[发明专利]天线阵列配置方法及天线阵列

说明书

技术领域

本发明涉及多天线无线通信系统技术领域，具体涉及使用大规模天线阵列的多用户空分多址无线通信系统，特别涉及一种天线阵列配置方法及天线阵列。

背景技术

为适应无线宽带信息服务日益增长的需求，无线通信系统需要支持千兆甚至吉比特每秒的数据传输速率。多天线传输技术利用空间自由度，能够在不占用额外时频资源的情况下，得到更好的通信速率和通信质量，从而成为未来无线通信系统（3GPP LTE系统、WLAN系统）的关键技术之一，如：3GPP LTE系统基站侧采用4根天线，LTE-advance系统采用8根天线。

尽管如此，随着无线宽带化和绿色通信的进一步需求，智能天线技术顺理成章地引入到无线通信系统中来。智能天线技术采用空分多址（SDMA）方式，利用信号不同的空间传输路径，将相同时频资源的信号区分开来，所以它可以成倍地拓展通信容量。通过在无线信号接入点使用自适应天线阵列，跟踪并提取各无线用户的空间信息，可以为每个用户提供一个窄的定向波束，使信号在有限的方向区域发送和接收，充分利用信号发射功率，降低信号全向发射带来的相互干扰。智能天线主要由天线阵列、模拟/数字波束成形网络和自适应处理器组成。即，无线系统接入侧（如基站、AP等）配备大规模天线阵列，能够对整个服务区域形成多波束覆盖；通过每根天线接收每个用户的探测信号，由自适应处理器根据用户的情况和无线通信环境的改变，按照一定的准则，进行波束域的用户调度。所述波束域用户调度由无线系统接入侧（基站、AP等）自适应处理器利用前述获得的各用户波束域信道信息，依据一定准则，对小区中的用户进行调度，确定可使用同一时频资源通信的多个用户以及各用户使用的波束，调度后，通信各用户的传输波束互不重叠，用户在波束域中进行空分多址传输。智能天线能够自动地适应环境变化，增强系统有用信号的检测能力，优化天线方向图，并能有效地跟踪有用信号，抑制和消除干扰及噪声，从而保持系统性能在某种准则下最佳。

智能天线的特点是能够通过其自身的反馈控制系统以较低的代价换取天线覆盖范围、系统容量、频谱效率、业务质量和抗阻塞等性能的提高。

目前，无线接入侧的天线阵列均是全部采用完全相同的天线，所有天线在天线阵列中的作用是完全相同的。这就要求所有天线都具备相同的发射功率，能够完成服务区域内的广播、信令传输、接收用户探测信号、对用户的信道估计。而随着天线阵列规模的大幅度提高，无线接入侧会配置数十数百根天线，要求所有天线都具备这样的能力，会大大提高无线接入侧的成本。

发明内容

（一）所要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种适用于多天线无线通信系统的天线阵列配置方法及天线阵列，以解决现有大规模天线阵列存在的无线接入侧天线配置成本过高、不利于提升系统容量的问题。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种天线阵列配置方法，所述方法包括以下步骤：

S1、在无线通信系统的无线接入侧配置天线阵列，所述天线阵列包括第一天线和第二天线，所述第一天线的传输功率大于所述第二天线的传输功率；

S2、所述第一天线向所述天线阵列覆盖范围内的所有用户进行广播或信令传输。

可选的，步骤S1之后还包括步骤：

S3、所述第一天线利用信道互易性和天线校准技术，对所述天线阵列和所述天线阵列覆盖范围内的所有用户进行信道估计，并根据信道估计结果在时频资源上进行波束域业务调度，为所述天线阵列覆盖范围内的所有用户分配波束集合；

S4、所述第二天线根据所述第一天线的波束域业务调度，对所服务的用户进行波束成形。

可选的，步骤S1中，所述无线通信系统的无线接入侧为移动通信系统的基站侧或WLAN系统的无线接入点侧。

可选的，步骤S1中，所述第一天线的数量是1-4根。

可选的，步骤S3中，所述信道估计具体包括：

S301、所述天线阵列获取自身处于发送状态时的电路对角矩阵C_TX,A和自身处于接收状态时的电路对角矩阵C_RX,A；

S302、所述天线阵列中的某一第一天线l获取其到所有第二天线的校准系数b_l→i，i＝1,2,...,N，N为所述天线阵列中所有第二天线的数量；