: Espoo, Finland

Patentee before: Nokia Siemens Network Co., Ltd.

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Nokia Siemens Networks Network Technology Services Ltd.

Assignor: Nokia Siemens Networks OY

Contract record no.: 2012990000317

Denomination of invention: Data transmission method and apparatus

Granted publication date: 20081015

License type: Common License

Open date: 20040623

Record date: 20120514

Assignee: Nokia Siemens Networks (Shanghai) Co., Ltd.

Assignor: Nokia Siemens Networks OY

Contract record no.: 2012990000318

Denomination of invention: Data transmission method and apparatus

Granted publication date: 20081015

License type: Common License

Open date: 20040623

Record date: 20120514

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20040623

Assignee: NOKIA SIEMENS communications network (Beijing) Co., Ltd.

Assignor: Nokia Siemens Networks OY

Contract record no.: 2013990000498

Denomination of invention: Data transmission method and apparatus

Granted publication date: 20081015

License type: Common License

Record date: 20130820

Application publication date: 20040623

Assignee: NOKIA SIEMENS communications (Tianjin) Co., Ltd.

Assignor: Nokia Siemens Networks OY

Contract record no.: 2013990000497

Denomination of invention: Data transmission method and apparatus

Granted publication date: 20081015

License type: Common License

Record date: 20130820

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
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Address after: Espoo, Finland

Patentee after: Nokia Siemens Networks OY

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Patentee before: Nokia Siemens Networks OY

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Application publication date: 20040623

Assignee: Nokia Siemens Networks Network Technology Services Ltd.

Assignor: Nokia Siemens Networks OY

Contract record no.: 2012990000317

Denomination of invention: Data transmission method and apparatus

Granted publication date: 20081015

License type: Common License

Record date: 20120514

Application publication date: 20040623

Assignee: Nokia Siemens Networks (Shanghai) Co., Ltd.

Assignor: Nokia Siemens Networks OY

Contract record no.: 2012990000318

Denomination of invention: Data transmission method and apparatus

Granted publication date: 20081015

License type: Common License

Record date: 20120514

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CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
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Granted publication date: 20081015

Termination date: 20200515