具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图对本公开提供的天线参数的确定方法和天线进行详细描述。

在下文中将参考附图更充分地描述示例实施例，但是所述示例实施例可以以不同形式来体现且不应当被解释为限于本文阐述的实施例。反之，提供这些实施例的目的在于使本公开透彻和完整，并将使本领域技术人员充分理解本公开的范围。

在不冲突的情况下，本公开各实施例及实施例中的各特征可相互组合。

如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列举条目的任何和所有组合。

本文所使用的术语仅用于描述特定实施例，且不意欲限制本公开。如本文所使用的，单数形式“一个”和“该”也意欲包括复数形式，除非上下文另外清楚指出。还将理解的是，当本说明书中使用术语“包括”和/或“由……制成”时，指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。

除非另外限定，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。还将理解，诸如那些在常用字典中限定的那些术语应当被解释为具有与其在相关技术以及本公开的背景下的含义一致的含义，且将不解释为具有理想化或过度形式上的含义，除非本文明确如此限定。

针对飞机这种高速运动(时速在800km/h至1200km/h)的终端类型，采用常规的无线通信系统小区覆盖(通常在5km以内)距离会导致小区切换频繁发生，从而导致通信系统性能下降。为了实现在飞机上接入互联网，至少要求小区覆盖距离超过100km。而这种要求已经超出了相关技术中地面的3D多输入多输出(3D-MIMO，3DMulti Input Multi Output)天线的覆盖范围。

图1中所示的民航飞机高度是10km，为了达到300km的小区覆盖半径，需要基站天线的垂直维覆盖2°至90°的范围。如进一步考虑地球曲率等，需要基站天线的垂直维覆盖整个90°的范围。

在相关技术中，为了保证天线(尤其是3D-MIMO天线)的增益，垂直维覆盖角度范围基本都小于60°(基站正上方无信号)，无法满足对空覆盖无线系统的需求。

有鉴于此，作为本公开的一个方面，提供一种3D-MIMO天线的参数确定方法，如图1所示，所述参数确定方法包括：

在步骤S110中，接收覆盖需求、以及三维多输入多输出3D-MIMO天线的各个辐射阵元的参数；

在步骤S120中，根据所述覆盖需求、以及3D-MIMO天线的各个辐射阵元的参数确定各个所述辐射阵元的辐射面的角度，其中，至少部分所述辐射阵元的辐射面与所述3D-MIMO天线的垂直维方向之间存在夹角。

3D-MIMO天线通常包括多个辐射阵元，每个辐射阵元具有用于发射或接收信号用的辐射面。确定了辐射阵元的辐射面的角度后，在制作3D-MIMO天线时，可以根据步骤S110中确定的各个所述辐射阵元的辐射面的角度来设置各个辐射阵元，以使得在所述3D-MIMO天线中，至少部分所述辐射阵元的辐射面与所述3D-MIMO天线的垂直维方向之间存在夹角。

对于所述辐射阵元而言，辐射面法向的信号强度最大，而辐射面切向的信号强度最弱。

在本公开中，对覆盖需求的类型并不做特殊的限定。所述覆盖需求可以包括覆盖半径、垂直维覆盖角等。

在本申请中，将至少部分辐射阵元的辐射面设置为与3D-MIMO天线的垂直维方向之间存在夹角，使得该部分辐射阵元的法向不同于其他辐射阵元的法向，从而可以提高3D-MIMO天线的垂直维覆盖角度以及3D-MIMO天线的覆盖边境，进而可以实现在不切换小区的情况下对空覆盖、或者对海覆盖等移动通信网络的覆盖需求，从而可以确保交通工具(例如，飞机或轮船)上的用户稳定地接入互联网。

在本公开中，对至少部分辐射阵元的辐射面的角度进行设计，可以作为对辐射阵元电子倾角的补充，从而可以扩大3D-MIMO天线的垂直维覆盖角度。

在本公开中，对确定所述辐射阵元的角度时所用到的辐射阵元的参数不做特殊的限定。例如，所述参数可以包括辐射阵元的数量、各个辐射阵元的排布情况、各个辐射阵元的增益要求、以及所述3D-MIMO天线的波束宽度等。

在本公开中，对接收到的所述覆盖需求、以及各个辐射阵元的参数的形式并不做特殊的限定。可以利用标识符0001来表示对基站上方进行覆盖(即，对空覆盖)，可以利用标识符0010来表示对基站下方进行覆盖(例如，对海覆盖)。可以利用具体的参数值来表示各个辐射阵元的参数。

在本公开中，对3D-MIMO天线的具体结构不做特殊的限定。例如，所述3D-MIMO天线的垂直维包括N个子阵列，每个所述子阵列包括在水平维排布的多个所述辐射阵元。

针对与对空覆盖的覆盖需求而言，所述覆盖需求包括对设置所述3D-MIMO天线的基站的上方进行覆盖，这就要求垂直维覆盖角度达到某个角度(例如，在60°至90°之间)，当垂直维覆盖角度在该角度时，基站正上方一定范围内也有信号覆盖。

相应地，在步骤S120中，将所述3D-MIMO天线的垂直维上从高到低的前M个子阵列的辐射阵元的辐射面与所述3D-MIMO天线的垂直维方向之间的夹角确定为从垂直维方向逆时针转过第一预定角度，其中，M和N均为正整数，N＞1，1≤M＜N。

在相关技术中，3D-MIMO天线的垂直维覆盖角不超过60°，导致基站正上方无信号覆盖。在本公开中，将3D-MIMO天线中位于顶层的辐射阵元的辐射面逆时针旋转调整后，可以使得辐射阵元的法向朝向天空倾斜。通过配合调节电子倾角，可以实现垂直维覆盖角度在60°至90°之间。

在本公开中，对3D-MIMO天线的具体结构不做特殊的限定。例如，如图2所示，所述3D-MIMO天线的N为4，每个所述子阵列包括8个辐射阵元。

3D-MIMO天线中，垂直维方向(即，图3和图4中的竖直方向)上从高到低第一层辐射阵元中的各个辐射阵元用100a表示、第二层辐射阵元中的各个辐射阵元用100b表示、第三层辐射阵元中的各个辐射阵元用100c表示、第四层辐射阵元中的各个辐射阵元用100d表示。辐射阵元100a的辐射面为Sa、辐射阵元100b的辐射面为Sb、辐射阵元100c的辐射面为Sc、辐射阵元100d的辐射面为Sd。图3中所示的是相关技术中的3D-MIMO天线，各个辐射阵元的法向均为水平方向。这图3中所示的情况中，3D-MIMO天线的垂直维覆盖角不超过60°。

如果所述垂直维覆盖需求中的垂直维覆盖角度在80°至90°之间，那么，在步骤S120中，可以将M选定为1或2，并在40°至50°的范围内选取所述第一预定角度α。

在本公开中，可以根据具体需求选择M的数值。M越大，则所述3D-MIMO天线产生的波束数量越多，M越小，则所述3D-MIMO天线产生的波束数量越少。

图4中所示的是M为1、第一预定角度α为45°的情况。具体地，垂直维方向上第一层辐射阵元100a的辐射面Sa从垂直维方向逆时针旋转45°。在这种实施方式中，包括该3D-MIMO天线的基站的垂直维覆盖角为90°，其产生的信号既可以覆盖基站正上方，又可以覆盖到覆盖半径为300km内的空间。

如图5中所示，3D-MIMO天线产生波束1、波束2、波束3共三个波束，可以实现覆盖半径为300km的小区。并且，波束1可以覆盖基站正上方的区域，从而可以满足飞行高度在10km的民航飞机接入互联网的要求。具体地，飞机飞行高度为10km时，基站正上方由波束1覆号；飞机飞行至与基站之间的水平距离为2km至10km时，由波束2覆盖；飞机飞行至于基站之间的水平距离为10km至300km时，由波束3覆盖。

在图6中所示的实施方式中，M为2，即，将从上至下的前两层的辐射帧元的辐射面确定为从垂直维方向逆时针转过第一预定角度α。

具体地，垂直维方向上第一层辐射阵元100a的辐射面Sa从垂直维方向逆时针旋转45°、第二层辐射阵元100b的辐射面Sb从垂直维逆时针旋转45°。在这种实施方式中，包括该3D-MIMO天线的基站的垂直维覆盖角为90°。如图7所示，其产生的信号既可以覆盖基站正上方，又可以覆盖到覆盖半径为300km内的空间。具体地，飞机飞行高度为10km时，基站正上方由波束1覆号；飞机飞行至与基站之间的水平距离为2km至10km时，由波束2和波束3覆盖；飞机飞行至于基站之间的水平距离为10km至300km时，由波束4覆盖。

作为一种可选实施方式，辐射阵元为双极化辐射阵元，使得3D-MIMO天线为64端口的3D-MIMO天线。换言之，所述3D-MIMO天线端口为垂直维(用V表示)4端口、水平维(用H表示)8端口，以及双极化(用P表示)带来的2端口，端口总数为4(V)×8(H)×2(P)＝64。当然，所述3D-MIMO天线也可以为32端口的3D-MIMO天线。

为了实现对海信号覆盖，通常将基站设置在海边的山上。为了实现基站正下方也存在信号，相应地，所述覆盖需求包括对设置所述3D-MIMO天线的基站的下方进行覆盖，以使得3D-MIMO天线的垂直维覆盖角达到某一角度(例如，所述垂直维覆盖角度在60°至90°之间)。

相应地，在步骤S120中，将所述3D-MIMO的垂直维上从低到高的前M个子阵列的辐射阵元的辐射面与竖直方向的夹角确定为从竖直方向顺时针转过第二预定角度，其中，M和N均为正整数，N＞1，1≤M＜N。

将3D-MIMO天线中位于较低层的辐射阵元的辐射面调整为从竖直方向顺时针转过第二预定角度，相当于辐射阵元的辐射面向下倾斜，这部分辐射阵元的辐射面的法向更加靠近基站的正下方，从而可以提高所述3D-MIMO天线的垂直维覆盖角。

可选地，所述覆盖需求中，垂直维覆盖角度在80°至90°之间，N为8，M为4，所述第二预定角度在40°至50°的范围内选取。

在图8中所示的具体实施方式中，3D-MIMO天线的垂直维阵列包括八个子阵列。具体地，垂直维方向上从底到顶八个子阵列中的阵元分别用100h、100g、100f、100e、100d、100c、100b、100a来表示。辐射阵元100a的辐射面为Sa、辐射阵元100b的辐射面为Sb、辐射阵元100c的辐射面为Sc、辐射阵元100d的辐射面为Sd、辐射阵元100e的辐射面为Se、辐射阵元100f的辐射面为Sf、辐射阵元100g的辐射面为100g、辐射阵元100h的辐射面维100h。

底下四层子阵列的辐射阵元的辐射面(即，辐射阵元100a的辐射面Sa、、辐射阵元100b的辐射面Sb、辐射阵元100c的辐射面Sc、辐射阵元100d的辐射面Sd)从垂直维方向顺时针转过第二预定角度β。

将图8中所提供的3D-MIMO天线应用在图9中所示的具体场景中，可以实现垂直维90°的范围内对海覆盖。

为了便于设置，进一步可选地，所述第二预定角度可以为45°。

如上文中所述，除了确定各个辐射阵元的辐射面的角度之外，还可以同时通过调节辐射阵元的电子倾角的方式来实现90°的垂直维覆盖角。

在本公开中，对如何确定各个辐射阵元的电子倾角不做特殊限定。例如，可以在设定了各个辐射阵元的辐射面角度后，进行天线模拟，通过模拟调节各个辐射阵元的电子倾角，并在实现60°至90°的垂直维覆盖角时停止模拟调节各个辐射阵元的电子倾角，并记录此时的电子倾角。

可选地，可以通过辐射阵元的对应的移相器调整权值形成波束以及电调的能力来调整辐射阵元的电子倾角。

作为本公开的第二个方面，提供一种3D-MIMO天线，如图2和图3所示，该3D-MIMO天线包括多个辐射阵元100，至少部分辐射阵元100的辐射面A与所述3D-MIMO天线的垂直维方向之间存在夹角。

如上文中所述，对于所述辐射阵元而言，辐射面法向的信号强度最大，而辐射面切向的信号强度最弱。

在本公开中，将至少部分辐射阵元的辐射面设置为与3D-MIMO天线的垂直维方向之间存在夹角，使得该部分辐射阵元的法向不同于其他辐射阵元的法向，从而可以提高3D-MIMO天线的垂直维覆盖角度，进而可以实现对空覆盖、或者对海覆盖等移动通信网络的覆盖需求。

在本公开中，对至少部分辐射阵元的辐射面的角度进行设计，可以作为对辐射阵元电子倾角的补充，从而可以扩大3D-MIMO天线的垂直维覆盖角度。

在本公开中，对3D-MIMO天线中各个辐射阵元的排列方式不做特殊的限定。可选地，所述3D-MIMO天线的垂直维包括N个子阵列，每个所述子阵列包括在水平维排布的多个辐射阵元100。

为了实现对设置所述3D-MIMO天线的基站的上方进行覆盖，且垂直维覆盖角度在60°至90°之间，可选地，所述3D-MIMO天线的垂直维方向上从高到低的前M个子阵列的辐射阵元的辐射面与所述3D-MIMO天线的垂直维之间的夹角为从垂直维方向逆时针转过第一预定角度，其中，M和N均为正整数，N＞1，1≤M＜N。

进一步地，N为4，每个所述子阵列包括8个所述辐射阵元，M为1或2，所述第一预定角度在40°至50°的范围内选取。

进一步可选地，所述辐射阵元为双极化辐射阵元，以使得所述3D-MIMO天线为64端口的3D-MIMO天线。

当然，本公开并不限于此，所述3D-MIMO天线也可以为32端口的3D-MIMO天线。

为了实现对设置所述3D-MIMO天线的基站的下方进行覆盖，且所述垂直维覆盖角度在60°至90°之间，所述3D-MIMO的垂直维上从低到高的前M个子阵列的辐射阵元的辐射面与所述3D-MIMO天线的垂直维之间的夹角为从垂直维方向顺时针转过第二预定角度，其中，M和N均为正整数，N＞1，1≤M＜N。

如图8中所示，N为8，M为4，所述第二预定角度在40°至50°的范围内选取。

在本公开中，对3D-MIMO天线中除了辐射阵元之外的其他结构不做特殊的限定。可选地，3D-MIMO天线还可以包括功分器、数字移相器、控制电路和功率分配网络等结构。

作为本公开的第三个方面，提供一种基站，所述基站包括基站本体和3D-MIMO天线，其中，3D-MIMO天线为本公开所提供的上述3D-MIMO天线。

上文中已经详细描述了包括所述3D-MIMO天线的基站的工作原理以及有意效果，这里不再赘述。

作为本公开的第四个方面，提供一种电子设备，其包括：

一个或多个处理器；

存储器，其上存储有一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现根据本公开所提供的上述参数确定方法；

一个或多个I/O接口，连接在所述处理器与存储器之间，配置为实现所述处理器与存储器的信息交互。

其中，处理器为具有数据处理能力的器件，其包括但不限于中央处理器(CPU)等；存储器为具有数据存储能力的器件，其包括但不限于随机存取存储器(RAM，更具体如SDRAM、DDR等)、只读存储器(ROM)、带电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存(FLASH)；I/O接口(读写接口)连接在处理器与存储器间，能实现处理器与存储器的信息交互，其包括但不限于数据总线(Bus)等。

在一些实施例中，处理器、存储器和I/O接口通过总线相互连接，进而与计算设备的其它组件连接。

在本公开中，在向所述电子设备输入各项参数时，可以利用不同的标识符来标识不同类型的覆盖需求。例如，可以利用标识符0001来表示对基站上方进行覆盖(即，对空覆盖)，可以利用标识符0010来表示对基站下方进行覆盖(例如，对海覆盖)。

作为本公开的第五个方面，提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现根据本公开所提供的上述参数确定方法。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其它磁存储器、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其它的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其它传输机制之类的调制数据信号中的其它数据，并且可包括任何信息递送介质。

本文已经公开了示例实施例，并且虽然采用了具体术语，但它们仅用于并仅应当被解释为一般说明性含义，并且不用于限制的目的。在一些实例中，对本领域技术人员显而易见的是，除非另外明确指出，否则可单独使用与特定实施例相结合描述的特征、特性和/或元素，或可与其它实施例相结合描述的特征、特性和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离由所附的权利要求阐明的本公开的范围的情况下，可进行各种形式和细节上的改变。