文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
文章編號: 0258-7998(2012)01-0063-03
在LTE系統(tǒng)中,要求在20 M帶寬下頻譜效率達(dá)到下行100 Mb/s,上行50 Mb/s,這就要求最大使用4×4的多天線配置,,單天線發(fā)送方案,、分集方案、空間復(fù)用方案、波束賦形方案以及其他的關(guān)鍵技術(shù)共同來滿足上述的要求[1-3],。然而天線的方位角和下傾角(下傾角又分為機(jī)械下傾角和電子下傾角)又受到工程人員素質(zhì)及環(huán)境變化的影響,,比如大風(fēng)、雷雨,、溫度,、濕度等環(huán)境因素的影響,容易造成電磁傳播方向不沿預(yù)期的方向傳播,。因此對LTE的多天線系統(tǒng)進(jìn)行實時測量監(jiān)控就顯得尤為重要。
基于正交頻分復(fù)用(OFDM)和多天線技術(shù)的LTE系統(tǒng)中,電調(diào)天線是LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)劃與優(yōu)化所必須的,,如果能在遠(yuǎn)程通過控制電調(diào)天線而選擇電磁信號的覆蓋范圍,對提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量非常有益,。在陸地接入網(wǎng)(UMTS)系統(tǒng)通過特殊接口實現(xiàn)了在網(wǎng)絡(luò)管理層(RNC)對電調(diào)天線下傾角的遠(yuǎn)程控制,這樣就可以減少因測量天線下傾角和簡化大網(wǎng)絡(luò)天線部署的人工開銷,。中興通訊的“電調(diào)天線下傾角遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)”,,專利號為CN 101232123A,實現(xiàn)了電調(diào)天線的電子下傾角的遠(yuǎn)程控制 [4],。另外,,專利號為CN 101413999A的“在傾斜狀態(tài)下天線角度的測量方法”[5],其給出了一種測量置于基座上的天線與水平面的方位角和俯仰角[5],。并且在電調(diào)天線上加入一個二維傾角傳感器,,這樣就可以通過UE控制eNodeB中的電調(diào)天線測量模塊,同時測量天線的方位角,、機(jī)械下傾角和控制電子下傾角,。
在LTE中實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的扁平化,將RNC的大部分功能集成到了eNodeB中,,eNodeB的功能包括無線資源管理,、接入控制、資源分配,、用戶平面和控制平面數(shù)據(jù)的加密[4]等,,所以本文將UTRAN中RNC的遠(yuǎn)程控制電調(diào)天線電子下傾角測量的功能置于遠(yuǎn)程終端(UE)中,而將具體的測量設(shè)備處理一起置于eNodeB中,。
1 R6版電調(diào)天線電子下傾角遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)
3GPP組織在R6版的協(xié)議提出基于ATM傳輸協(xié)議和IP傳輸協(xié)議的UMTS網(wǎng)絡(luò)電調(diào)天線遠(yuǎn)程控制接口及協(xié)議[6],。在這兩種情況下RNC和NodeB之間均通過接口Iub相連,并且兩種情況下NodeB中的控制模塊與天線測量模塊間的通信協(xié)議完全相同,。協(xié)議棧由兩種層選擇和同軸電纜組成,,數(shù)據(jù)傳輸基于高速數(shù)據(jù)鏈路控制子集和電調(diào)天線應(yīng)用協(xié)議(RETAP)。
在以前的一些研究中,,專家學(xué)者往往只考慮了對電調(diào)天線電子下傾角的測量與控制,,而對機(jī)械下傾角和方位角沒有引起足夠的重視。在LTE的覆蓋研究中,諾基亞西門子專門仿真和測量了電調(diào)天線機(jī)械下傾角和電子下傾角對覆蓋和通信質(zhì)量的影響[7],。電調(diào)天線的工作原理是通過移相器對電調(diào)天線各陣子單元的相位進(jìn)行改變來達(dá)到調(diào)整下傾角的目的,。電調(diào)天線電子下傾角的遠(yuǎn)程測量控制設(shè)計原理是:通過絲桿上拉絲調(diào)整天線陣元的相位,然后通過光電傳感器和遮光滑塊的共同作用測量電調(diào)天線的下傾角[8],。
2 改進(jìn)后的LTE電調(diào)天線遠(yuǎn)程測量系統(tǒng)
2.1 改進(jìn)后的電調(diào)天線遠(yuǎn)程測量協(xié)議
在R8之后的版本中,,LTE將RNC的功能大部分都集中到了eNodeB中,所以網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)向扁平化的趨勢發(fā)展,,降低了傳輸時延,。如果要將R6版本中的電調(diào)天線遠(yuǎn)程測量控制系統(tǒng)應(yīng)用到R8以后的版本中,就需要將R6版本中的RNC發(fā)送測量請求,,調(diào)整電子下傾角的功能轉(zhuǎn)移到核心網(wǎng)或者終端設(shè)備中,。
本文主要研究了將RNC的該功能轉(zhuǎn)移到終端設(shè)備(UE)中,由UE進(jìn)行實現(xiàn),。UE與eNodeB之間用空中接口(Uu接口)相互連接而進(jìn)行通信,。在基站端eNodeB中的電調(diào)天線的信號處理器和天線之間還是用Iuant接口和同軸電纜進(jìn)行連接。另外本研究中在電調(diào)天線上還加有一個二維傾角傳感器,,用于測量天線的方位角和機(jī)械下傾角,。
如圖1所示,若要對電調(diào)天線角度進(jìn)行測量,,只需要在終端UE處向被測天線所在基站發(fā)出請求,,然后通過基站內(nèi)的電調(diào)天線信號處理器進(jìn)行測量的控制,最后再將處理后的測量反饋給UE,。
2.2 電調(diào)天線角度測量結(jié)構(gòu)圖
如圖2所示,在電調(diào)天線上安裝一個二維傾角傳感器,,由它對天線的方向角和機(jī)械下傾角進(jìn)行測量,然后將測量得到的電信號用同軸電纜傳送到位于eNodeB中的信號處理模塊中,,由它對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計算得出天線的方位角和機(jī)械下傾角的大小值,;電子下傾角由集成于電調(diào)天線內(nèi)部的光電傳感器和遮光滑塊共同作用進(jìn)行測量,然后也將測量得到的電信號用同軸電纜傳送到位于eNodeB中的信號處理模塊中,,由它對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計算得出天線的電子下傾角的值,。
上式中:a為電調(diào)天線與水平面的俯仰角;b為電調(diào)天線與水平面的方位角,即電調(diào)天線的方位角,;c為電調(diào)天線與垂直方向的夾角,,即電調(diào)天線的機(jī)械下傾角;e為二維傾角傳感器所測量到的Y軸的俯仰角,;f為二維傾角傳感器所測量到的X軸的俯仰角,。
2.3 電調(diào)天線遠(yuǎn)程測量及控制流程
在基站端eNodeB中的電調(diào)天線的信號處理器包括通信模塊、處理模塊,、控制模塊和計算模塊,。二維傾角傳感器和光電傳感器通過同軸電纜與信號處理器相連接,。
電調(diào)天線資源信息遠(yuǎn)程控制測量系統(tǒng)的流程如圖3所示: (1)控制測量的遠(yuǎn)程終端發(fā)起電調(diào)天線資源信息的測量或者調(diào)整電子下傾角的請求; (2)位于基站端的信號處理器的通信模塊接收到測量請求,,并將該信息交給處理模塊,; (3)信號處理模塊將接收到的信號通過鑒權(quán)、分析,,解析出需要測量或調(diào)整的是哪一根電調(diào)天線,;(4)測量模塊將需要測量電調(diào)天線上的二維傾角傳感器和光電傳感器打開,使其處于工作狀態(tài),,然后通過同軸電纜將測量得到的數(shù)據(jù)傳給計算模塊,; (5)計算模塊將從測量模塊得到的信息進(jìn)行計算然后傳給處理模塊;(6)處理模塊將得到的信息編譯成短消息傳遞給通信模塊,; (7)通信模塊將得到的信息發(fā)送給控制測量的遠(yuǎn)程終端,。
通過協(xié)議的更改和結(jié)構(gòu)的調(diào)整,本電調(diào)天線遠(yuǎn)程測量系統(tǒng)將可用于LTE的商用網(wǎng)絡(luò)中,。并能同時對電調(diào)天線的電子下傾角,、機(jī)械下傾角以及方位角進(jìn)行測量,,可在任意時刻測量報告天線的現(xiàn)狀,,對網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量的提高帶來巨大的好處。
通過LTE電調(diào)天線遠(yuǎn)程測量系統(tǒng)在遠(yuǎn)程對基站天線的方向角,、機(jī)械下傾角以及遠(yuǎn)程測量和調(diào)整電子下傾角進(jìn)行測量,,可以得到基站天線當(dāng)前的數(shù)據(jù),減少由歷史數(shù)據(jù)和電磁環(huán)境變化對網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化帶來的不利影響.將會給網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃,、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和工程驗收等帶來極大的方便,。運(yùn)營商可以根據(jù)實際情況對天線的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,從而使網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量達(dá)到更佳良好的狀態(tài),。
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