[發明專利]具有多波束可控天線系統的天線收發基站

有效

• 申請號: 01138193.0
• 申請日: 2001-12-08
• 公開（公告）號: CN1362846A
• 公開（公告）日: 2002-08-07
• 發明（設計）人: 金德龍;文榮燦;吉容燮;李潤培
• 申請（專利權）人: KMW株式會社
• 主分類號: H04Q7/30
• 分類號: H04Q7/30;H01Q25/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 呂曉章,陳晨

??????????????????????技術領域

本發明涉及無線通信系統中的一種無線收發基站；特別是，涉及無線通信系統中的具有多波束可控天線系統的一種無線收發基站，它可以依據扇區內的業務量變化，而改變水平/垂直角以及傾斜角。

??????????????????????背景技術

從現在開始，無線通信不僅支持語音服務，還支持包含數據通信、視頻傳輸服務等的高速多媒體服務。但是，無線通信所必需的無線資源是有限的。因此，人們一直在研究有效再利用無線資源的各種方法。

一般來說，無線通信系統包括一個移動交換中心(MSC)、基站控制器(BSC)、若干無線收發基站(BTS)以及若干移動臺(MS)。

MSC控制若干BSC，每個BSC都控制若干BTS。

信號從位于BTS服務覆蓋區內的MS，經過BTS以及BSC，傳送到MSC。相反，來自MSC的信號經由BSC以及BTS，傳送到MS。這里，BTS經過無線資源與MS進行通信，通過有線資源與BSC進行通信。

BSC在BTS和MSC之間進行連接，并執行一種信號處理，用于在BTS和MSC之間進行通信。

MSC執行用戶的呼叫處理、呼叫建立/解除，并執行用于提供附加值服務的功能。

圖1顯示了傳統的無線收發基站。

參見圖1，傳統的無線收發基站包括固定組合器101-1到101-3、固定分配器103-1到103-3、放大器105-11到105-34，組合器107-1到107-3以及雙工器109-1到109-3。

BTS的服務區被分為多個扇區，指定給BTS的頻段被重新指定給若干扇區。指定給每個扇區的頻段是固定的，以便該頻段僅能為該扇區所使用。

一般來說，將天線的波束方向圖設置得寬于圖2A所示的服務區。

參見圖2B，每個扇區內的FA彼此相交疊，頻率效率在交疊區域(由斜線所表示的)內大大降低了。

由于移動臺總是在移動，服務區即一個小區或一個扇區內的用戶分布總是變化的。但是，位于BTS內的天線系統的水平半功率波束寬度以及傾斜角是固定的，且不能改變。

因此，盡管某個扇區內的業務量暫時增多了，也不能改變頻率指配，因此降低了頻率資源的使用效率。

一般來說，天線都處于較高的位置，該位置遠離BTS，天線通過射頻(RF)電纜與BTS相連。在長RF電纜中，存在傳輸損耗。RF電纜越長，則傳輸損耗越大。

存在一種傳統的機械下傾斜(down-tilting)天線系統，以及一種傳統的電子下傾斜天線系統。機械下傾斜天線系統能將從天線系統內的一個天線輻射出的一條波束機械地向下傾斜。天線被安裝在距地面有一個高度的天線塔的頂部，這種高度在許多情況下例如為200英尺。

在輻射波束的方向被引導朝下的情況下，天線必須機械地向下傾斜。主要的缺陷之一就是這種方案一般被看作過于僵化，且過于昂貴。還提供了這樣一種方案：通過控制與一個天線中的每個輻射源相關的輻射的相對相位，執行對輻射波束的電子下傾斜。

傳統的電子下傾斜天線能夠對從包括在天線系統中的一個天線陣列輻射出的一個波束406，執行電子下傾斜。在天線系統中，天線陣列中包含有輻射器陣列和單點信號饋送網絡，一個掃描網絡將單點信號饋送網絡耦合至天線陣列的輻射器。掃描網絡包括位于饋送網絡和每個輻射器之間的若干傳輸線。電容耦合方法是這些電子下傾斜方法的一種，在這種方法中，可調電容串聯在傳輸線中，從而將若干信號提供給天線陣列的每一個輻射器，這會引起不需要的相移。移相器與天線陣列的每一個輻射器相關，從而使來自每個輻射器的相移波束干擾了來自其它每個輻射器的波束，因而產生了一個復合波束，該波束以與天線表面的法線呈一個角度進行輻射。通過改變由每一個移相器所提供的相移，可以在天線表面上，控制該波束。另外一種方案是：利用不同長度的傳輸線來饋送不同成分，從而產生一個永久的電子下傾斜。

對于上述天線系統，存在很多相關的問題。首先，兩個天線系統都不能在水平方向上，控制輻射波束。

傳統天線的另一個問題是：需要與傳統天線系統內的傳輸線數目相應的數目的移相器。

另外，在傳統的天線系統中，它還需要機械復合體或是利用其數目與輻射器數目相對應的一些移相器，來提供所需的相移，所述機械復合例如是將機架和小齒輪組裝在一起。

此外，傳統天線系統不能在水平以及垂直方向上，控制一個波束寬度。