无线阵完全自含校准的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开的系统和方法用于为从一个发射系统同时广播的信号提供相位关系的校准。在一个优选实施例中，校准信号被引入到发射系统中，且提供给各个天线阵子。在极靠近天线阵子的位置上该抽样校准信号，以便抽样由发射系统引入的相移。抽样后，各组天线阵子的信号被组合用于沿天线杆向下传输到本发明专利技术的有源电路。由此，本发明专利技术可用于选择性地激励各组天线阵子，以便沿组合信号路径向下提供一个校准信号。通过每次参考一个抽样信号，本发明专利技术确定一个必要的相位调整值，以在天线阵子产生信号所需要的相位关系。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
天线阵完全自含校准的系统和方法在此可参考下面的同时待审的、通常被转让的美国专利申请：申请号08/582,525，名称“METHOD AND APPARATUS FORIMPROVED CONTROL OVER CELLULAR SYSTEMS”；申请号08/651,981，名称“SYSTEM AND METHOD FOR CELLULAR BEAMSPECTRUM MANAGEMENT”；申请号08/808,304，名称“CONICALOMNI-DIRECTIONAL COVERGE MULTIBEAM ANTENNA WITHMULTIPLE FEED NETWORK”；以及申请号08/924,285，名称“ANTENNA DEPLOYMENT SECTOR CELL SHAPING SYSTEMAND METHOD”，这些专利申请所公开的内容在此作为参考。本专利技术一般涉及同时从一个天线阵的多个传输，更特别的是，涉及在该天线阵同时发射多个信号时，校准这些信号以避免破坏性的组合。我们常希望同时广播信号，即从组成一个天线阵的多个天线振元同时发射多个信号(应理解的是，在此讨论的一个天线阵的天线振元实际上可以是，激励时能产生一种预定辐射方向图的天线结构中的任一部分)。这种同时广播信号的情况是常有的，例如，在相控阵天线中，提供给一个天线振元的每个信号逐渐同相，以便从所有天线振元辐射的能量能够组合和/或抵消，以形成理想的辐射方向图。同样地，在各个预定天线波束从一个天线阵提供的多波束系统中，可实现在多个天线波束上同时广播信号，如在一个控制信道，以便在比单个天线波束区域更大、或形状不同的区域上提供信号。然而，在目前技术水平下，发射前面提到的信号通常要求发射机和天线阵之间要设置大量的电路。这些电路可包含相当长的传输电缆，以将来自发射机的信号向上送至天线杆，直到天线阵。另外，诸如滤波器、放大器、合路器以及类似电路的有源电路可设置在信号路径上，-->以提供信号的预定控制。这种有源电路一般地会对发射信号产生我们所不希望的影响。例如，与将从天线阵同时广播的各个信号相关联的电缆长度可能不精确。由此，最初被引入以从天线阵提供预定辐射方向图的信号之间的相位关系、或相位序列，可能要受影响，因此造成组合辐射方向图上为零，或其它不希望得到的效果。同样，其它电路，如设置在信号路径上的线性功率放大器(LPA)，也可能影响预定的相位关系，导致组合辐射方向图出现不希望有的结果。此外，这种电路可能在各个信号之间引入交叉耦合。例如，在使用分布式放大器的地方，每个输入信号之间的交叉耦合通常被放大。这种交叉耦合可能以非线性或不可预见的方式影响相位关系。因此，如果不是不可能的话，也很难正确地调谐信号电路，以便预先或永久维持预定的相位关系。然而，如果对同时从多个天线阵子广播的信号不能维持正确的相位关系，那么组合辐射方向图可能包含由破坏性的信号组合而引起的前面所提到的零点。当前的校准技术通常要求在天线结构的辐射振子上放置探针、遥控设备、或中继通信设备，以便提供有关信号相位的信息。在颁证给Roy的美国专利5,546,090中公开了这一系统。然而，这种技术不太方便，因为它们要求在天线外面配置、维护和耗费一个应答器，而且发射系统要求校准。外部应答器是一种有源组件，它被物理分隔，而且通常放置不方便，因此对校准、服务和测试这种系统带来额外的花费。因此，在技术上需要一种完全自含，即不在发送电路和天线电路之外，用于校准多个信号以同时广播，以便同时广播时提供预定相位关系的系统和方法。技术上的另一需要是，一种适应于校准多个信号以同时广播的系统和方法，它能补偿其它信号导致的交叉耦合或串话。技术上的另一需要是，一种用于校准信号的任何有源组件，方便和稳定地与发送系统的其它有源组件一起设置。-->技术上的进一步需要是，该校准系统和方法能自动地工作以动态地校准多个信号。上述这些以及其它目的、特征和技术优点可通过一种系统和方法实现，该系统和方法用于测量天线阵上的信号属性差，以及提供属性调整来相应地消除不需要的差值。本专利技术的一个优选实施例在尽可能靠近信号到辐射能的实际转换点上，抽样要从塔顶的一个天线阵同时广播的每个信号。非常接近于转换辐射能的信号的信号属性，如相位，与一个基准信号相比较，以测量或确定发射信号路径的效果。由此，这个实施例被调整，以便能抽样被抽样信号的发送电路所引入的基本上所有的信号属性变化。此外，在信号同时从一种天线结构发射的情况下，比如该天线结构可能与一个扇区化系统的其它扇区相关，当我们所关心的多个信号被抽样时，这些信号可被发射。这就允许本专利技术抽样与这些其它信号相关的信号属性变化，这些属性变化是由发送电路中的交叉干扰或串话所导致的，以及在这些其它扇区中维持不间断的通信。本专利技术的一个优选实施例在塔顶只使用无源电子元件。因此，简化了本专利技术的配置、操作和维护。此外，由于有源组件不配置在塔顶，而塔顶通常为对诸如大风和闪电等造成的损害敏感，而无法接近和苛刻的环境，因此实现了成本效益。配置在塔顶的无源组件比有源组件要便宜，因此由于苛刻条件造成了损害，更换起来也不那么昂贵。另外，在发射系统和天线结构之间的天线杆上配置的电缆线路，如用于供电和控制信号，也可减少。此外，在一个优选实施例中，使用一个通用信号路径，或一根电缆，为多个同时广播信号的每个信号提供被抽样信号到本专利技术的有源组件中，因此得以维持上面提到的成本优点。除了提供成本优点外，本实施例还具有一个优点，即传递任何信号属性变化到由返回信号路径引入的抽样信号中，因为每个抽样信号经历了同样的信号路径。由此，本专利技术提供了相对信号属性差的比较，如沿天线杆向下传输的相差。最好配置发射设备以便利用现有环境，并提供与现有设备-->的简单耦合的一种控制系统，确定由发送电路在信号中引入的信号属性变化，以及由此调整或校准发射信号。由于提供用于抽样信号的控制系统和电子设备全部包含在发送系统内，因此本专利技术可在，如一个维护周期期间内，自动地校准发射信号。应理解的是，本专利技术的一个技术优势在于，提供一种完全自含系统和方法，用于校准同时广播信号的相位关系。本专利技术的另一技术优势为，具有补偿与发射系统相关的其它信号产生的交叉耦合或串话的能力。本专利技术的另一技术优势为，塔顶只配置无源电子设备，以便提供用于校准信号的任何有源组件与发射系统的其它组件方便和稳定地沿天线杆向下安装。本专利技术的再一技术优势是，本专利技术具有自动校准信号的能力，而不要求中断系统提供的所有通信。上面概略而不是全面地描述了本专利技术的特征和技术优势，以便下面对于本专利技术的详细描述能被更好地理解。下文中将描述本专利技术的其它特征和优点，这些将组成本专利技术的权利要求书的主题。本领域的技术人员应理解，在此公开的概念和特定实施例可方便地用作改进和设计其它结构的基础，这些结构可实现与本专利技术的相同的目的。本领域的技术人员还应理解，这些等效结构并不偏离所附权利要求书陈述的本专利技术的精神和范围。为更充分地理解本专利技术以及本专利技术的优点，现在参考下面的描述连同附图，其中：图1示意了拥有三个扇区的一个蜂窝通信系统中的一个小区；图2示意了图1中的小区，其中相控阵天线用于照射扇区；图3示意了图1中的小区，其中多波束天线用于照射扇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种校准多个信号中第一信号的特定信号属性的系统，所述第一信号的所述被校准信号属性与所述多个信号中其它信号具有预定关系，所述系统包含：用于将一个已知信号引入到一个通信系统的装置，该通信系统具有与所述多个信号中每个信号相关的信号路径的至少一 个离散部分，其中所述已知信号提供给信号路径中多个所述离散部分；用于在与所述第一信号相关的信号路径的离散部分，以及在与所述多个信号中所述其它信号相关的信号路径的离散部分上抽样所述已知信号的装置；用于确定所述第一信号的所述特定属性与所述 多个信号中所述其它信号的所述特定属性的关系的装置；以及利用所述确定的关系，来调整配置在与所述第一信号相关的信号路径的所述离散部分的电路的装置，以提供所述第一信号与所述多个信号中所述其它信号的所述预定关系。

【技术特征摘要】
US 1998-6-5 09/092,4291．一种校准多个信号中第一信号的特定信号属性的系统，所述第一信号的所述被校准信号属性与所述多个信号中其它信号具有预定关系，所述系统包含：用于将一个已知信号引入到一个通信系统的装置，该通信系统具有与所述多个信号中每个信号相关的信号路径的至少一个离散部分，其中所述已知信号提供给信号路径中多个所述离散部分；用于在与所述第一信号相关的信号路径的离散部分，以及在与所述多个信号中所述其它信号相关的信号路径的离散部分上抽样所述已知信号的装置；用于确定所述第一信号的所述特定属性与所述多个信号中所述其它信号的所述特定属性的关系的装置；以及利用所述确定的关系，来调整配置在与所述第一信号相关的信号路径的所述离散部分的电路的装置，以提供所述第一信号与所述多个信号中所述其它信号的所述预定关系。2．根据权利要求1的系统，其中所述已知信号为所述通信系统内部的一个信号。3．根据权利要求1的系统，其中所述已知信号为一个校准信号，该信号不是所述通信系统内部产生的。4．根据权利要求1的系统，其中所述引入装置和所述抽样装置设置在所述通信系统中，以便通过所述通信系统内基本上所有的发送信号路径传输所述已知信号。5．根据权利要求1的系统，其中所述确定装置包含：比较所述已知信号的抽样与一个示例性的所述已知信号的装置；确定所述已知信号的每个所述比较抽样与所述示例性的所述已知信号之间的所述特定信号属性变化的装置；以及比较所述确定的变化，以确定所述第一信号的所述特定属性与所述多个信号中所述其它信号的所述特定属性之间的所述关系的装置。-->6．根据权利要求1的系统，其中所述调整装置包含：用于控制所述电路的基于处理器的装置，其中所述控制装置包含：与所述电路耦合的一个控制信号接口；以及与一个选择电路耦合的一个控制信号接口，所述选择电路在所述抽样装置和所述确定装置之间耦合，并在多组抽样的已知信号之间提供选择，其中所述第一信号以及所述多个信号中所述其它信号包含在所述分组中的同一个第一分组。7．根据权利要求6的系统，其中所述电路提供信号路径的其中一个所述离散部分的选择性中断，而且其中所述电路允许在所述控制装置的控制下，每次通过所述第一分组中的一个信号。8．根据权利要求7的系统，其中所述电路允许所述分组中第二分组的所述多个信号中的信号，在所述第一分组中的所述单个信号通过的同时通过。9．根据权利要求8的系统，其中所述抽样装置包含：用于组合所述分组中所述第一分组的信号的装置，其中从所述组合装置到所述确定装置提供一条信号路径。10．根据权利要求8的系统，其中所述确定装置包含：比较由所述选择电路选择的所述第一分组中的第一抽样信号与一个示例性的所述已知信号的装置；确定所述比较的第一抽样信号与所述示例性的所述已知信号之间的属性变化的装置；比较由所述选择电路选择的所述第一分组中第二抽样信号与一个示例性的所述已知信号的装置；确定所述比较的第二抽样信号与所述示例性的所述已知信号之间的属性变化的装置；以及比较所述第一抽样信号和所述第二抽样信号的所述属性变化，以确定所述第一抽样信号与所述第二抽样信号的所述相对属性差的装置。11．根据权利要求1的系统，其中所述系统被设置成在所述通信-->系统的天线结构中仅提供无源组件。12．根据权利要求1的系统，其中所述特定信号属性为所述第一信号的相位。13．根据权利要求1的系统，其中所述特定信号属性为所述第一信号的幅度。14．一种校准多个信号中第一信号的信号属性的方法，其中所述多个信号包含至少两组互不相同的信号，所述第一信号与所述至少两组信号中的第一组相关，所述第一信号的所述校准信号属性与所述第一组中的第二信号具有预定关系，所述方法包含步骤：将一个已知信号引入到一个通信系统中，该通信系统具有与所述多个信号中每个信号相关的信号路径的至少一个离散部分，其中所述已知信号提供给信号路径中多个所述离散部分，该信号路径至少包含与所述第一信号相关的信号路径以及与所述第二信号相关的信号路径；在与所述第一信号相关的信号路径的离散部分，以及在与所述第二信号相关的信号路径的离散部分抽样所述已知信号；确定所述第一信号相对于所述第二信号的属性；以及参考所述确定的属性来调整所述第一信号的所述信号属性，以产生在信号路径的所述离散部分抽样的所述第一信号与所述第二信号之间的一种预定信号属性关系。15．根据权利要求14的方法，其中所述调整步骤包含步骤；控制设置在与所述第一信号相关的信号路径的所述离散部分上的电路，其中与所述已知信号被抽样的信号路径的所述离散部分的位置相比，所述电路在信号路径上基本上更接近于所述第一信号源。16．根据权利要求15的方法，其中所述确定步骤包含步骤：比较所述第一信号的抽样与一个示例性的所述已知信号；确定所述第一信号与所述示例性的所述已知信号之间的属性变化；比较所述第二信号的抽样与一个示例性的所述已知信号；-->确定所述第二信号与所述示例性的所述已知信号之间的属性变化；以及比较所述第一和第二信号的所述属性变化，以确定所述相对属性差。17．根据权利要求15的方法，其中所述确定步骤包含步骤：比较所述第一信号的抽样与所述第二信号的抽样，以确定所述相对属性差。18．根据权利要求15的方法，其中所述控制步骤包含步骤：调整同相和正交组合的信号的幅度，以对所述第一信号提供所需要的相移。19．根据权利要求14的方法，其中所述已知信号的信号路径的多个所述离散部分被引入到包含所述至少两个分组的第二分组的信号路径。20．根据权利要求19的方法，其中所述抽样步骤包含步骤：将与所述第一组信号相关的信号路径的离散部分抽样的信号，组合成为第一通用信号；将与所述第二组信号相关的信号路径的离散部分抽样的信号，被组合成为第二通用信号；控制一个选择电路，该选择电路提供所述第一和第二通用信号可切换地与所述确定步骤中工作的信号属性检测器通信，其中所述第一通用信号与所述属性检测器通信。21．根据权利要求20的方法，还包含步骤：中断所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷K巴特勒，迈克尔G梅尔维尔，柯蒂斯F迈克利夫，J托德艾尔森，
申请(专利权)人：迈特卫夫通讯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]