发明名称 改进智慧天线阵列覆盖范围之方法
摘要 本发明系关于一种改进智慧天线阵列覆盖范围之方法,其依据工程设计所需覆盖区域大小、形状之参数及实际达到之小区覆盖间之差别、透过调整n个天线单元之波束赋形参数W((n)达到天线阵列任意赋形。其包含下列步骤:设定所要求解之W(n)之精确度即调整步长;设定一组初始值 WO(n)、一组方差初值εO、计数变数、终止调整门限值M及天线单元发射功率之最大值 T(n);依据上述设定值进行回圈回馈配对W(n)之调整过程。透过最小方差原则采用逐步趋近之方法调整天线辐射参数,使天线阵列之实际覆盖范围在局部最佳之条件下趋近所需要求。
申请公布号 TW527753 申请公布日期 2003.04.11
申请号 TW090120334 申请日期 2001.08.16
申请人 电信科学技术研究院 中国 发明人 李峰;冉晓龙
分类号 H01Q21/00 主分类号 H01Q21/00
代理机构 代理人 陈启舜 高雄市苓雅区中正一路二八四号十二楼
主权项 1.一种改进智慧天线阵列覆盖范围之方法,其特征在于:依据行动通讯网工程设计所需之有关覆盖区域大小、形状之参数及实际达到之小区覆盖间之差别,以最小方差原则采用逐步趋近之方法来调整每个天线单元之幅射参数,使天线阵列之实际覆盖范围在局部最佳之条件下趋近所需要求。2.依申请专利范围第1项所述之改进智慧天线阵列覆盖范围之方法,其特征在于:依据实际情况调整构成N天线阵列之每个天线单元n波束赋形参数W(n),进一步包含:A.设定所要求解之W(n)之精确度即调整步长;B.为N天线阵列之每个天线单元n设定一个波束赋形参数之初始値,形成一组W(n)之初始値W0(n)、一组最小方差之初値0.记录最小调整次数之计数变数、决定终止调整之门限値M及每个天线单元n发射功率幅度之最大値T(n);C.进入回圈回馈的对W(n)之调整过程,包含产生一个乱数;由设定之步长决定变化之大小及计算新的W(n);在判断W(n)之绝对値是否小于T(n)1/2时计算最小方差;在比较大于0时保留原来之及使计数变数加1;D.反复进行上述调整过程直至计数变数大于门限値M时终止调整获得结果,记录并保留最后之W(n),并用新的代替原来之0。3.依申请专利范围第2项所述之改进智慧天线阵列覆盖范围之方法,其特征在于:上述在比较与0时,当小于0,则记录并保留这次调整计算之W(n),并用新计算之代替原来之0,同时使计数变数置零。4.依申请专利范围第2项所述之改进智慧天线阵列覆盖范围之方法,其特征在于:上述调整步长系固定値。5.依申请专利范围第2项所述之改进智慧天线阵列覆盖范围之方法,其特征在于:上述调整步长系可变値;当调整步长为可变时,在设定初始値时另包含设定一最小调整步长,并在计数变数大于门限値M且调整步长不等于最小调整步长时继续减小调整步长进入回圈回馈的对W(n)之调整过程。6.依申请专利范围第2项所述之改进智慧天线阵列覆盖范围之方法,其特征在于:上述终止调整另包含预先设定一门限阈値',并以<' 为上述终止调整获得结果之条件。7.依申请专利范围第2项所述之改进智慧天线阵列覆盖范围之方法,其特征在于:上述设定一组W(n)之初始値W0(n)之个数与构成N天线阵列之天线单元数目有关。8.依申请专利范围第2项所述之改进智慧天线阵列覆盖范围之方法,其特征在于:上述在设定一组W(n)之初始値W0(n)时,天线阵列中关闭天线之初始値W0(n)为零,并不再对其W(n)作后续之回圈回馈之调整。9.依申请专利范围第2项所述之改进智慧天线阵列覆盖范围之方法,其特征在于:上述计算最小方差是按公式 进行之;其中P(i )是天线单元之赋形参数为W(n)、对方向角为之辐射功率値,与天线阵列之类型有关;上述A(i)是希望得到之观察点极座标角度为,相同距离下方向之辐射强度,上述K是采用趋近方法时之采样点之数目,上述C(i)是一个权重。10.依申请专利范围第2项所述之改进智慧天线阵列覆盖范围之方法,其特征在于:上述设定所要求解之W(n)之精确度即调整步长,包含分别设定复数W(n)之实部与虚部之变化步进及分别设定极座标値W(n)之幅度与相位之变化步进;在采用实部与虚部之变化步进时,计算新的W(n)是采用公式WU+1(n)=WU(n)+WU(n)=IU(n)+,式中IU(n)、QU(n)分别是实部IU(n)及虚部QU(n)之调整步长,LUI,LUQ分别决定实部IU(n)及虚部QU(n)之调整方向,其取値分别系由产生之乱数决定;在采用极座标値之幅度与相位之变化步进时,计算新的W(n)是采用公式WU+1(n)=WU(n)*WU(n)=AU(n)*,AU(n)、U(n)是幅度AU(n)及相位U (n)之调整步长,LUA,LU分别决定幅度AU(n)及相位U(n)之调整方向,其取値分别系由产生之乱数决定;U是第U次调整,U+1是其下一次调整。11.一种改进智慧天线阵列覆盖范围之方法,其特征在于包含下列步骤:A.设定初始値,包含构成N天线阵列之每个天线单元n之波束赋形参数W(n)之初始値W0(n)、决定终止调整之门限値M、所要求解之W(n)之精确度即调整步长step、最小方差之初値0.发射功率幅度之最大値T(n),及记录最小调整次数之计数变数count;B.产生一组乱数,决定W(n)之变化方向,由step决定W(n)之变化大小,由公式WU+1(n)=WU(n)+WU(n)生成新的第U次调整时之W(n);C.比较新的W(n)与T(n)1/2之大小,在W(n)之绝对値大于T(n)1/2时,仍进行生成新的W(n)之操作,在W(n)之绝对値小于T(n)1/2时,计算最小方差;D.比较新的与0之大小,在小于0时,让0等于及让count置零后仍进行生成新的W(n)之操作,在不小于0时,保留原并让count加1后再与M比较大小;E.在count加1不大于M时仍进行生成新的W(n)之操作,在count加1大于M时结束调整,获得结果W(n)、,并使count置零。12.依申请专利范围第11项所述之改进智慧天线阵列覆盖范围之方法,其特征在于:上述计算最小方差是按公式进行之;其中P(i)是天线单元之赋形参数为W(n)、对方向角为之辐射功率値,与天线阵列之类型有关;上述A(i )是希望得到之观察点极座标角度为,相同距离下方向之辐射强度,上述K是采用趋近方法时之采样点之数目,上述C(i)是一个权重。13.依申请专利范围第11项所述之改进智慧天线阵列覆盖范围之方法,其特征在于:上述设定所要求解之W(n)之精确度即调整步长,包含分别设定复数W(n)之实部与虚部之变化步进及分别设定极座标値W(n)之幅度与相位之变化步进;在采用实部与虚部之变化步进时,计算新的W(n)是采用公式WU+1(n)=WU(n)+WU(n)=IU(n)+,式中IU(n)、QU(n)分别是实部IU(n)及虚部QU(n)之调整步长,LUI,LUQ分别决定实部IU(n)及虚部QU(n)之调整方向,其取値分别系由产生之乱数决定;在采用极座标値之幅度与相位之变化步进时,计算新的W(n)是采用公式WU+1(n)=WU(n)*WU(n)=AU(n)*,AU(n)、U(n)是幅度AU(n)及相位U(n)之调整步长,LUA,LU分别决定幅度AU(n)及相位U(n)之调整方向,其取値分别系由产生之乱数决定;U是第U次调整,U+1是其下一次调整。14.一种改进智慧天线阵列覆盖范围之方法,其特征在于包含下列步骤:A.设定初始値,包含构成N天线阵列之每个天线单元n之波束赋形参数W(n)之初始値W0(n)、决定终止调整之门限値M、所要求解之W(n)之精确度即调整步长step、最小方差之初値0.发射功率幅度之最大値T(n)、记录最小调整次数之计数变数count及最小调整步长min__step;B.产生一组乱数,决定W(n)之变化方向,由step决定W(n)之变化大小,由公式WU+1(n)=WU(n)+WU(n)生成新的第U次调整时之W(n);C.比较新的W(n)与T(n)1/2之大小,在W(n)之绝对値大于T(n)1/2时,仍进行生成新的W(n)之操作,在W(n)之绝对値小于T(n)1/2时,计算最小方差;D.比较新的与0之大小,在小于0时,让0等于及让count置零后仍进行生成新的W(n)之操作,在不小于0时,保留原并让count加1后再与M比较大小;E.在count加1不大于M时仍进行生成新的W(n)之操作,在count加1大于M时,进一步判断step是否等于min__step;F.在step不等于min__step时,减小step后仍进行生成新的W(n)之操作,在step等于min_step时结束调整,获得结果W(n)、,并使count置零。15.依申请专利范围第14项所述之改进智慧天线阵列覆盖范围之方法,其特征在于:上述计算最小方差是按公式进行之;其中P(i)是天线单元之赋形参数为W(n)、对方向角为之辐射功率値,与天线阵列之类型有关;上述A(i)是希望得到之观察点极座标角度为,相同距离下方向之辐射强度,上述K是采用趋近方法时之采样点之数目,上述C(i)是一个权重。16.依申请专利范围第14项所述之改进智慧天线阵列覆盖范围之方法,其特征在于:上述设定所要求解之W(n)之精确度即调整步长,包含分别设定复数W(n)之实部与虚部之变化步进及分别设定极座标値W(n)之幅度与相位之变化步进;在采用实部与虚部之变化步进时,计算新的W(n)是采用公式WU+1(n)=WU(n)+WU(n)=IU(n)+,式中IU(n)、QU(n)分别是实部IU(n)及虚部QU(n)之调整步长,LUI,LUQ分别决定实部IU(n)及虚部QU(n)之调整方向,其取値分别系由产生之乱数决定;在采用极座标値之幅度与相位之变化步进时,计算新的W(n)是采用公式:WU+1(n)=WU(n)*WU(n)=AU(n)*,AU(n)、U(n)是幅度AU(n)及相位U (n)之调整步长,LUA,LU分别决定幅度AU(n)及相位U(n)之调整方向,其取値分别系由产生之乱数决定;U是第U次调整,U+1是其下一次调整。17.一种改进智慧天线阵列覆盖范围之方法,其特征在于包含下列步骤:A.设定初始値,包含构成N天线阵列之每个天线单元n之波束赋形参数W(n)之初始値W0(n)、决定终止调整之门限値M、所要求解之W(n)之精确度即调整步长step、最小方差之初値0.发射功率幅度之最大値T(n)、记录最小调整次数之计数变数count、终止调整之门限阈値'、最小调整步长min__step;B.产生一组乱数,决定W(n)之变化方向,由step决定W(n)之变化大小,由公式WU+1(n)=WU(n)+WU(n)生成新的第U次调整时之W(n);C.比较新的W(n)与T(n)1/2之大小,在W(n)之绝对値大于T(n)1/2时,仍进行生成新的W(n)之操作,在W(n)之绝对値小于T(n)1/2时,计算最小方差;D.比较新的与'之大小,在小于'时结束调整,获得结果W(n)、,并使count置零,在不小于'时进一步比较新的与0之大小;E.在小于0时,让0等于及让count置零后仍进行生成新的W(n)之操作,在不小于0时,保留原并让count加1后再与M比较大小;F.在count加1不大于M时仍进行生成新的W(n)之操作,在count加1大于M时,进一步判断step是否等于min__step;G.在step不等于min__step时,减小step后仍进行生成新的W(n)之操作,在step等于min__step时结束调整,获得结果W(n)、,并使count置零。18.依申请专利范围第17项所述之改进智慧天线阵列覆盖范围之方法,其特征在于:上述计算最小方差是按公式进行之;其中P(i)是天线单元之赋形参数为W(n)、对方向角为之辐射功率値,与天线阵列之类型有关;上述A(i)是希望得到之观察点极座标角度为,相同距离下方向之辐射强度,上述K是采用趋近方法时之采样点之数目,上述C(i)是一个权重。19.依申请专利范围第18项所述之改进智慧天线阵列覆盖范围之方法,其特征在于:上述设定所要求解之W(n)之精确度即调整步长,包含分别设定复数W(n)之实部与虚部之变化步进及分别设定极座标値W(n)之幅度与相位之变化步进;在采用实部与虚部之变化步进时,计算新的W(n)是采用公式WU+1(n)=WU(n)+WU(n)=IU(n)+,式中IU(n)、QU(n)分别是实部IU(n)及虚部QU(n)之调整步长,LUI,LUQ分别决定实部IU(n)及虚部QU(n)之调整方向,其取値分别系由产生之乱数决定;在采用极座标値之幅度与相位之变化步进时,计算新的W(n)是采用公式WU+1(n)=WU(n)*WU(n)=AU(n)*,AU(n)、U(n)是幅度AU(n)及相位U(n)之调整步长,LUA,LU分别决定幅度AU(n)及相位U(n)之调整方向,其取値分别系由产生之乱数决定;U是第U次调整,U+1是其下一次调整。图式简单说明:第1图揭示蜂窝行动通讯网小区分布结构示意图。第2图揭示需要之小区覆盖与实际之小区覆盖间存在差异之示意图。第3图揭示8天线阵列正圆形覆盖全向波束赋形功率方向示意图。第4图揭示以固定步长快速改进天线阵列波束赋形范围之流程框图。第5图揭示以可变步长快速改进天线阵列波束赋形范围之流程框图。第6图揭示在有终止条件时,以可变步长快速改进天线阵列波束赋形范围之流程框图。第7图、第8图分别揭示在有一个天线单元不工作时之8天线阵列正圆形覆盖全向波束赋形调整前、后之功率方向示意图。第9图、第10图分别揭示在有两个天线单元不工作时之8天线阵列正圆形覆盖全向波束赋形调整前、后之功率方向示意图。
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