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Patent Searching and Data


Title:
BASE STATION ANTENNA AND BASE STATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/008797
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed are a base station antenna and a base station. The base station antenna comprises: N antenna ports, a multi-channel feeding network, an antenna array and a channel selection unit, N being a natural number greater than or equal to 4. The channel selection unit has N input ends and N output ends, each of the input ends being connected to one of the antenna ports, and each of the output ends being connected to one input end of the multi-channel feeding network. The channel selection unit is used to select one channel of the multi-channel feeding network for any one of the antenna ports, so that the signal coverage area corresponding to any one of the antenna ports can be adjusted dynamically, achieving the purpose of dynamically adjusting the signal coverage area of a base station antenna.

Inventors:
WU WANGJUN (CN)
AI MING (CN)
LI YULIN (CN)
XIAO WEIHONG (CN)
Application Number:
PCT/CN2013/077066
Publication Date:
January 16, 2014
Filing Date:
June 09, 2013
Export Citation:
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Assignee:
HUAWEI TECH CO LTD (CN)
International Classes:
H01Q21/29
Foreign References:
CN102760975A2012-10-31
US3858218A1974-12-31
US4845507A1989-07-04
CN1688170A2005-10-26
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Claims:
权利要求

1、 一种基站天线, 包括: N个天线端口、 多通道馈电网络、 天线阵 列和通道选择单元, N为大于等于 4的自然数;

其中, 所述天线阵列包括 M列天线单元阵列, 每列所述天线单元阵列 包括至少一个天线单元, M为大于等于 4的自然数;

所述天线端口一端用于连接信源, 接收来自信源的信号, 另一端用于 连接所述通道选择单元;

所述通道选择单元具有 N个输入端和 N个输出端, 每个所述输入端与 一个所述天线端口连接, 每个所述输出端与所述多通道馈电网络的一个输 入端相连, 所述通道选择单元用于为任意一个所述天线端口选择所述多通 道馈电网络的一个通道;

所述多通道馈电网络具有 N个输入端和 M个输出端, 每个所述输入端 对应一个通道, 每个所述输出端连接一列所述天线单元阵列, 用于对所述 天线单元阵列馈电。

2、根据权利要求 1所述的基站天线, 还包括 M个移相单元,每个所述 移相单元用于连接所述多通道馈电网络的一个输出端和一列所述天线单元 阵列, 用于对所述多通道馈电网络输出的信号进行移相, 以使得所述天线 阵列辐射的波束水平劈裂。

3、 根据权利要求 2所述的基站天线, 所述 N=4, M=4, 四个所述移相 单元分别为第一移相单元、 第二移相单元、 第三移相单元、 第四移相单元, 所述四个移相单元顺序排列, 相移量分别为 -15度、 +75度、 -90度、 0度; 所述天线阵列的四列天线单元阵列分别为第一天线单元阵列、 第二天 线单元阵列、 第三天线单元阵列、 第四天线单元阵列, 所述四个天线单元 阵列顺序排列, 所述第一移相单元连接所述第四天线单元阵列, 所述第二 移相单元连接所述第一天线单元阵列, 所述第三移相单元连接所述第二天 线单元阵列, 所述第四移相单元连接所述第三天线单元阵列。 4、 一种基站, 包括信源和基站天线, 其中,

所述信源通过至少一个所述基站天线的天线端口与所述基站天线相 连, 用于向所述基站天线发送信号;

所述基站天线包括 N个天线端口、 多通道馈电网络、 天线阵列和通道 选择单元, N为大于等于 4的自然数;

其中, 所述天线阵列包括 M列天线单元阵列, 每列所述天线单元阵列 包括至少一个天线单元, M为大于等于 4的自然数;

所述天线端口一端用于连接信源, 接收来自信源的信号, 另一端用于 连接所述通道选择单元;

所述通道选择单元具有 N个输入端和 N个输出端, 每个所述输入端与 一个所述天线端口连接, 每个所述输出端与所述多通道馈电网络的一个输 入端相连, 所述通道选择单元用于为任意一个所述天线端口选择所述多通 道馈电网络的一个通道;

所述多通道馈电网络具有 N个输入端和 M个输出端, 每个所述输入端 对应一个通道, 每个所述输出端连接一列所述天线单元阵列, 用于对所述 天线单元阵列馈电。

5、根据权利要求 4所述的基站, 所述信源是基站收发台 BTS或者射频 拉远模块 RRU。

6、 根据权利要求 5所述的基站, 所述基站天线还包括 M个移相单元, 每个所述移相单元用于连接所述多通道馈电网络的一个输出端和一列所述 天线单元阵列, 用于对所述多通道馈电网络输出的信号进行移相, 以使得 所述天线阵列辐射的波束水平劈裂。

7、 根据权利要求 6所述的基站, 所述 N=4, M=4, 四个所述移相单元 分别为第一移相单元、 第二移相单元、 第三移相单元、 第四移相单元, 所 述四个移相单元顺序排列, 相移量分别为 -15度、 +75度、 -90度、 0度; 所述天线阵列的四列天线单元阵列分别为第一天线单元阵列、 第二天 线单元阵列、 第三天线单元阵列、 第四天线单元阵列, 所述四个天线单元 阵列顺序排列, 所述第一移相单元连接所述第四天线单元阵列, 所述第二 移相单元连接所述第一天线单元阵列, 所述第三移相单元连接所述第二天 线单元阵列, 所述第四移相单元连接所述第三天线单元阵列。

Description:
一种基站天线和基站 本申请要求于 2012 年 7 月 13 日提交中国专利局、 申请号为 201210243854.3、发明名称为"一种基站天线和基站 "的中国专利申请的优先 权, 其全部内容通过引用结合在本申请中。 技术领域 本发明实施例涉及通信技术领域, 尤其涉及一种基站天线和基站。 背景技术 随着移动通信的发展, 运营商对移动通信系统容量提出了越来越高的 要求。 移动通信网络提高系统容量主要有两种方法, 一种是在每个网络扇 区中釆用更多的发射和接收通道,通过多输入 多输出( MIMO, Multiple-Input Multiple-Output )技术, 即通过空时编码将发送数据分成多个数据子流 在多 个天线上同时发射数据子流的方法获得分集增 益, 提升系统容量。 另一种 方法是将现有的 3扇区组网分成更多的扇区, 例如 6扇区组网, 提升频率 的复用效率, 提升系统容量。

发明人发现, 在使用上述两种方法时, 基站天线信号的覆盖范围固定 不变, 不能根据用户的地理分布或话务量动态调整信 号覆盖。 发明内容 有鉴于此, 本发明实施例提供一种基站天线和基站, 通过在基站天线 中增设通道选择单元, 从而动态调节基站天线信号的覆盖范围。

第一方面, 提供了一种基站天线, 包括: N个天线端口、 多通道馈电 网络、 天线阵列和通道选择单元, N为大于等于 4的自然数;

其中, 所述天线阵列包括 M列天线单元阵列, 每列所述天线单元阵列 包括至少一个天线单元, M为大于等于 4的自然数; 所述天线端口一端用于连接信源, 接收来自信源的信号, 另一端用于 连接所述通道选择单元;

所述通道选择单元具有 N个输入端和 N个输出端, 每个所述输入端与 一个所述天线端口连接, 每个所述输出端与所述多通道馈电网络的一个 输 入端相连, 所述通道选择单元用于为任意一个所述天线端 口选择所述多通 道馈电网络的一个通道;

所述多通道馈电网络具有 N个输入端和 M个输出端, 每个所述输入端 对应一个通道, 每个所述输出端连接一列所述天线单元阵列, 用于对所述 天线单元阵列馈电。

在第一方面的第一种可能的实现方式中, 所述基站天线还包括 M个移 相单元, 每个所述移相单元用于连接所述多通道馈电网 络的一个输出端和 一列所述天线单元阵列, 用于对所述多通道馈电网络输出的信号进行移 相, 以使得所述天线阵列辐射的波束水平劈裂。

结合第一方面的第一种可能的实现方式, 在第二种可能的实现方式中, 所述 N=4, M=4, 四个所述移相单元分别为第一移相单元、 第二移相单元、 第三移相单元、 第四移相单元, 所述四个移相单元顺序排列, 相移量分别 为 -15度、 +75度、 -90度、 0度。

第二方面, 提供了一种基站, 包括信源和基站天线, 其中,

所述信源通过至少一个所述基站天线的天线端 口与所述基站天线相 连, 用于向所述基站天线发送信号;

所述基站天线包括 N个天线端口、 多通道馈电网络、 天线阵列和通道 选择单元, N为大于等于 4的自然数;

其中, 所述天线阵列包括 M列天线单元阵列, 每列所述天线单元阵列 包括至少一个天线单元, M为大于等于 4的自然数;

所述天线端口一端用于连接信源, 接收来自信源的信号, 另一端用于 连接所述通道选择单元; 所述通道选择单元具有 N个输入端和 N个输出端, 每个所述输入端与 一个所述天线端口连接, 每个所述输出端与所述多通道馈电网络的一个 输 入端相连, 所述通道选择单元用于为任意一个所述天线端 口选择所述多通 道馈电网络的一个通道;

所述多通道馈电网络具有 N个输入端和 M个输出端, 每个所述输入端 对应一个通道, 每个所述输出端连接一列所述天线单元阵列, 用于对所述 天线单元阵列馈电。

在第二方面的第一种可能的实现方式中, 所述信源是基站收发台 BTS 或者射频拉远模块 RRU。

结合第二方面的第一种可能的实现方式, 在第二种可能的实现方式中, 所述基站天线还包括 M个移相单元, 每个所述移相单元用于连接所述多通 道馈电网络的一个输出端和一列所述天线单元 阵列, 用于对所述多通道馈 电网络输出的信号进行移相, 以使得所述天线阵列辐射的波束水平劈裂。

结合第二方面的第二种可能的实现方式, 在第三种可能的实现方式中, 所述 N=4, M=4, 四个所述移相单元分别为第一移相单元、 第二移相单元、 第三移相单元、 第四移相单元, 所述四个移相单元顺序排列, 相移量分别 为 -15度、 +75度、 -90度、 0度; 所述天线阵列的四列天线单元阵列分别为 第一天线单元阵列、 第二天线单元阵列、 第三天线单元阵列、 第四天线单 元阵列, 所述四个天线单元阵列顺序排列, 所述第一移相单元连接所述第 四天线单元阵列, 所述第二移相单元连接所述第一天线单元阵列 , 所述第 三移相单元连接所述第二天线单元阵列, 所述第四移相单元连接所述第三 天线单元阵列。

通过上述方案, 通过在基站天线中增加通道选择单元, 可以为任意一 个天线端口选择多通道馈电网络的一个通道, 使任意一个天线端口对应的 信号覆盖范围可以动态调整, 达到动态调整基站天线信号覆盖范围的目的。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中 的技术方案, 下面将对 实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作 简单地介绍, 显而易见地, 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例 , 对于本领域普通技术人员 来讲, 在不付出创造性劳动的前提下, 还可以根据这些附图获得其他的附 图。

图 1为本发明实施例提供的一种基站天线的结构 意图;

图 2为本发明实施例提供的另一种基站天线的结 示意图;

图 3为本发明实施例提供的另一种基站天线的结 示意图;

图 4为本发明实施例提供的一种基站的示意图。 具体实施方式 下面将结合本发明实施例中的附图, 对本发明实施例中的技术方案进 行清楚、 完整地描述, 显然, 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例, 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例, 本领域普通技术人员在没 有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例, 都属于本发明保护的 范围。

本发明实施例提供一种基站天线 100, 如图 1所示, 包括: N个天线端 口 101、 多通道馈电网络 102、 天线阵列 103和通道选择单元 104, N为大 于等于 4的自然数。

其中, 天线阵列 103包括 M列天线单元阵列 1031 , 每列天线单元阵列 1031包括至少一个天线单元, M为大于等于 4的自然数; 天线端口 101— 端用于连接信源,接收来自信源的信号,另一 端用于连接通道选择单元 104; 通道选择单元 104具有 N个输入端和 N个输出端, 每个所述输入端与一个 天线端口 101连接, 每个所述输出端与所述多通道馈电网络 102的一个输 入端相连, 通道选择单元 104用于为任意一个天线端口 101选择多通道馈 电网络 102的一个通道; 多通道馈电网络 102具有 N个输入端和 M个输出 端, 每个输入端对应一个通道, 每个所述输出端连接一列天线单元阵列 1031 , 用于对天线单元阵列 1031馈电。

对于天线阵列, 当各天线单元阵列的馈电幅度、 相位确定时, 天线的 辐射方向图会唯一确定; 而当天线各阵列的馈电幅度、 相位发生改变时, 天线的辐射方向图会相应的改变。 多通道馈电网络, 也可以称为多通道混 合网络或多通道赋形网络, 用于对天线阵列馈电, 通常具有多个输入端, 每个输入端对应一个通道, 不同通道对应天线阵列辐射的一个波束, 不同 通道对应的波束可以相互独立, 不同的波束可以覆盖不同的范围。 比较常 见的多通道馈电网络是巴特勒矩阵, 通常由相位调节装置和开关装置构成。 这里不再赘述。

本发明实施例中, 通过在基站天线中增加通道选择单元, 可以为任意 一个天线端口选择多通道馈电网络的一个通道 , 即动态改变天线端口与多 通道馈电网络输入端的连接关系, 使任意一个天线端口对应的信号覆盖范 围可以动态调整, 达到动态调整基站天线信号覆盖范围的目的。

可选的, 本实施例中的基站天线还可以用于扇区劈裂, 如图 2 所示, 上述基站天线还包括 M个移相单元 105 , 每个所述移相单元用于连接多通 道馈电网络的一个输出端和一列天线单元阵列 , 用于对多通道馈电网络输 出的信号进行移相, 以使得天线阵列辐射的波束水平劈裂。

上述实施例中, 通过在基站天线中增加移相单元, 可以使基站天线辐 射的波束水平劈裂, 增大了基站天线的容量。 另外, 通道选择单元的对通 道的选择可以通过远程控制进行调整, 不需要人工上塔后进行调整, 进而 简化了扇区劈裂的过程。

参考图 3 , 基站天线可以将每个扇区劈裂为两扇区, N=4, M=4, 即基 站天线接收信源发送四路信号, 天线阵列包括四列天线单元阵列时, 四个 移相单元 105分别记为第一移相单元、 第二移相单元、 第三移相单元、 第 四移相单元, 上述四个移相单元顺序排列, 相移量分别为 -15度、 +75度、 -90度、 0度; 天线阵列的四列天线单元阵列分别记为第一天 线单元阵列、 第二天线单元阵列、 第三天线单元阵列、 第四天线单元阵列, 上述四个天 线单元阵列顺序排列, 第一移相单元连接第四天线单元阵列, 第二移相单 元连接第一天线单元阵列, 第三移相单元连接第二天线单元阵列, 第四移 相单元连接第三天线单元阵列。

本实施例中, 基站天线利用较少的移相单元和天线单元阵列 , 实现扇 区劈裂, 提高了基站天线的容量。

需要说明的是, 本发明实施例均是以基站天线发射信号为例对 各组成 部分的结构和工作过程进行说明, 上述基站天线同样可以用于接收信号。

本发明另一实施例提供了一种基站, 如图 4所示, 包括信源 200以及 前述实施例中的基站天线 100。

其中信源 200通过至少一个基站天线的天线端口 101与所述基站天线 100相连, 用于向所述基站天线发送信号;

基站天线 100包括 N个天线端口 101、 多通道馈电网络 102、 天线阵列 103和通道选择单元 104, N为大于等于 4的自然数。 其中, 天线阵列 103 包括 M列天线单元阵列 1031 , 每列天线单元阵列 1031 包括至少一个天线 单元, M为大于等于 4的自然数; 天线端口 101—端用于连接信源, 接收 来自信源的信号, 另一端用于连接通道选择单元 104; 通道选择单元 104具 有 N个输入端和 N个输出端, 每个所述输入端与一个天线端口 101连接, 每个所述输出端与所述多通道馈电网络 102 的一个输入端相连, 通道选择 单元 104用于为任意一个天线端口 101选择多通道馈电网络 102的一个通 道; 多通道馈电网络 102具有 N个输入端和 M个输出端, 每个输入端对应 一个通道, 每个所述输出端连接一列天线单元阵列 1031 , 用于对天线单元 阵列 1031馈电。 其中, 该信源 200用于接收或者发送信号, 在本实施例中, 可以是基 站收发台(BTS, Base Transceiver Station )或者射频拉远模块( RRU, Radio Remote Unit ), 本发明实施例对此不作限定。

需要说明的是, 信源可以有一个或多个输出端通过天线端口与 上述基 站天线相连, 实际应用时可以根据信源通道的具体数目和通 信系统具体需 要灵活配置。 例如, 当信源仅有一个或两个通道时, 只能每个信源使用一 个或两个天线端口, 可以同时使用多个信源来充分利用上述基站天 线的通 道; 当信源有多个通道时, 也可以仅使用一部分天线端口。

本实施例中, 基站天线 100可以是前述实施例中的基站天线, 通过增 加通道选择单元灵活选择信源信号传输的通道 , 可以动态调整基站信号的 覆盖范围。

本实施例中, 当基站天线釆用图 2或图 3所示的基站天线时, 可以实 现扇区劈裂, 提高了基站天线的容量。 当釆用图 3 所示的基站天线时, 信 源通过四个天线端口与所述基站天线相连。

需要说明的是, 本发明实施例的技术方案可以用于各种无线通 信系统, 例如当前 2G, 3G通信系统和下一代通信系统, 例如全球移动通信系统 ( GSM, Global System for Mobile communications ), 码分多址 ( CDMA, Code Division Multiple Access ) 系统, 时分多址( TDMA, Time Division Multiple Access ) 系统, 宽带码分多址(WCDMA, Wideband Code Division Multiple Access Wireless ), 频分多址 ( FDMA, Frequency Division Multiple Addressing )系统, 正交频分多址 ( OFDMA, Orthogonal Frequency-Division Multiple Access ) 系统, 单载波 FDMA ( SC-FDMA ) 系统, 通用分组无线 业务( GPRS, General Packet Radio Service )系统,长期演进( LTE, Long Term Evolution ) 系统, 以及其他此类通信系统。

总之, 以上所述仅为本发明技术方案的较佳实施例而 已, 并非用于限 定本发明的保护范围。 凡在本发明的精神和原则之内, 所作的任何修改、 等同替换、 改进等, 均应包含在本发明的保护范围之内。