有源阵列天线、基站和传输系统技术方案

技术编号:13431460 阅读:51 留言:0更新日期:2016-07-30 03:56
本发明专利技术实施例公开了一种有源阵列天线、基站和传输系统,其中,有源阵列天线包括两个天线子阵列、两组馈电网络、一套射频拉远单元和一个旋转轴;射频拉远单元分为上下两个部分,通过旋转轴连接;每个天线子阵列包括N个天线振子;每组馈电网络包括N个传输单元;天线子阵列中的各天线振子与馈电网络中的各传输单元一一连接,每组天线子阵列与馈电网络形成一组无源天线子阵列;两组无源天线子阵列分别与射频拉远单元的上下两个部分连接;每组馈电网络中各传输单元的输出端分别与射频拉远单元的输出端连接,每组馈电网络中各传输单元的输入端分别与射频拉远单元输入端连接。本发明专利技术实施例可以通过射频拉远单元的旋转轴在垂直方向进行角度旋转,使上下两部分天线可以覆盖不同垂直区域,提升大规模阵列天线垂直方向波束分裂效果,提升小区吞吐量。

Active array antenna, base station and transmission system

The embodiment of the invention discloses an active array antenna, base station and transmission system, wherein the active array antenna includes two sub antenna array, two group feed network, a radio remote unit and a rotating shaft; radio remote unit is divided into two parts, each connected by the rotating shaft; the antenna array comprises N antenna; each feed network includes N transmission unit; the transmission unit of the antenna array antenna and feed network in one connection, each antenna sub array and the feed network to form a group of passive antenna array; two passive antenna sub array and RF respectively. Unit two upper and lower part is connected with the output end of the transmission unit; each group of feed network and radio remote unit is connected with the transmission unit of each input end of feed network Do not connect to RF input unit. The rotating shaft is the embodiment of the invention can through the radio remote unit in the vertical direction of rotation, the two parts by the antenna can cover different vertical areas, enhance the large-scale vertical array antenna beam splitting effect, improve the cell throughput.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信技术,尤其是一种有源阵列天线、基站和传输系统
技术介绍
随着无线通信技术的飞速发展,以图像、视频以及互联网浏览等为主的多媒体业务成为当前移动用户的主要业务需求,其数据流量需求与日剧增。因此,如何为用户提供速度更快、数量更多的连接成为未来5G时代移动通信系统演进的主要目标。从天线发展角度,有源天线系统的出现具有重要意义,其能够利用阵列天线垂直方向波束分裂获取更高的系统吞吐量。在对未来5G网络的技术讨论中,以有源天线为基础的、更高天线可辨振子数的大规模阵列天线以提供了天线更高的空间自由度获得广泛关注。大规模天线能够实现更多个发送端和多个接收端在相同的时频资源上的独立通信,进而显著提升高通信系统的频谱利用率。然而,从实际天线测试结果看,传统的面阵天线有诸多实际问题将影响未来的大规模天线部署,主要包括:大规模天线振子数目较多,例如64、128,甚至256个天线振子集成到一副物理天线上,天线尺寸较大,对天面要求较高,未来部署时较为醒目;尤其是作为有源天线设计伊始主要技术优势的垂直方向小区分裂,由于传统面阵天线受到下倾角限制(一般小于15度),在垂直方向上的波束分裂效果不佳,使得上下波束干扰明显,无法有效提升系统整体吞吐量;另外,在现有网络部署中,因为高楼建设进程较快,很多地方对高楼覆盖有一定难度,通常只能通过室内覆盖的办法解决,导致网络部署成本较高。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的一个技术问题是:针对传统面阵天线在垂直方向上的波束分裂效果不佳、系统吞吐量较低的问题,提供一种有源阵列天线、基站和传输系统,以提升大规模天线垂直方向波束分裂效果,提升小区吞吐量。本专利技术实施例提供的一种有源阵列天线,包括两个天线子阵列、两组馈电网络、一套射频拉远单元和一个旋转轴;所述射频拉远单元分为上下两个部分,所述射频拉远单元的上下两个部分通过所述旋转轴连接,旋转轴的可旋转角度范围为0~180度;每个天线子阵列包括N个天线振子;每组馈电网络包括N个传输单元;其中,N的取值为大于0的整数;天线子阵列中的各天线振子与馈电网络中的各传输单元一一连接,每组对应连接的天线子阵列与馈电网络形成一组无源天线子阵列;两组无源天线子阵列分别用于进行天线波束生成及优化,所述两组无源天线子阵列分别与射频拉远单元的上下两个部分连接;每组馈电网络中各传输单元的输出端分别与射频拉远单元的输出端连接,每组馈电网络中各传输单元的输入端分别与射频拉远单元输入端连接。基于本专利技术上述天线的另一实施例中,所述旋转轴的可旋转角度范围具体为90~120度。基于本专利技术上述天线的另一实施例中,所述天线子阵列中的各天线振子与馈电网络中的各传输单元具体通过盲插方式一一连接。基于本专利技术上述天线的另一实施例中,所述两组无源天线子阵列具体通过盲插方式分别与射频拉远单元的上下两个部分连接。基于本专利技术上述天线的另一实施例中,每个传输单元包括转换网络、移相器以及输入电缆,用于对接收自天线振子的输入信号进行放大、移相后输出至射频拉远单元,以及将射频拉远单元发送的输入信号进行放大、移相后输出至连接的天线振子。基于本专利技术上述天线的另一实施例中,所述射频拉远单元包括电源、与电源连接的信号处理单元、和分别与信号处理单元、无源天线子阵列连接的天线连接单元,其中信号处理单元用于将所接收天线信号进行变频、放大处理后转发,所述射频拉远单元上设置有基带接口,用于将信号处理单元发送的信号传输至基带处理器,以及将基带处理器发送的信号传输至信号处理单元;天线连接单元分别将信号处理单元发送的信号传输至两组无源天线子阵列,以及将两组无源天线子阵列发送的信号传输至信号处理单元。本专利技术实施例提供的一种基站,包括基带处理器和本专利技术上述任一实施例的有源阵列天线。基于本专利技术上述基站的另一实施例中,所述基带处理器包括多用户-多输入多输出MU-MIMO预编码模块和射频连接单元;所述MU-MIMO预编码模块根据预先配置的有源阵列天线上部分的覆盖角度θ1和下部分的覆盖角度θ2,通过MU-MIMO的预编码算法获得预编码矩阵P=[P1(θ1)P2(θ2)],并利用预编码矩阵P对待传输信号进行预编码处理后通过射频连接单元传输至所述有源阵列天线中的射频拉远单元。基于本专利技术上述基站的另一实施例中,发送给所述有源阵列天线向上部分的覆盖区域内的第一用户的待传输信号为X1,发送给所述有源阵列天线向下部分的覆盖区域内的第二用户的待传输信号为X2;所述MU-MIMO预编码模块利用预编码矩阵P对待传输信号X1和X2进行预编码处理时,具体通过X=[P1(θ1)P2(θ2)]X1X2]]>进行预编码处理,得到待发射信号X;所述有源阵列天线中的两组无源天线子阵列分别在同一时频资源上发射待发射信号X,在接收端,所述第一用户的用户终端和第二用户的用户终端分别采用线性接收机检测出自身的目标信号和基于本专利技术上述基站的另一实施例中,还包括小区分裂处理单元,用于对需要所述有源阵列天线中分别通过两组无源天线子阵列发送的两路信号配置不同小区标识。本专利技术实施例提供的一种传输系统,包括放大转发设备和本专利技术上述任一实施例的基站;所述基站部署在第一高度H1位置上,所述基站中的有源阵列天线的上部分覆盖第二高度H2的区域,下部分覆盖第三高度H3的区域,所述第三高度H3的区域包括地面区域;其中,H1>0,0≤H3≤H1≤H2;所述放大转发设备部署在第二高度H2的区域内,用于将通过所述有源阵列天线的上部分波束发送的信号进行功率放大后发射出去。基于本专利技术上述系统的另一实施例中,所述放大转发设备包括接收单元、射频放大单元和发射单元;所述接收单元,用于接收所述有源阵列天线的上部分波束发送的信号;所述射频放大单元,用于对所述接收单元接收到的信号进行功率放大;所述发射单元,用于发射所述射频放大单元进行功率放大后的信号。基于本专利技术上述实施例提供的有源阵列天线、基站和传输系统,有源阵列天线在垂直方向上可折叠旋转,能够部署在楼角墙面上,易于部署,节省了现有天面资源;另外,由于上部分与下部分的下倾角不同,能够有效实现垂直方向上的波束分裂,有效提升大规模天线垂直方向波束分裂效果,由此可以通过垂直小区分裂或设计多用户-多输入多输出(MU-本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种有源阵列天线,其特征在于,包括两个天线子阵列、两组馈电网络、一套射频拉远单元和一个旋转轴;所述射频拉远单元分为上下两个部分,所述射频拉远单元的上下两个部分通过所述旋转轴连接,旋转轴的可旋转角度范围为0~180度;每个天线子阵列包括N个天线振子;每组馈电网络包括N个传输单元;其中,N的取值为大于0的整数;天线子阵列中的各天线振子与馈电网络中的各传输单元一一连接,每组对应连接的天线子阵列与馈电网络形成一组无源天线子阵列;两组无源天线子阵列分别用于进行天线波束生成及优化,所述两组无源天线子阵列分别与射频拉远单元的上下两个部分连接;每组馈电网络中各传输单元的输出端分别与射频拉远单元的输出端连接,每组馈电网络中各传输单元的输入端分别与射频拉远单元输入端连接。

【技术特征摘要】
1.一种有源阵列天线,其特征在于,包括两个天线子阵列、两组
馈电网络、一套射频拉远单元和一个旋转轴;
所述射频拉远单元分为上下两个部分,所述射频拉远单元的上下两
个部分通过所述旋转轴连接,旋转轴的可旋转角度范围为0~180度;
每个天线子阵列包括N个天线振子;每组馈电网络包括N个传输
单元;其中,N的取值为大于0的整数;天线子阵列中的各天线振子与
馈电网络中的各传输单元一一连接,每组对应连接的天线子阵列与馈电
网络形成一组无源天线子阵列;
两组无源天线子阵列分别用于进行天线波束生成及优化,所述两组
无源天线子阵列分别与射频拉远单元的上下两个部分连接;每组馈电网
络中各传输单元的输出端分别与射频拉远单元的输出端连接,每组馈电
网络中各传输单元的输入端分别与射频拉远单元输入端连接。
2.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,所述旋转轴的可旋
转角度范围具体为90~120度。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述天线子阵
列中的各天线振子与馈电网络中的各传输单元具体通过盲插方式一一连
接。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法,其特征在于,所述
两组无源天线子阵列具体通过盲插方式分别与射频拉远单元的上下两个
部分连接。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法,其特征在于,每个
传输单元包括转换网络、移相器以及输入电缆,用于对接收自天线振子
的输入信号进行放大、移相后输出至射频拉远单元,以及将射频拉远单
元发送的输入信号进行放大、移相后输出至连接的天线振子。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的方法,其特征在于,所述
射频拉远单元包括电源、与电源连接的信号处理单元、和分别与信号处
理单元、无源天线子阵列连接的天线连接单元,其中信号处理单元用于
将所接收天线信号进行变频、放大处理后转发,所述射频拉远单元上设

\t置有基带接口,用于将信号处理单元发送的信号传输至基带处理器,以
及将基带处理器发送的信号传输至信号处理单元;天线连接单元分别将
信号处理单元发送的信号传输至两组无源天线子阵列,以及将两组无源
天线子阵列发送的信号传输至信号处理单元。
7.一种基站,其特征在于,包括基带处理器和权利要求1至6任
意一...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘洋陈鹏梁林蒋峥毕奇
申请(专利权)人:中国电信股份有限公司
类型:发明
国别省市:北京;11

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