一種多陣元線陣的到達方位角測量方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種多陣元線陣的到達方位角測量方法及裝置。該方法包括：將多個天線陣元平均分組，形成多個子陣；計算每個子陣的導向矢量；計算每個天線陣元對應的上行信道響應；計算每個天線陣元頻域子帶的平均信道響應并得到每個子陣的陣元信道響應，將每個子陣的陣元信道響應進行對應疊加，形成疊加信道響應；根據(jù)所述導向矢量和所述疊加信道響應計算每個角度的功率值；選擇令所述功率值最大時對應的角度，得到到達方位角。本發(fā)明大大降低了計算復雜度，有利于增強型基站的實現(xiàn)。
【專利說明】一種多陣元線陣的到達方位角測量方法及裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線通信【技術領域】，尤其涉及一種多陣元線陣的到達方位角測量方法 及裝置。

【背景技術】
[0002] 隨著無線通信技術的發(fā)展，尤其是物理層技術的不斷革新，頻譜效率及系統(tǒng)的傳 輸速率得到明顯的提高，用戶的感知效果也在不斷提升。為了能夠進一步地改善用戶終 端（User Equipment，UE)的傳輸速率，三維多輸入多輸出（3Dimension-Multiple_Input Multiple-〇ut-put，3D-MIM0)的技術被更廣泛地提及。這種技術能夠自適應地測量UE的位 置，從而動態(tài)地調整天線的下傾角，實現(xiàn)UE接收信號的提升。
[0003] 如何實現(xiàn)UE位置的測量，是實現(xiàn)天線下傾角動態(tài)調整的前提，具體的下傾角動態(tài) 調整的示意圖如圖1所示。在現(xiàn)有技術中實現(xiàn)UE位置測量的方法主要是基于波束表格 法（GridOfBeam，G0B)，該方法主要是利用上行信道響應對應的空間相關矩陣，并根據(jù)導 向矢量與相關的矩陣的匹配特性實現(xiàn)到達方位角（Angleofarrival,A0A)的測量。其 中A0A測量的具體實現(xiàn)過程是：第一步：假定上行信道響應為H1XM，則將空間相關矩陣記 為：RXX =H'H，其中H'表示矩陣H的共軛轉置。第二步：定義導向矢量為：a(0)= exp[j*k*d*(M-l)*cos(0)]，其中9為角度，k為波數(shù)，1^ = 23^/(3，(1為陣元間距，]/[為天 線陣元的數(shù)目。第三步：計算每個角度0的功率值：P(e) =a' (0)Rxxa(0)。第四 步：選擇P(e)的最大值所對應的e值，即得到A0A的值。此后，就可以根據(jù)分別計算得到 的垂直方向和水平方向A0A的值，測量得到UE的位置，從而實現(xiàn)天線下傾角動態(tài)調整。
[0004] 根據(jù)以上描述可以看出，在垂直方向A0A的計算過程中，現(xiàn)有技術的復雜度主要 取決于天線陣元M的數(shù)量。在一般情況下，為了實現(xiàn)垂直方向的窄波束以及陣列天線的 高增益，陣列天線在垂直方向的陣元數(shù)為12個以上，相對于水平方向的4個或8個陣元， 在垂直方向的陣元數(shù)較大，從而垂直方向A0A的計算復雜度也較高，不利于增強型基站 (EvolvedNodeB，eNodeB)的實現(xiàn)。


【發(fā)明內容】

[0005] (一）要解決的技術問題
[0006] 本發(fā)明提供一種多陣元線陣的到達方位角測量方法及裝置，能夠解決在A0A測量 過程中的計算復雜度較高的技術問題。
[0007] (二）技術方案
[0008] 為解決上述技術問題，本發(fā)明提供多陣元線陣的到達方位角測量方法，包括：
[0009] 將多個天線陣元平均分組，形成多個子陣；
[0010] 計算每個子陣的導向矢量；
[0011] 計算每個天線陣元對應的上行信道響應；
[0012]根據(jù)每個天線陣元對應的上行信道響應計算每個天線陣元頻域子帶的平均信道 響應，并得到每個子陣的陣元信道響應，將每個子陣的陣元信道響應進行對應疊加，形成疊 加信道響應；
[0013] 根據(jù)所述導向矢量和所述疊加信道響應計算每個角度的功率值；
[0014] 選擇令所述功率值最大時對應的角度，得到到達方位角。
[0015] 進一步地，
[0016] 所述將多個天線陣元平均分組包括：將垂直方向多個天線陣元平均分組；
[0017] 和 / 或，
[0018] 所述計算每個子陣的導向矢量包括：計算每個子陣的導向矢量a(0)，a(0)= exp[j*k*d*(L-l)*cos(0)]，其中0為角度，k為波數(shù)，1^ = 23^/(：，(1為陣元間距，1為每 個子陣的陣元數(shù)，L=M/N，M為天線陣元的數(shù)目，N為子陣個數(shù)，a(0)是IXL的向量。

【權利要求】
1. 一種多陣元線陣的到達方位角測量方法，其特征在于，包括： 將多個天線陣元平均分組，形成多個子陣； 計算每個子陣的導向矢量； 計算每個天線陣元對應的上行信道響應； 根據(jù)每個天線陣元對應的上行信道響應計算每個天線陣元頻域子帶的平均信道響應， 并得到每個子陣的陣元信道響應，將每個子陣的陣元信道響應進行對應疊加，形成疊加信 道響應； 根據(jù)所述導向矢量和所述疊加信道響應計算每個角度的功率值； 選擇令所述功率值最大時對應的角度，得到到達方位角。
2. 根據(jù)權利要求1所述的多陣元線陣的到達方位角測量方法，其特征在于： 所述將多個天線陣元平均分組包括：將垂直方向多個天線陣元平均分組； 和/或， 所述計算每個子陣的導向矢量包括：計算每個子陣的導向矢量α(θ)，α(Θ)=exp[j*k*d*(L_l)*cos(0)]，其中Θ為角度，k為波數(shù)，1^ = 23^/(：，(1為陣元間距，]^為每 個子陣的陣元數(shù)，L=M/N，M為天線陣元的數(shù)目，N為子陣個數(shù)，α(Θ)是IXL的向量。
3. 根據(jù)權利要求1所述的多陣元線陣的到達方位角測量方法，其特征在于， 所述計算每個天線陣元頻域子帶的平均信道響應為：/尤;；1，其中F為頻域 ^ t=l 帶寬；//1為每個子陣中陣元對應的上行信道響應，其中t= 1，2，…，T，T為子載波數(shù)目； m m=l，2，"·，Μ，Μ為天線陣元的數(shù)目； 所述得到每個子陣的陣元信道響應為：Hn = Ημ+2，…HuJ，其中η= 1,2,…， Ν； N 所述將每個子陣的陣元信道響應進行對應疊加，得到疊加信道響應為：i/ =H//w N為子陣個數(shù)，H為IXL的向量。
4. 根據(jù)權利要求3所述的多陣元線陣的到達方位角測量方法，其特征在于，所述根據(jù) 所述導向矢量和所述疊加信道響應計算每個角度的功率值包括：選取不同的角度Θ，計算 功率值Ρ(θ)為：Ρ(θ) =Iα(Θ)*Η' |2。
5. 根據(jù)權利要求4所述的多陣元線陣的到達方位角測量方法，其特征在于，所述Θ的 選取范圍為：Θe(-90,90)。
6. -種多陣元線陣的到達方位角測量裝置，其特征在于，包括：分組單元、導向矢量計 算單元、上行信道計算單元、疊加單元、功率計算單元和到達方位角選擇單元，分組單元分 別與導向矢量計算單元和疊加單元相連，上行信道計算單元與疊加單元相連，功率計算單 元分別與導向矢量計算單元、疊加單元和到達方位角選擇單元相連；其中： 分組單元，用于將多個天線陣元平均分組，形成多個子陣，并將分組結果輸出至導向矢 量計算單元和上行信道計算單元； 導向矢量計算單元，用于接收分組單元的分組結果，計算每個子陣的導向矢量，并輸出 至功率計算單元； 上行信道計算單元，用于計算每個天線陣元對應的上行信道響應，并輸出至疊加單 元； 疊加單元，用于接收分組單元和上行信道計算單元的結果，計算每個天線陣元頻域子 帶的平均信道響應并得到每個子陣的陣元信道響應，將每個子陣的陣元信道響應進行對應 疊加，形成疊加信道響應，并輸出至功率計算單元； 功率計算單元，用于接收導向矢量計算單元和疊加單元的計算結果，根據(jù)導向矢量和 疊加信道響應計算每個角度的功率值，并輸出結果至到達方位角選擇單元； 到達方位角選擇單元，用于接收功率計算單元發(fā)送的功率值，選擇使功率值最大時對 應的角度，得到到達方位角。
7. 根據(jù)權利要求6所述的多陣元線陣的到達方位角測量裝置，其特征在于： 所述分組單元包括：垂直分組子單元，用于將垂直方向多個天線陣元平均分組； 和/或， 所述導向矢量計算單元包括：子陣計算子單元，用于計算子陣的導向矢量α(Θ)，計 算公式為：α(Θ) =exp [j*k*d* (L-I)*cos(Θ)]，其中Θ為角度，k為波數(shù)，k= 2πf/c，d 為陣元間距，L為每個子陣的陣元數(shù)，L=M/N，M為天線陣元的數(shù)目，N為子陣個數(shù)，α(Θ) 是IXL的向量。
8. 根據(jù)權利要求6所述的多陣元線陣的到達方位角測量裝置，其特征在于，所述疊加 單元包括： 平均子單元，用于計算每個天線陣元頻域子帶的平均信道響應，計算公式為： 1τ = 丄，其中F為頻域帶寬；為每個子陣中陣元對應的1行信道響應，其中t ^ t=l ^ m =1，2，"·，Τ，Τ為子載波數(shù)目；m=l，2，"·，Μ，Μ為天線陣元的數(shù)目； 子陣信道響應子單元，用于得到每個子陣的陣元信道響應，公式為：Hn= [Hu^1,Ημ+2，…HLn]，其中n=l，2，...，N; 對應疊加子單元，用于將N個子陣的陣元信道響應進行對應疊加，得到疊加信道響應： N 孖二,N為子陣個數(shù)，H為IXL的向量。 η=?
9. 根據(jù)權利要求8所述的多陣元線陣的到達方位角測量裝置，其特征在于，所述功 率計算單元包括：計算子單元，用于針對不同的角度Θ，計算功率值ρ(θ)為：ρ(θ)= α(θ)*Η，|2。
10. 根據(jù)權利要求6至9中任一項所述的多陣元線陣的到達方位角測量裝置，其特征 在于，所述方位角選擇單元包括：選擇子單元，用于將到達方位角Θ的選擇范圍限制于： Θe(-90,90)。
【文檔編號】H04B7/04GK104467985SQ201310447590
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權日:2013年9月25日
【發(fā)明者】呂伯軒, 焦繪春, 凌琳 申請人:普天信息技術有限公司