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1、(10)申请公布号 CN 103178882 A (43)申请公布日 2013.06.26 CN 103178882 A *CN103178882A* (21)申请号 201110439675.2 (22)申请日 2011.12.23 H04B 7/04(2006.01) H04W 64/00(2009.01) H04W 88/08(2009.01) (71)申请人 中国移动通信集团公司 地址 100032 北京市西城区金融大街 29 号 (72)发明人 杨春霞 叶贤洪 张忠培 (74)专利代理机构 北京同达信恒知识产权代理 有限公司 11291 代理人 郭润湘 (54) 发明名称 一种 3D。
2、 MIMO 下倾角调整方法、 装置及基站 (57) 摘要 本发明实施例提供一种 3D MIMO 下倾角调整 方法、 装置及基站， 包括 ： 根据基站覆盖区域内， 用户所在的位置， 将用户划分为多个用户组， 针对 每一个用户组分别确定该用户组对应的天线下倾 角， 以此实现在小区内天线下倾角的动态调整， 在 提高小区用户性能的同时， 相对于针对每个用户 分别确定天线下倾角， 还可以减少调整次数， 从而 降低系统复杂度。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 4 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4页 (10)。
3、申请公布号 CN 103178882 A CN 103178882 A *CN103178882A* 1/2 页 2 1. 一种三维多输入多输出 3D MIMO 下倾角调整方法， 其特征在于， 所述方法包括 ： 确定基站覆盖小区内的每个用户所在的位置 ； 根据确定出的每个用户的位置， 将所述用户划分为至少两个用户组 ； 针对每个用户组， 确定该用户组对应的下倾角。 2. 如权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 根据确定出的每个用户的位置， 将所述用户 划分为至少两个用户组， 具体包括 ： 确定固定下倾角时垂直天线的主瓣指向处的位置与基站之间的第一距离 ； 将与基站之间的第二距离大于所述第一。
4、距离的用户划分为第一用户组， 将与基站之间 的第二距离不大于所述第一距离的用户划分为第二用户组。 3. 如权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 根据确定出的每个用户的位置， 将所述用户 划分为至少两个用户组， 具体包括 ： 确定固定下倾角时垂直天线的主瓣指向处的位置与基站之间的第一距离 ； 以及， 确定 每个用户与基站之间的第二距离 ； 按照第二距离由小到大的顺序对用户进行排序 ； 从排序后获得的第一个用户开始， 依次执行下列操作， 直至所有用户被划分至用户 组 ： 将排序后获得， 且未被划分至用户组的用户作为基准用户， 从排序在该基准用户之后、 且未被划分至用户组的用户中， 确定与基准用。
5、户之间的第三距离小于所述第一距离的节点 用户， 将基准用户和各节点用户划分为一个用户组。 4. 如权利要求 1 3 任一所述的方法， 其特征在于， 针对每个用户组， 确定该用户组对 应的下倾角， 具体包括 ： 针对该用户组中的每个用户， 确定使该用户得到最大天线增益的子下倾角 ； 分别针对每个确定出的子下倾角， 确定该用户组对应的天线增益总和 ； 将天线增益总和最大时对应的子下倾角， 确定为该用户组对应的下倾角。 5. 如权利要求 4 所述的方法， 其特征在于， 针对该用户组中的每个用户， 确定使该用户 得到最大天线增益的子下倾角， 具体包括 ： 根据基站高度、 用户高度以及基站和用户之间的距。
6、离， 确定使该用户得到最大天线增 益的子下倾角。 6. 如权利要求 5 所述的方法， 其特征在于， 通过以下公式确定子下倾角 ： 其中 ： tilte表示该用户对应的子下倾角 ； hBS表示基站的高度 ； hMS表示预设的用户高度 ； d 表示基站与该用户之间的距离。 7. 一种三维多输入多输出 3D MIMO 下倾角调整装置， 其特征在于， 所述装置包括 ： 位置确定单元， 用于确定基站覆盖小区内的每个用户所在的位置 ； 分组单元， 用于根据确定出的每个用户的位置， 将所述用户划分为至少两个用户组 ； 权 利 要 求 书 CN 103178882 A 2 2/2 页 3 下倾角确定单元， 用。
7、于针对每个用户组， 确定该用户组对应的下倾角。 8. 如权利要求 7 所述的装置， 其特征在于， 所述分组单元， 具体用于确定固定下倾角时 垂直天线的主瓣指向处的位置与基站之间的第一距离， 将与基站之间的第二距离大于所述 第一距离的用户划分为第一用户组， 将与基站之间的第二距离不大于所述第一距离的用户 划分为第二用户组。 9. 如权利要求 7 所述的装置， 其特征在于， 所述分组单元， 具体用于确定固定下倾角时 垂直天线的主瓣指向处的位置与基站之间的第一距离， 以及， 确定每个用户与基站之间的 第二距离， 按照第二距离由小到大的顺序对用户进行排序， 从排序后获得的第一个用户开 始， 依次执行下。
8、列操作， 直至所有用户被划分至用户组 ： 将排序后获得， 且未被划分至用户组的用户作为基准用户， 从排序在该基准用户之后、 且未被划分至用户组的用户中， 确定与基准用户之间的第三距离小于所述第一距离的节点 用户， 将基准用户和各节点用户划分为一个用户组。 10. 如权利要求 7 所述的装置， 其特征在于， 所述下倾角确定单元， 具体用于针对该用 户组中的每个用户， 确定使该用户得到最大天线增益的子下倾角， 分别针对每个确定出的 子下倾角， 确定该用户组对应的天线增益总和， 将天线增益总和最大时对应的子下倾角， 确 定为该用户组对应的下倾角。 11. 如权利要求 10 所述的装置， 其特征在于，。
9、 所述下倾角确定单元， 具体用于根据基站 高度、 用户高度以及基站和用户之间的距离， 确定使该用户得到最大天线增益的子下倾角。 12. 如权利要求 11 所述的装置， 其特征在于， 所述下倾角确定单元， 具体用于通过以下 公式确定子下倾角 ： 其中 ： tilte表示该用户对应的子下倾角 ； hBS表示基站的高度 ； hMS表示预设的用户高度 ； d 表示基站与该用户之间的距离。 13. 一种基站， 其特征在于， 所述基站包括如权利要求 7 12 任一所述的装置。 权 利 要 求 书 CN 103178882 A 3 1/6 页 4 一种 3D MIMO 下倾角调整方法、 装置及基站 技术领域。
10、 0001 本发明涉及无线通信领域， 尤其涉及一种三维多输入多输出 (3D MIMO， 3 Dimensions Multiple-Input-Multiple-Output) 下倾角调整方法、 装置及基站。 背景技术 0002 在长期演进 (LTE， Long Term Evolution) 系统中， 为了使信号限制在自身小区覆 盖范围内， 同时降低对其他同频小区的干扰， 使定向天线波束图形向下倾斜一定角度是一 种非常有效的方法。该技术无论对宏蜂窝或微蜂窝环境都会带来系统容量的提升。合理的 下倾角设置不仅可以大大提高系统的质量和容量， 还可以使基站能够更好的发挥作用， 从 而更好的为无线用户。
11、提供服务。该技术已经成为未来通信标准， 例如 LTE 和高级的长期演 进 (LTE-A， LTE-Advanced) 标准的一部分。 0003 3D MIMO 技术可以通过基带信号处理来有效地控制垂直方向上的等效天线波形 ( 即信号 )， 是未来移动通信系统有效控制干扰和覆盖的重要手段。现有的 3D MIMO 在水平 和垂直方向上的天线增益可以分别如图 1 和图 2 所示。3D MIMO 技术的实现可以有不同的 算法， 其中包括复杂的3D波束形成(Beamforming)技术和简单的等效下倾角自适应调整技 术。等效下倾角自适应调整技术是指在特定的频带 / 时刻资源上发送信号时， 通过基带信 号。
12、处理的方式， 实现当前频带 / 时刻上等效垂直天线模式 (pattern)( 或波束方向 ) 的自适 应调整。 0004 但是目前 3D MIMO 技术仅适用于以下固定下倾角的场景 ： 相对于 2DMIMO 技术， 在 水平方向上， 改变其半功率波束宽度 (HPBW)， 同时在垂直方向上， 天线阵列有一个窄带的半 功率波束宽度， 并可以通过一个固定下倾角 进行校正。 0005 而在固定下倾角的应用场景中， 如图 3 所示， 垂直天线的主瓣指向小区地面的某 处位置， 该位置处的垂直天线增益最大， 随着距离向小区中心和边缘的扩展， 垂直天线增益 将逐渐减小。因此， 小区中心和边缘用户的性能较差。 。
13、0006 为了增强小区中心和边缘用户的性能， 实际的通信系统中， 可以针对每个用户， 调 节下倾角， 这样虽然能够使得垂直天线的主瓣指向该用户， 提升该用户的性能， 但系统的复 杂度提升过大。 发明内容 0007 本发明实施例提供一种 3D MIMO 下倾角调整方法、 装置及基站， 用于解决现有 3D MIMO 技术应用中， 为了增强小区中心和边缘用户的性能， 系统复杂度较高的问题。 0008 一种 3D MIMO 下倾角调整方法， 所述方法包括 ： 0009 确定基站覆盖小区内的每个用户所在的位置 ； 0010 根据确定出的每个用户的位置， 将所述用户划分为至少两个用户组 ； 0011 针对。
14、每个用户组， 确定该用户组对应的下倾角。 0012 一种 3D MIMO 下倾角调整装置， 所述装置包括 ： 说 明 书 CN 103178882 A 4 2/6 页 5 0013 位置确定单元， 用于确定基站覆盖小区内的每个用户所在的位置 ； 0014 分组单元， 用于根据确定出的每个用户的位置， 将所述用户划分为至少两个用户 组 ； 0015 下倾角确定单元， 用于针对每个用户组， 确定该用户组对应的下倾角。 0016 一种基站， 该基站包括所述 3D MIMO 下倾角调整装置。 0017 根据本发明实施例提供的方案， 根据基站覆盖区域内， 用户所在的位置， 将用户划 分为多个用户组， 针。
15、对每一个用户组分别确定该用户组对应的天线下倾角， 以此实现在小 区内天线下倾角的动态调整， 在提高小区用户性能的同时， 相对于针对每个用户分别确定 天线下倾角， 还可以减少调整次数， 从而降低系 统复杂度。 附图说明 0018 图 1 为现有技术中 3D MIMO 水平方向天线增益示意图 ； 0019 图 2 为现有技术中 3D MIMO 垂直方向天线增益示意图 ； 0020 图 3 为现有技术中提供的 3D MIMO 下倾角与天线增益关系示意图 ； 0021 图 4 为本发明实施例一中提供的 3D MIMO 下倾角调整方法步骤示意图 ； 0022 图 5 为本发明实施例二中提供的 3D MI。
16、MO 下倾角调整方法步骤示意图 ； 0023 图 6 为本发明实施例二中提供的用户组划分结果示意图 ； 0024 图 7 为本发明实施例三中提供的 3D MIMO 下倾角调整装置结构示意图。 具体实施方式 0025 本发明方案针对现有方案的缺点， 提出一种新的方案来提高3D MIMO系统性能， 其 基本思想是 ： 在小区内划分子区域 (subcell)， 动态选择子区域下倾角， 使得该区域用户的 总天线增益能够达到最大。以在系统性能和复杂度之间找到合理平衡为前提， 动态调节下 倾角， 在小区内完成多个垂直方向上的波束形成。本发明方案适用于与 3D MIMO 信道相关 的通信系统。 0026 下。
17、面结合说明书附图和各实施例对本发明方案进行说明。 0027 实施例一、 0028 本发明实施例一提供一种3D MIMO下倾角调整方法， 该方法的步骤如图4所示， 包 括 ： 0029 步骤 101、 确定基站覆盖小区内的每个用户所在的位置。 0030 具体的， 可以接收每个用户上报的位置信息， 从而确定每个用户所在的位置。 0031 步骤 102、 进行分组。 0032 本步骤包括， 根据确定出的每个用户的位置， 将所述用户划分为至少两个 用户 组。 0033 较优的， 可以利用固定下倾角时垂直天线的主瓣指向处的位置与基站之间的距离 作为阈值， 对用户进行分组。 具体的， 可以确定固定下倾角时。
18、垂直天线的主瓣指向处的位置 与基站之间的第一距离， 以及， 确定每个用户与基站之间的第二距离， 并可以按照第二距离 由小到大的顺序对用户进行排序。 0034 从排序后获得的第一个用户开始， 依次执行下列操作， 直至所有用户被划分至用 说 明 书 CN 103178882 A 5 3/6 页 6 户组 ： 0035 将排序后获得， 且未被划分至用户组的用户作为基准用户， 从排序在该基准用户 之后、 且未被划分至用户组的用户中， 确定与基准用户之间的第三距离小于所述第一距离 的节点用户， 将基准用户和各节点用户划分为一个用户组， 从而实现将地理位置较为接近 的用户划分为一个用户组。 0036 较优。
19、的， 在本实施例中， 还可以以固定下倾角时垂直天线的主瓣指向处的位置为 界， 将用户划分为两个用户组， 具体的， 可以确定固定下倾角时垂直天线的主瓣指向处的位 置与基站之间的第一距离， 将与基站之间的第二距离大于所述第一距离的用户划分为第一 用户组， 将与基站之间的第二距离不大于所述第一距离的用户划分为第二用户组。 0037 步骤 103、 调整下倾角。 0038 本步骤包括， 针对每个用户组， 确定该用户组对应的下倾角。 0039 具体的， 可以针对该用户组中的每个用户， 确定使该用户得到最大天线增益的子 下倾角， 分别针对每个确定出的子下倾角， 确定该用户组对应的天线增益总和， 将天线增益。
20、 总和最大时对应的子下倾角， 确定为该用户组对应的下倾角。 0040 其中， 可以根据基站高度、 用户高度以及基站和用户之间的距离， 确定使该用户得 到最大天线增益的子下倾角。具体的， 可以通过以下公式确定子下倾角 ： 0041 0042 其中 ： 0043 tilte表示该用户对应的子下倾角 ； 0044 hBS表示基站的高度 ； 0045 hMS表示预设的用户高度 ； 0046 d 表示基站与该用户之间的距离。 0047 下面通过实施例二对本发明实施例一提供的方法进行说明。具体的， 以利用固定 下倾角时垂直天线的主瓣指向处的位置与基站之间的距离作为阈值， 对用户进行分组为例 进行说明。 0。
21、048 实施例二、 0049 本发明实施例二一提供一种3D MIMO下倾角调整方法， 该方法的步骤如图5所示， 包括 ： 0050 步骤 201、 确定每个用户的位置。 0051 具体的， 可以根据基站覆盖小区内的每一个用户的反馈信息， 获得用户的位置信 息， 为了便于描述以 (UEindex， i， UEindex， j) 记录用户的位置信息， 其中， index 1， 2，n， i 为用户 index 位置信息的横坐标， j 为用户 index 位置信息的纵坐标。 0052 步骤 202、 确定每个用户与基站之间的距离。 0053 在本步骤中， 可以根据获得的用户的位置信息， 计算用户与基。
22、站之间的距离 ( 即 第二距离 )， 并按照距离的远近对用户进行排序， 针对每一个用户， 可以存储其对应的排序 序号以及位置信息， 以 n 10， 按照第二距离由小到大进行排序为例， 一种可能的存储格式 如表 1 所示 ： 0054 说 明 书 CN 103178882 A 6 4/6 页 7 排序序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 用户标识UE1 UE2 UE4 UE6 UE7 UE5 UE3 UEl0 UE8 UE9 横坐标UE1， i UE2， i UE4， i UE6， i UE7， i UE5， i UE3， i UEl0， i UE8， i UE9， i 纵坐标UE1，。
23、 j UE2， j UE4， j UE6， j UE7， j UE5， j UE3， j UEl0， j UE8， j UE9， j 0055 表 1 0056 步骤 203、 按照第一距离进行分组。 0057 在本步骤中， 可以将固定下倾角时垂直天线的主瓣指向处的位置与基站之间的第 一距离作为阈值进行分组。具体的， 可以按照表 1 中用户位置存储顺序， 从排序序号为 1 的 说 明 书 CN 103178882 A 7 5/6 页 8 用户开始， 依次将表 1 中的用户作为基准用户， 如果该基准用户已经被归入某个用户组内， 则跳过该用户， 继续寻找下一个基准用户 ； 如果该基准用户未被归入某。
24、个用户组内， 则轮询 排列在该基准用户后面、 且未被划分至用户组的用户， 如果被轮询到的用户和基准用户之 间距离 ( 即第三距离 ) 小于阈值， 则将其与基准用户划分在一个用户组内。 0058 在所有用户被划分至用户组后， 分组结束。用户组划分结果可以如图 6 所示。 0059 步骤 204、 针对每个用户组， 确定下倾角。 0060 在本步骤中， 针对每个用户组， 可以根据使用户的天线增益最大的原理， 针对每个 用户， 将该用户组中每个用户与基站之间的垂直角度(即子下倾角)根据基站高度、 用户高 度以及二者之间的距离等因素求出， 然后应用轮询算法， 分别用该用户组中计算出的角度 作为该用户组。
25、的固定下倾角， 计算用户的天线增益， 能够使得该用户组所有用户的天线增 益总和最大的角度， 即可以作为该用户组对应的天线下倾角。 0061 这种方法既动态的选择了下倾角， 又将某一个用户组的下倾角固定， 即能够在复 杂度和系统吞吐量之间找到一个合理的平衡。 0062 根据本发明实施例一和实施例二提供的方案， 从同时考虑到小区中心用户和小区 边缘用户的用户性能的角度分析， 可以根据用户位置、 小区大小、 天线挂高等因素进行下倾 角的自适应调节， 该方法能够在提高系统性能的同时， 降低系统复杂度， 在二者之间找到合 理的平衡。 0063 与本发明实施例一和实施例二基于同一发明构思， 提供以下的装置。
26、。 0064 实施例三、 0065 本发明实施例三提供一种 3D MIMO 下倾角调整装置， 该装置的结构如图 7 所示， 包括 ： 0066 位置确定单元 11 用于确定基站覆盖小区内的每个用户所在的位置 ； 分组单元 12 用于根据确定出的每个用户的位置， 将所述用户划分为至少两个用户组 ； 下倾角确定单元 13 用于针对每个用户组， 确定该用户组对应的下倾角。 0067 所述分组单元 12 具体用于确定固定下倾角时垂直天线的主瓣指向处的位置与基 站之间的第一距离， 将与基站之间的第二距离大于所述第一距离的用户划分为第一用户 组， 将与基站之间的第二距离不大于所述第一距离的用户划分为第二用。
27、户组。 0068 所述分组单元 12 具体用于确定固定下倾角时垂直天线的主瓣指向处的位置与基 站之间的第一距离， 以及， 确定每个用户与基站之间的第二距离， 按照第二距离由小到大的 顺序对用户进行排序， 从排序后获得的第一个用户开始， 依次执行下列操作， 直至所有用户 被划分至用户组 ： 0069 将排序后获得， 且未被划分至用户组的用户作为基准用户， 从排序在该基准用户 之后、 且未被划分至用户组的用户中， 确定与基准用户之间的第三距离小于所述第一距离 的节点用户， 将基准用户和各节点用户划分为一个用户组。 0070 所述下倾角确定单元 13 具体用于针对该用户组中的每个用户， 确定使该用户。
28、得 到最大天线增益的子下倾角， 分别针对每个确定出的子下倾角， 确定该用户组对应的天线 增益总和， 将天线增益总和最大时对应的子下倾角， 确定为该用户组对应的下倾角。 0071 所述下倾角确定单元 13 具体用于根据基站高度、 用户高度以及基站和用户之间 的距离， 确定使该用户得到最大天线增益的子下倾角。 说 明 书 CN 103178882 A 8 6/6 页 9 0072 所述下倾角确定单元 13 具体用于通过以下公式确定子下倾角 ： 0073 0074 其中 ： 0075 tilte表示该用户对应的子下倾角 ； 0076 hBS表示基站的高度 ； 0077 hMS表示预设的用户高度 ； 。
29、0078 d 表示基站与该用户之间的距离。 0079 特别的， 本发明实施例三提供的装置可以集成在基站中。 0080 显然， 本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样， 倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内， 则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 说 明 书 CN 103178882 A 9 1/4 页 10 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103178882 A 10 2/4 页 11 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103178882 A 11 3/4 页 12 图 5 说 明 书 附 图 CN 103178882 A 12 4/4 页 13 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 103178882 A 13 。