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1、(10)申请公布号 CN 103095356 A (43)申请公布日 2013.05.08 CN 103095356 A *CN103095356A* (21)申请号 201110346614.1 (22)申请日 2011.11.04 H04B 7/06(2006.01) H04W 16/28(2009.01) (71)申请人 上海瀚讯无线技术有限公司 地址 200050 上海市长宁区长宁路 865 号 5 号楼 13 楼 (72)发明人 陆犇 卜智勇 杨洪生 翟志刚 俞凯 夏俊 李泠泠 (74)专利代理机构 上海思微知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 31237 代理人 郑玮 (54) 。
2、发明名称 一种波束成形方法、 基站和交通运输装置 (57) 摘要 本发明实施例提供了一种波束成形的方法、 基站和交通设备通信装置。其中， 该方法包括 ： 基 站接收交通设备进入所述基站覆盖的小区后发送 的所述交通设备的位置信息 ； 所述基站接收交通 设备进入所述基站覆盖的小区后发送的所述交通 设备的速度信息 ； 所述基站根据接收到的所述交 通设备的位置信息和速度信息， 并结合对应的时 延信息确定所述基站所要发送波束的参数， 调整 发送波束的方向 ； 所述基站按照所述调整的波束 方向， 向所述交通设备通信装置发送所述波束。 应 用本发明实施例所提供的方法， 基站可以向交通 设备通信装置准确的发送。
3、波束， 提高波束的发射 精度， 改善通信质量。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103095356 A CN 103095356 A *CN103095356A* 1/2 页 2 1. 一种波束成形的方法， 其特征在于， 包括 ： 基站接收交通设备进入所述基站覆盖的小区后发送的所述交通设备的位置信息 ； 所述 基站接收所述交通设备进入所述基站覆盖的小区后发送的所述交通设备的速度信息 ； 所述基站根据接收到的所述交通设备的位置信息和。
4、速度信息， 并结合对应的时延信息 确定所述基站所要发送的波束的参数， 调整发送波束的方向 ； 所述基站按照所述确定的波束方向向所述交通设备发送所述波束。 2. 根据权利要求 1 所述的波束成形方法， 其特征在于， 所述基站接收交通设备通信装 置进入所述基站覆盖的小区后发送的所述交通设备的位置信息， 包括 ： 所述交通设备进入到所述基站覆盖的小区后， 每隔一系统预设时间间隔 d1向所述基站 发送一次交通设备的位置信息 ； 所述基站接收所述交通设备发送的位置信息。 3. 根据权利要求 1 所述的波束成形方法， 其特征在于， 所述基站接收交通设备进入所 述基站覆盖的小区后发送的所述交通设备的速度信息。
5、， 包括 ： 所述交通设备进入所述基站覆盖的小区后， 每隔一系统预设时间间隔 d2向所述基站发 送一次交通设备的速度信息 ； 所述基站接收所述交通设备发送的速度信息。 4. 根据权利要求 1 所述的波束成形方法， 其特征在于， 所述基站根据接收到的所述交 通设备的位置信息和速度信息， 并结合对应的时延信息确定所述基站所要发送的波束的参 数， 调整发送波束的方向， 包括 ： 所述基站根据接收到的所述交通设备的位置信息和速度信息， 确定时延信息， 计算并 确定发射角度参数， 调整所述基站所要发送的波束方向， 其中所述时延信息是指所述交通 设备从发送位置信息时刻到所述基站发送波束时刻之间的时间差。 。
6、5.根据权利要求1至4任一所述的波束成形方法， 其特征在于， 所述位置信息为由位置 定位系统得到的交通设备当前位置信息。 6. 一种基站， 其特征在于， 包括 ： 接收单元， 用于接收交通设备进入基站覆盖的小区后发送的所述交通设备的位置信 息 ； 接收所述交通设备进入所述基站覆盖的小区后发送的所述交通设备的速度信息 ； 处理单元， 用于结合对应的时延信息， 以及所述接收单元接收到的所述交通设备的位 置信息和速度信息， 确定所述基站所要发送的波束的参数， 调整发送波束的方向 发送单元， 按照所述确定的波束方向向所述交通设备发送所述波束。 7. 如权利要求 6 所述的基站， 其特征在于， 所述处理。
7、单元具体用于根据接收到的所述交通设备的位置信息和速度信息， 确定时延 信息， 计算并确定发射角度参数， 调整所述基站所要发送的波束方向， 其中所述时延信息是 指所述交通设备从发送位置信息时刻到所述基站发送波束时刻之间的时间差。 8. 一种交通设备通信装置， 其特征在于， 包括一通信终端， 其中， 所述通信终端包括 ： 发送单元， 用于当所述交通设备通信装置进入基站覆盖的小区时， 向所述基站发送所 述交通设备的位置信息， 向所述基站发送所述交通设备的速度信息 ； 接收单元， 用于接收所述基站发送的波束， 其中所述基站发送的波束方向是所述基站 根据所述接收到的所述交通设备的位置信息、 速度信息， 。
8、并结合对应的相关时延信息确定 权 利 要 求 书 CN 103095356 A 2 2/2 页 3 的。 9. 根据权利要求 8 所述的交通设备通信装置， 其特征在于， 所述发送单元， 具体用于在所述交通设备通信装置进入所述基站覆盖的小区后， 每隔 一系统预设时间间隔 d1向所述基站发送所述交通设备的位置信息。 10. 根据权利要求 8 所述的交通设备通信装置， 其特征在于， 所述发送单元， 具体用于在所述交通设备通信装置进入所述基站覆盖的小区后， 每隔 一系统预设时间间隔 d2向所述基站发送所述交通设备的速度信息。 11.根据权利要求8至10任一所述的交通运输装置， 其特征在于， 所述交通设。
9、备包括动 车、 火车、 城际列车， 高铁、 长途客车、 公交车、 轮船、 地铁或者轻轨。 权 利 要 求 书 CN 103095356 A 3 1/6 页 4 一种波束成形方法、 基站和交通运输装置 技术领域 0001 本发明涉及通信技术领域， 尤其涉及一种波束的成形方法、 基站和交通运输装置。 背景技术 0002 随着现代通信技术的发展， 人们对无线通信系统的下行传输速率和可靠性有着 越来越高的要求， 因此引入了多天线系统， 如多进多出 (multiple input and multiple output， MIMO) 型多天线系统， 不仅采用多接收天线， 还可用多发射天线。由于采用了多组。
10、 天线， 从发射端到接收端无线信号对应同一条空间流 (spatial stream)， 是通过多条路径 传输的。 在接收端， 采用一定的算法对多个天线收到信号进行处理， 就可以明显改善接收端 的信噪比。即使在接收端较远时， 也能获得较好的信号质量。因此多天线系统在一定程度 上提高了系统的容量。 0003 为了进一步的提高系统的容量， 又提出了一种利用该多天线技术的方法波束 成形技术。这种波束成形技术可以形成一个较窄的定向波束指向用户终端， 使得在该波束 覆盖范围内， 用户终端的等效接收信道情况得到改善， 从而达到了增加系统容量的目的。 0004 然而， 现有的波束成形技术通常是在一个闭环的反馈。
11、系统中， 基站通过充分获知 用户终端的信道状态生成所对应的波束实现以上目的。如果在动态的系统中， 如在高速运 动环境下， 交通设备的高速性使得这种信道状态总是滞后于基站与交通设备之间的实际状 态， 因此传统的波束成形技术无法保证波束准确对准目标方向。 发明内容 0005 为解决现有波束成形技术无法较好的应用于动态系统中的问题， 本发明实施例提 供了一种波束成形的方法、 基站以及交通设备通信装置。 0006 本发明实施例提供了一种波束成形的方法， 包括 ： 0007 基站接收交通设备进入所述基站覆盖的小区后发送的所述交通设备的位置信 息 ； 所述基站接收所述交通设备进入所述基站覆盖的小区后发送的。
12、所述交通设备的速度信 息 ； 0008 所述基站根据接收到的所述交通设备的位置信息和速度信息， 并结合对应的时延 信息确定所述基站所要发送的波束的参数， 调整发送波束的方向 ； 0009 所述基站按照所述确定的波束方向向所述交通设备发送所述波束。 0010 本发明实施例还提供了一种基站， 包括 ： 0011 接收单元， 用于接收交通设备进入基站覆盖的小区后发送的所述交通设备的位置 信息 ； 接收所述交通设备进入所述基站覆盖的小区后发送的所述交通设备的速度信息 ； 0012 处理单元， 用于结合对应的时延信息， 以及所述接收单元接收到的所述交通设备 的位置信息和速度信息， 确定所述基站所要发送的。
13、波束的参数， 调整发送波束的方向 0013 发送单元， 按照所述确定的波束方向向所述交通设备发送所述波束。 0014 本发明实施例还提供了一种交通设备通信装置， 其特征在于， 包括一通信终端， 其 说 明 书 CN 103095356 A 4 2/6 页 5 中， 所述通信终端包括 ： 0015 发送单元， 用于当所述交通设备通信装置进入基站覆盖的小区时， 向所述基站发 送所述交通设备的位置信息， 向所述基站发送所述交通设备的速度信息 ； 0016 接收单元， 用于接收所述基站发送的波束， 其中所述基站发送的波束方向是所述 基站根据所述接收到的所述交通设备的位置信息、 速度信息， 并结合对应的。
14、时延信息确定 的。 0017 采用本发明实施例所提供的波束成形方法， 基站和交通运输装置， 能实现对高速 移动的交通运输装置， 进行波束成形， 保证波束可以对准目标， 提高波束传输的精度， 改善 通信质量。 附图说明 0018 图 1 为本发明实施例中 MIMO 系统的工作原理图 ； 0019 图 2 为本发明实施例中波束成形方法的流程图 ； 0020 图 3 为本发明实施例中基站确定波束方向的示意图 ； 0021 图 4 为本发明实施例中基站的结构图 ； 0022 图 5 为本发明实施例中交通设备通信装置的结构图。 具体实施方式 0023 下面结合附图， 对本发明所提供的波束成形技术和基站进。
15、行详细的描述。 0024 附图 1 为 MIMO 系统的工作原理图， 其中 ： 0025 其中 S 为输入已调符号，为波束成形发射端加权向量， 它加 载到 Nt个发射天线上， 经过 MIMO 信道， 由 Nr个阵元的接收天线接收， 并经由一组与 W 相对 应的合并加权向量 Z*合并。接收端在对接收信号进行处理的同时会将自身的信道状态反 馈给发射端， 发射端可以利用此信息来调整加权向量 W。 0026 正如上面所述， 发送波束成形通常假设发端具有一定的信道状态信息， 在有些条 件下， 发射端通过链路的互易性能够估计信道的下行特性。 当信道没有互易性时， 就可以利 用上述反馈信息 ( 即接收端对信。
16、道信息进行量化并通过窄带反馈信道将其反馈回发送端 口的信息 ) 来调整波束成形的加权向量。 0027 参见附图 2， 本发明实施例提供了一种波束成形的方法， 包括 ： 0028 201、 基站接收交通设备进入所述基站覆盖的小区后发送的所述交通设备的位置 信息 ； 所述基站接收交通设备进入所述基站覆盖的小区后发送的所述交通设备的速度信 息 ； 0029 203、 所述基站根据接收到的所述交通设备的位置信息和速度信息， 并结合对应的 时延信息确定所述基站所要发送的波束的参数， 调整发送波束的方向 ； 0030 205、 所述基站按照所述确定的波束的方向向所述交通设备发送所述波束。 0031 在本发。
17、明的另外一个实施例中， 所述基站根据接收到的所述交通设备的位置信息 和速度信息并结合对应的时延信息确定所述基站所要发送的波束的参数， 调整发送波束的 方向， 包括 ： 0032 所述基站根据接收到的所述交通设备的位置信息和速度信息， 确定时延信息， 计 说 明 书 CN 103095356 A 5 3/6 页 6 算并确定发射角度参数， 调整所述基站所要发送的波束方向， 其中所述时延信息是指所述 交通设备从发送位置信息时刻到所述基站发送波束时刻之间的时间差。 0033 在本发明的另外一个实施例中， 所述基站接收交通设备进入所述基站覆盖的小区 后发送的所述交通设备的位置信息， 包括 ： 0034。
18、 所述交通设备进入到所述基站覆盖的小区后， 每隔一系统预设时间间隔 d1 向所 述基站发送一次交通设备的位置信息 ； 0035 所述基站接收所述交通设备发送的位置信息。 0036 在本发明的另外一个实施例中， 所述基站接收交通设备进入所述基站覆盖的小区 后发送的所述交通设备的速度， 包括 ： 0037 所述交通设备进入所述基站覆盖的小区后， 每隔一系统预设时间间隔 d2 发送一 次交通设备的速度 ； 0038 所述基站接收所述交通设备发送的速度信息。 0039 在本发明的另外一个实施例中， 所述基站根据接收到的所述交通设备的位置信 息、 速度， 以及时延信息， 确定所述基站所要发送的波束的方向。
19、， 包括 ： 0040 0041 0042 其中， 基站和交通设备地理位置信息确定交通设备相对于基站方位角为 GPS， t1+t2+t 为所述交通设备从发送位置信息到所述基站发送波束的时间差， d 为基站相对于 交通设备的垂直高度，为基站确定的波束成形方向。 0043 在本发明的另外一个实施例中， 所述位置信息为交通设备当前位置信息。 0044 采用本发明实施例所提供的方法， 基站可以根据高速运行的交通设备的位置和速 度， 计算相应的时延信息， 准确计算波束成形的方向， 并发送给交通设备， 保证了波束传输 的精度。 0045 本发明实施例提供的波束成形方法， 是以多天线系统为前提的， 该方法包。
20、括 ： 0046 S1)、 交通设备进入基站覆盖的小区后， 向基站报告交通设备的实时位置信息 ； 0047 在本发明实施例中， 是以告诉行进的交通设备为例进行说明的。 其中， 交通设备也 是通过其设置的通信终端来与基站进行通信的， 因此在某种程度上， 交通设备可以看做是 一个高速移动的用户终端。 在其他类似的环境下， 如公共汽车， 长途客车， 或者地铁， 轻轨等 交通设备， 如果其上面也安装了类似的通信终端， 也可以采用该发明实施例所提供的方法。 0048 其中， 在本发明实施例中， 交通设备向基站报告交通设备的实时位置信息， 具体可 以包括 ： 0049 交通设备进入基站覆盖的小区后， 可以。
21、以一系统预设的等额的间隔向基站上报位 置信息， 如， 每间隔 1 秒 (s) 就向基站上报一次， 也可以每间隔 10 毫秒向基站上报一次 ； 也 可以在不等额的间隔内向基站上报位置信息， 如根据设置随机向基站上报交通设备的实时 位置信息。 0050 其中， 交通设备上报的位置信息可以是 GPS 定位的地理位置信息， 如经度和纬度 说 明 书 CN 103095356 A 6 4/6 页 7 信息， 具体的如东经 120， 北纬 48等。 0051 优选的， 交通设备在进入小区后， 每隔一系统预设的时间间隔向基站报告一次位 置信息效果最佳。 0052 S2)、 交通设备进入基站覆盖的小区后， 向。
22、基站报告交通设备的运行速度 ； 0053 在本发明实施例中， 交通设备向基站上报交通设备的运行速度， 具体可以是 ： 0054 交通设备在上报位置信息时， 将其自身的运行速度一起上报 ； 或者交通设备每隔 固定的时间间隔向基站上报其运行的速度， 如 10ms、 或者 30ms 等 ； 或者交通设备在速度发 生变化时， 向基站上报其变化后的速度等。 0055 其中， 在步骤 S1， S2 中， 当交通设备进入该基站的覆盖区域后， 该基站会向该交通 设备上的通信装置发送广播消息， 该交通设备的通信装置根据接收到的广播消息， 确定交 通设备进入了一个新的小区， 如根据广播消息中的跟踪区获知进入了一个。
23、新的小区。 0056 另外， 在步骤 S1 和 / 或 S2 中， 基站发现了该交通设备进入了自己的覆盖区域， 可 以主动要求交通设备上报其自身的位置信息和 / 或速度信息 ； 当然， 在另外一种情况下， 当 交通设备发现进入了一个新的基站的覆盖区域后， 也可以主动向基站上报自身的位置信息 和 / 或速度信息。 0057 S3)、 基站接收到交通设备发送的实时位置信息后， 确定交通设备在该基站覆盖区 域的初始位置 ； 0058 其中， 当交通设备将其自身的地理位置信息发送给基站后， 基站根据交通设备的 地理位置信息， 以及自身所处的地理位置信息， 可以计算出交通设备距离基站的水平距离 和垂直距。
24、离， 进而获取到交通设备在该基站覆盖小区内的初始位置。如根据交通设备距离 基站的水平距离和垂直距离， 可以计算出交通设备相对于基站方位角 GPS。 0059 S4)、 基站根据交通设备在小区内的初始位置信息、 交通设备的运行速度以及相应 的时延信息确定波束方向。 0060 在本发明实施例中， 交通设备向基站发送地理位置位置信息之前， 需要先和基站 建立通信信道， 并且需要将地理位置信息进行编码后才能发送给基站， 基站接收到该信息 后， 经过解码才能获取到交通设备的位置信息， 同时基站根据交通设备的地理位置信息确 定该交通设备在基站覆盖区域的初始位置， 因此交通设备从发送自身的地理位置信息到基 。
25、站接收， 中间有一定的时延， 可以定义为上行时延 ： 为t1； 另外， 基站根据交通设备的位置信 息、 时速来确定波束的方向， 也有一定的时延， 如相控阵调整各个阵元加权系数的时延， 定 义为 t ； 基站确定波束的方向并向交通设备发送波束也有一定的时延， 定义为下行时延 t2。此时忽略波束在无线环境中传输的时间。 0061 因此， 从交通设备准备向基站发送自身的地理位置信息到基站发送的波束对准交 通设备之间， 存在 t1+t2+t 的时间差。 0062 如图 3 所示， 由基站和交通设备地理位置信息确定交通设备相对于基站方位角 GPS， 由实时速度和小区结构可以确定校正后的方位角为最终波束对。
26、准方向即为 0063 其具体的计算方式为 ： 0064 说 明 书 CN 103095356 A 7 5/6 页 8 0065 0066 其中，即为基站计算出的波束需要对准的方向角度。 0067 S5)、 基站按照所确定的波束对准方向向该交通设备发送波束。 0068 在上述实施例中， 在高速铁路的环境下， 波束的成形方法不依赖与接收端反馈的 信道信息， 而是通过采用位置定位的方法， 结合交通设备运行速度， 并考虑相应的时延， 进 而自适应的调整波束方向， 达到减小误差， 提高波束指向准确性的目的。 0069 参见附图 4， 本发明实施例提供了一种基站， 包括 ： 0070 接收单元 402， 。
27、用于接收交通设备进入基站覆盖的小区后发送的所述交通设备的 位置信息 ； 接收所述交通设备进入所述基站覆盖的小区后发送的所述交通设备的速度 ； 0071 处理单元 404， 用于结合对应的时延信息， 以及所述接收单元 402 接收到的所述交 通设备的位置信息、 速度信息， 确定所述基站所要发送的波束的方向， 0072 发送单元 406， 按照所述确定的波束方向向所述交通设备发送所述波束。 0073 在本发明另外一个实施例中， 所述处理单元 404 具体用于根据接收到的所述交通 设备的位置信息和速度信息， 确定时延信息， 计算并确定发射角度参数， 调整所述基站所要 发送的波束方向， 其中所述时延信。
28、息是指所述交通设备从发送位置信息时刻到所述基站发 送波束时刻之间的时间差。 0074 本发明实施例提供的基站， 可以根据交通设备的位置信息， 速度信息以及相应的 时延信息计算出， 需要向该交通设备发送的波束的方向， 并按照该方向向该交通设备发送 波束。 0075 参照附图 5， ， 本发明的另外一个实施例提供了一种交通设备通信装置， 其中该交 通设备通信装置上设置有一通信终端， 其中， 所述通信终端包括 ： 0076 发送单元 501， 用于当所述交通设备通信装置进入基站覆盖的小区时， 向所述基站 发送所述交通设备的位置信息， 向所述基站发送所述交通设备的速度信息 ； 0077 接收单元 50。
29、2， 用于接收所述基站发送的波束， 其中所述基站发送的波束是所述基 站根据所述接收到的所述交通设备的位置信息、 速度信息， 并结合对应的时延信息确定的。 0078 在本发明的另外一个实施例中， 0079 所述发送单元 501， 具体用于在所述交通设备进入所述基站覆盖的小区后， 每隔一 系统预设时间间隔 d1向所述基站发送所述交通设备的位置信息。 0080 在本发明的另外一个实施例中， 0081 所述发送单元 501， 具体用于在所述交通设备进入所述基站覆盖的小区后， 每隔一 系统预设时间间隔 d2向所述基站发送所述交通设备的速度信息。 0082 在本发明的另外一个实施例中， 所述交通设备包括动。
30、车、 火车、 城际列车， 高铁、 长 途客车、 公交车、 轮船、 地铁或者轻轨等。该交通设备需要频繁与基站进行信息交互。 0083 本发明实施例所提供的交通设备通信装置， 可以及时将自身的位置信息和速度信 息提供给基站， 这样基站就能根据这些信息确定向该交通设备发送的波束角度， 提高波束 的传输精度。 0084 以上是本发明实施例一个较佳的实施方式而已， 任何人在熟悉本领域技术的前提 说 明 书 CN 103095356 A 8 6/6 页 9 下， 在不背离本发明的精神和不超出本发明涉及的技术范围的前提下， 可以对本发明描述 的细节作各种补充和修改。本发明的保护范围不限于实施例所列举的范围， 本发明的保护 范围以权利要求为准。 说 明 书 CN 103095356 A 9 1/2 页 10 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103095356 A 10 2/2 页 11 图 3 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103095356 A 11 。