[實用新型]用定向天線實現多波束智能天線的裝置

無效

• 申請號: 200620078832.6
• 申請日: 2006-04-15
• 公開（公告）號: CN200969585Y
• 公開（公告）日: 2007-10-31
• 發明（設計）人: 韓貴杰;張金生;李柏年;常蓬彬
• 申請（專利權）人: 蘭州大學電子技術開發應用研究所
• 主分類號: H04B7/04
• 分類號: H04B7/04;H04B7/10;H01Q21/28
• 代理公司: 甘肅省專利服務中心
• 代理人: 楊中毅

技術領域??本實用新型涉及無線通信系統，具體的說是涉及一種蜂窩移動通信系統中用定向天線實現多波束智能天線的裝置。

背景技術??智能天線是移動通信系統中的一項重要技術，使用智能天線能大大增加系統容量，增加無線基站的覆蓋范圍，改善通信質量，提高無線數據傳輸速率。

智能天線通常指自適應方向圖智能天線和預多波束方向圖智能天線。

自適應方向圖智能天線，對用戶定位需要獲得所有的信號源和干擾源的信息，需要使用功能強大、價格昂貴的處理器，工程造價高。預多波束方向圖智能天線，具有結構簡單、響應速度快的優點，但對干擾的抑制能力有限，難以實現信號的最佳接收和發射，當用戶偏離主瓣方向時接收效果變差。

自適應智能天線和預多波束智能天線的單元天線全向性使干擾遍布于周圍各個方向，自適應算法無法通過有限陣元形成的零陷來進行有效干擾抑制，因此在這種復雜的多徑傳播環境下，自適應天線零陷抑制作用已經部分失效，且處于主瓣內的干擾同樣無法抑制。

實用新型內容??本實用新型在于解決上述自適應智能天線和預多波束智能天線存在的問題，提供一種用定向天線實現多波束智能天線的裝置，從而實現完成空分多址，降低系統復雜性，擴大基站覆蓋范圍，與現有基站兼容能力強，提高無線通信系統的通信容量和抗干擾能力的目的

本實用新型實現上述目的采用的技術方案是：一種用定向天線實現多波束智能天線的裝置，其特征在于：該裝置包括，由相互獨立的N面定向天線組成的分層天線陣列，天線選擇單元，協處理器單元，主處理器；N面定向天線由分別與協處理器單元輸入端連接，協處理器輸出端與天線選擇單元、主處理器分別連接，主處理器輸出端與天線選擇單元、基站分別連接。

實際上，本實用新型是把蜂窩移動通信的基站服務區用若干面定向天線按照基站要覆蓋的區域，組成分層多波束陣列，定向天線預先調整好波束指向，進行空間分割，實現空分多址，把基站服務區又分成很多新的小區，各小區之間滿足一定的電磁輻射隔離要求；在小區之間實現通信信道再用技術，從而可以大幅度地增加用戶數目和基站覆蓋范圍，大幅度地提高用戶通信帶寬和數據傳輸速率，大幅度地減小多徑干擾和降低對功率放大器的要求。本實用新型用低旁瓣抑制干擾，用不同形式的組陣方式去實現不同環境下用戶區的覆蓋，陣列中的多面定向天線只有對應用戶所在小區的天線工作，減小了電磁污染和對臨近基站的干擾，提高了頻譜利用率；由主處理器單元、協處理器和天線選擇單元控制天線對信號的發射和接收，采用定向多波束切換方式實現對移動用戶定位跟蹤。

本實用新型與現有的智能天線相比有以下優越性：

1、結構簡單，兼容能力強。定向多波束智能天線控制使用方便，不存在大的技術難點，實現容易，不需要復雜的算法，不但適合于3G系統，也適合于2G的GSM系統和未來的4G系統以及WLAN、PHS等通信系統中。

2、天線間互相關性小，干擾抑制能力強。因各定向天線相互獨立，互相關性小，方向性強，可抑制絕大多數多徑干擾，使接收信噪比搞高。同時，各陣元可采用雙極化結構，實現極化分集功能，進一步提高系統抗干擾能力。

3、基站覆蓋范圍大，電磁污染小。基站定向天線的高增益特性使手機的通信距離更遠，通過分層覆蓋可擴大基站的控制范圍，降低手機的耗電量；陣列各單元中只有接收信號最強的天線工作，減少電磁污染和系統開銷。

4、基站功率低，功率控制容易。在分層覆蓋中，利用高增益天線覆蓋遠區，低增益天線覆蓋近區的方法減小遠近效應和基站功率，降低發射機與接收機的功率控制難度。

5、組陣方式靈活，話務均衡能力強。根據需要覆蓋區域的形狀和用戶數量的多少，可組成不同形式的陣列形狀。如覆蓋高話務區的圓形分層陣，覆蓋公路的單面分層陣，覆蓋海域的扇形水平極化陣等。定向多波束智能天線可進行話務均衡，將高話務扇區的部分話務量轉移到容量資源未充分利用的定向天線上，提高了系統的靈活性。

6、通信容量大。由于采用定向天線，降低了同頻干擾和同頻復用系數，提高了信道容量。

附圖說明

圖1是用定向天線實現的多波束智能天線的裝置的結構原理框圖。

圖2a是用定向天線實現的多波束智能天線圓形三層陣列結構。

圖2b是用定向天線實現的多波束智能天線陣列中單元天線下傾角示意圖。

圖3是用定向天線實現的多波束智能天線單層圓形陣列方向圖。

圖4是7×3圓形分層小區區群結構示意圖。

圖5a是加接邊環或吸波圓柱罩筒的拋物面天線結構圖。

圖5b是加接邊環的拋物面天線駐波比圖。