[發明專利]傾斜相關的波束形狀系統

有效

• 申請號: 200680056124.5
• 申請日: 2006-10-16
• 公開（公告）號: CN101553955A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: L·曼霍爾姆;M·H·安德森;M·約翰遜;S·O·彼得森
• 申請（專利權）人: 艾利森電話股份有限公司
• 主分類號: H01Q3/30
• 分類號: H01Q3/30;H04B1/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 王洪斌;蔣 駿

技術領域

本發明涉及用于適配(adapt)無線通信網絡中天線的波束形狀的系 統。

背景技術

可變波束傾斜(tilt)是一種用于優化蜂窩電話和數據通信的無線電 接入網絡的重要工具。通過改變基站天線的主波束指向，能夠控制干擾 環境和小區覆蓋區域這二者。

通常通過借助于某種移相設備向天線單元或天線單元組的激勵增 加可變線性相移來執行可變電波束傾斜。由于成本原因，該移相設備應 當盡可能簡單并且包含盡可能少的部件。因此，其通常使用某些種類的 可變延遲線來實現。在本說明書中，術語“線性”和“非線性”應被理 解為指的是多端口移相網絡的多個二次端口(secondary?port)上的相對 相位，而非端口本身的時間或相位特性。

具有一個一次端口(primary?port)和N個(N＞1)二次端口的傳統 的多端口移相器，是利用二次端口上的線性漸進可變相位錐度(taper) 來實現的。除了線性漸進相位錐度之外，固定振幅和相位錐度通常被用 作用于生成錐形(tapered)標稱二次端口分布的手段。

圖1a和1b圖示了具有一個一次端口11的傳統移相器10，并且該 移相器在四個二次端口12₁-12₄上生成下行鏈路線性漸進相移。可變角 度“延遲板”13具有多個U形線(trombone?line)14，每個U形線用于 每個二次端口12₁-12₄。U形線14被以線性漸進半徑來布置。通過適當 選擇結的形狀(junction?configuration)、線長度和線阻抗值，能夠控制 移相器的標稱相位和振幅錐度，例如以實現圖1a中以“0”指示的二次 端口上的均勻相位。通過改變延遲線長度(即U形線14的長度)，在 該情況中是通過相對于固定板15旋轉延遲板13，二次端口12₁-12₄經歷 圖1b中所指示的線性漸進相移。在上行鏈路中，二次端口12₁-12₄從天 線(未示出)接收信號，這些信號在移相器中被組合成一次端口11處 的共同接收信號。

目前已考慮過利用非線性移相設備來控制電向下傾斜，例如Drach 的US?5,798,675和Butland等人的US?5,801,600中所提到的。

JP2004?229220中公開了一種使用傳統線性移相器進行傾斜相關 (tilt-dependent)波束成形的系統。該系統具有取決于傾角的不同波束 寬度，但是這是通過基站控制器(4)中的傾角控制部(41)與垂直波 束寬度控制部(42)結合來實現的，見JP2004?229220中的圖6。

傳統上，基站天線具有約一個波束寬度的可變波束傾斜范圍。這種 情況加上當前多數移動連接是具有固定比特率要求的電路切換語音的 事實，尚未激起在提高接近天線處的信號與干擾加噪聲比(SINR)方面 的興趣。一般而言，其已經足夠好了。

對于特定小區配置，例如對于高處放置的天線結合小型小區，更需 要使用具有大波束傾斜的天線。對于具有常規窄仰角波束輻射方向圖的 天線，大波束傾斜使得接近基站的用戶與比接近小區邊界的用戶相比經 受更低的路徑增益，原因是遠近用戶的路徑損耗之差小于方向性天線增 益之差。對于基于分組的數據通信而言，這并非是對可用功率的最優使 用。因此，對于具有大波束傾斜的天線，需要主波束下某種程度的輻射 方向圖零值填充，或者甚至某種類似余割的波束成形。

另一方面，在大型小區中，當不采用波束傾斜或采用小波束傾斜時， 應該針對最大峰值增益來優化天線方向圖。小區邊界處的用戶的路徑增 益總會小于更接近于基站的用戶的路徑增益，原因是在大型小區且接近 水平觀測角的情況下，路徑損耗隨垂直觀測角而快速變化。

發明內容

本發明的一個目標是提供一種系統，該系統允許針對小傾角時的高 最大增益以及大傾角時的主波束下的高度零值填充這二者來優化天線 的輻射方向圖。

一種實現該目標的解決方案是通過提供一種用于根據傾角來改變 天線波束形狀的系統來實現的，所述天線優選具有以陣列形式布置的多 個天線單元。電傾斜是通過包含移相設備來實現的，該移相設備將在移 相設備的二次端口上提供相移。相位錐度設備利用傾角來在天線單元上 提供經改變的相位錐度。