具有方位传感器的基站天线系统技术方案

本发明专利技术涉及基站天线系统(100)和基站(200)。天线系统包括：至少一个天线元件(101)；以及被配置成输出方位数据(103)的至少一个方位传感器(102)。天线系统(100)包括控制单元(102)，控制单元(102)可以被配置成：基于方位数据(103)来计算天线元件(101)的仰角(104)和方位角(105)，并且经由天线接口向基站(200)提供所计算的值；或者被配置成经由天线接口向基站(200)提供原始传感器数据。基站(200)具有基带单元(202)，基带单元(202)被配置成：接收一个或更多个基站天线系统(100)的所计算的仰角(104)和方位角(105)；或者被配制成接收原始传感器数据，并且计算至少一个基站天线系统(100)的天线元件(101)的仰角值和方位角值。

Base station antenna system with azimuth sensor

The invention relates to a base station antenna system (100) and a base station (200). The antenna system includes at least one antenna element (101), and at least one orientation sensor (102) configured to output orientation data (103). The antenna system (100) includes a control unit (102), the control unit (102) can be configured based on range data: (103) to calculate the antenna element (101) elevation (104) and azimuth (105), and via the antenna interface to the base station (200) with the calculated value; or configured via the antenna interface to the base station (200) to provide raw sensor data. The base station (200) a baseband unit (202), baseband unit (202) is configured to receive one or more base station antenna system (100) calculated by the elevation angle and azimuth angle (104) (105); or be prepared to receive raw sensor data, and calculates at least one base station antenna system (100) the antenna element (101) of the elevation angle and azimuth angle value.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有方位传感器的基站天线系统。本专利技术还分别涉及包括该基站天线系统的基站和通信系统。最后，本专利技术涉及用于控制基站天线系统的天线元件的波束方向的方法。
技术介绍
一方面，移动宽带业务的广泛接受和广泛使用给移动蜂窝网络中基站的建立和运行二者带来了巨大的成本压力。另一方面，为了实现同构无线电网络覆盖，在基站(例如基站收发信台(Base Transceiver Station，BTS)站点)的建立和运行期间精确地设定并保持天线系统的波束方向非常重要。波束方向通常由方位角和仰角值表示，并且是关键安装参数，特别地对于蜂窝网络中的扇形基站天线而言更是如此。天线系统的仰角(也称为下倾角)通常被设定为将天线波束引向小区容量区域。因此，还可以减少所谓的过覆盖(即相邻网络小区的交叠)。合适的仰角值取决于天线距地面的高度、小区半径和/或地形轮廓，并且取决于对相邻网络小区的干扰的水平。通常，使用三扇区天线设置用于蜂窝网络。在这种设置中，基站包括三个天线，其中，三个天线的方位角值彼此之间的差值均为120°。这意味着，第一天线的方位角通常为0°(例如朝北)，第二天线的方位角为120°，第三天线的方位角为240°。在统一网络设计中，所有相邻基站对于其相应的天线系统恰好共用相同的方位角值。常规地，通常通过对天线进行机械定位来设定和调整天线的方位角值和仰角值，因此，通常分别使用指南针和相对于光学地平线的角度。机械定位的缺点是对天线系统的方位角和仰角的任何新调整都需要重新接入天线。另一缺点是机械定位的方位角值和仰角值经常是错误的。然而，这些值的任何错误设定或者方位角和仰角的任何错误调整不可避免地会使网络性能劣化。此外，如果机械地设定方位角值和仰角值，则需要人工输入到系统数据库中，这使成本非常高且容易出错。
技术实现思路
鉴于上述缺点和问题，本专利技术旨在改进现有技术的现状。具体地，本专利技术的目的是分别提供使得能够控制和优化天线系统的方位角值和仰角值的基站天线系统、基站以及通信系统。本专利技术还意在使方位角值和仰角值的调整能够变得容易且精确。本专利技术还旨在提供经济的方案。本专利技术的上述目的通过所附独立权利要求中提供的方案来实现。本专利技术的有利实施方式在各个从属权利要求中进一步限定。具体地，本专利技术的核心思想是提供一种具有方位传感器的基站天线系统，从而，首先，能够精确确定天线系统的天线元件的方位角和仰角，其次，能够自动配置天线系统的方位角值和仰角值或者能够自动配置天线系统的至少波束方向。本专利技术的第一方面提供了一种基站天线系统，该基站天线系统包括：天线元件；以及天线控制单元，所述天线控制单元包括方位传感器，所述方位传感器被配置成确定指示天线元件的当前方位的方位数据。方位传感器可以嵌入到天线系统中或者可以与天线系统集成在一起。方位传感器可以确定方位数据，例如天线元件的当前XYZ坐标。基于方位数据，能够容易地计算天线系统的方位角和仰角，因而可以精确地确定天线系统的方位角和仰角。此外，能够自动地控制和调整所确定的值。因而能够避免对天线系统进行机械定位。在根据第一方面的基站天线系统的第一实现形式中，天线控制单元和天线元件布置在天线罩(即同一天线罩)中。因此，将天线元件和方位传感器彼此集成在一起，二者都得到了很好的保护。方位传感器优选地在天线罩中被校准或定位，使得可以精确地确定天线元件的方位角和仰角。在同样地根据第一方面的基站天线系统的第二实现形式中或者根据第一方面的第一实现形式的基站天线系统的第二实现形式中，方位传感器被配置成：测量天线元件的方位在水平平面中与磁北极的偏离和在竖直平面中与重心的偏离，并且基于所测量的偏离确定方位数据。这意味着方位传感器优选地感测磁场和重力场以生成并输出方位数据。因此，方位传感器能够提供精确的方位数据，所述方位数据可以用于计算方位角和仰角。此外，磁方位传感器为成本低且非常紧凑的方案。在同样地根据第一方面的基站天线系统的第三实现形式中或者根据第一方面的任意实现形式的基站天线系统的第三实现形式中，天线控制单元被配置成：基于方位数据来计算天线元件的仰角和方位角，并且经由天线接口提供所计算的方位角和仰角。因此，天线系统本身能够确定其方位角和仰角。这可以减轻基站的负载。天线控制单元(例如天线控制单元的天线控制器)可以例如读取由方位传感器提供的XYZ值，并且可以根据XYZ值来计算方位角值和仰角值二者。所计算的方位角值和仰角值可以从天线系统输出至基站和/或可以用于天线元件调整、运行和维护目的以及用于优化。此外，方位传感器本身也可以已经提供了仰角值和方位角值。在同样地根据第一方面的基站天线系统的第四实现形式中或者根据第一方面的任意实现形式的基站天线系统的第四实现形式中，方位传感器被配制成提供原始传感器数据作为方位数据；以及天线控制单元被配置成经由天线接口提供原始传感器数据。当然，在其他实现形式中，天线系统也可以输出原始传感器数据以及所计算的仰角和方位角二者。在这种情况下，可以在天线系统外部例如在包括天线系统的基站的控制模块中使用原始传感器数据执行方位角和仰角的计算。在这种情况下，天线系统仅需要提供原始传感器数据而不一定具有处理方位数据能力的方位传感器。因此，天线系统可以被构造得较简单且较便宜。在同样地根据第一方面的基站天线系统的第五实现形式中或者根据第一方面的任意实现形式的基站天线系统的第五实现形式中，天线控制单元包括存储器，在存储器中存储有偏移信息，所述偏移信息指示方位传感器的感测方向与天线元件的波束方位(或波束方向)之间的偏差；其中，天线控制单元被配置成：经由天线接口输出所存储的偏移信息；或者基于方位数据和所存储的偏移信息来计算天线元件的仰角和方位角，并且经由天线接口输出所计算的仰角和方位角。偏移信息可以用于补偿在天线制造期间产生的公差。因此，能够更精确地计算方位角值和仰角值。也可以使用偏移信息来有目的地使天线元件的波束方向偏移(offsetting)。例如，可以有目的地设定固定的下倾角值。因此，能够更灵活地使用天线系统。本专利技术的第二方面提供了一种基站，该基站包括：同样地根据第一方面的或者根据第一方面的任意实现形式的基站天线系统；以及基带单元，被配置成接收基站天线系统的天线元件的所计算的仰角和方位角；或者被配置成接收方位数据，并且基于所接收的方位数据来计算基站天线系统的天线元件的仰角值和方位角值。本专利技术的第三方面提供了一种基站，该基站包括：同样地根据第一方面的或者根据第一方面的任意实现形式的多个基站天线系统；以及基带单元，被配置成接收每个基站天线系统的天线元件的所计算的仰角和方位角；或者被配置成接收方位数据，并且基于所接收的方位数据来计算每个基站天线系统的天线元件的仰角值和方位角值。换言之，分别在第二方面和第三方面中，基站天线系统本身计算方位角值和仰角值二者，或者在基站天线系统外部即在基站中计算方位角值和仰角值。例如，可以基于从天线系统提供的作为方位数据的原始传感器数据来执行在基站中的计算。在基站处，方位角值和仰角值可以用于在安装或运行期间调整和优化天线系统。例如，代替人工估计天线系统的方位角和仰角，服务人员可以例如在天线系统的安装期间使用所计算的值。也可以通过所计算的值自动地识别在一个基站处的多个天线系统。这使得天线安装更快，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基站天线系统(100)，包括：天线元件(101)；以及天线控制单元(102)，包括方位传感器(201)，所述方位传感器(201)被配置成确定指示所述天线元件(101)的当前方位的方位数据(103)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种基站天线系统(100)，包括：天线元件(101)；以及天线控制单元(102)，包括方位传感器(201)，所述方位传感器(201)被配置成确定指示所述天线元件(101)的当前方位的方位数据(103)。2.根据权利要求1所述的基站天线系统(100)，其中，所述天线控制单元(102)和所述天线元件(101)布置在天线罩中。3.根据权利要求1或2所述的基站天线系统(100)，其中，所述方位传感器(201)被配置成：测量所述天线元件(101)的方位在水平平面中与磁北极的偏离和在竖直平面中与重心的偏离，并且基于所测量的偏离确定所述方位数据(103)。4.根据权利要求1至3中的一项所述的基站天线系统(100)，其中，所述天线控制单元(102)被配置成：基于所述方位数据(103)来计算所述天线元件(101)的仰角(104)和方位角(105)，并且经由天线接口提供所计算的方位角(105)和仰角(104)。5.根据权利要求1至4中的一项所述的基站天线系统(100)，其中，所述方位传感器(201)被配置成提供原始传感器数据作为所述方位数据(103)；以及所述天线控制单元(102)被配置成经由天线接口提供所述原始传感器数据。6.根据权利要求1至5中的一项所述的基站天线系统(100)，其中，所述天线控制单元(102)包括存储器(205)，在所述存储器(205)中存储有偏移信息，所述偏移信息指示所述方位传感器(201)的感测方向与所述天线元件(101)的波束方位之间的偏差；其中，所述天线控制单元(102)被配置成：经由天线接口输出所存储的偏移信息；或者基于所述方位数据(103)和所存储的偏移信息来计算所述天线元件(101)的仰角(104)和方位角(105)，并且经由所述天线接口输出所计算的仰角(104)和方位角(105)。7.一种基站(200)，包括：根据权利要求1至6中的一项所述的基站天线系统(100)；以及基带单元(202)，被配置成接收所述基站天线系统(100)的所述天线元件(101)的所计算的仰角(104)和方位角(105)；或者被配置成接收所述方位数据(103)，并且基于所接收的方位数据(103)来计算所述基站天线系统(100)的所述天线元件(101)的仰角值和方位角值。8.一种基站(200)，包括：根据权利要求1至6中的一项所述的多个基站天线系统(100)；以及基带单元(202)，被配置成接收每个所述基站天线系统(100)的所述天线元件(101)的所计算的仰角(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡瑞尔·索泰克，王松海，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44