[發明專利]一種微波天線陣列通信系統及通信方法

有效

• 申請號: 201611113452.6
• 申請日: 2016-12-06
• 公開（公告）號: CN108155479B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 姚瑋
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: H01Q3/00
• 分類號: H01Q3/00;H01Q3/30;H01Q21/24
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發明實施例提供的微波天線陣列通信系統及通信方法，通過相控陣天線陣列替代現有的雙面雙極性天線，直接將微波傳輸設備中的各水平極化射頻信號傳輸設備分別與相控陣天線陣列中對應水平極化天線陣列中的各子陣列連接以向對端發送水平極化射頻信號，將各垂直極化射頻信號傳輸設備分別與對應垂直極化天線陣列中的各子陣列連接以向對端發送垂直極化射頻信號；對一個水平極化天線陣列和垂直極化天線陣列所發出的多射頻信號之間的相位之間的關系，則直接通過相控陣天線陣列的控制器控制水平極化天線陣列各子陣列以及垂直極化天線陣列各子陣列的移相器進行配置，不依賴于天線陣列之間的物理距離以及安裝精度，可降低成本及安裝難度，提升可靠性。

技術領域

本發明涉及微波通信領域，尤其涉及一種微波天線陣列通信系統及通信方法。

背景技術

現今，無線數據傳輸的需求增長迅猛，無線通信技術也隨之迅速發展。目前常用的用以提高無線通信系統傳輸容量和傳輸速率的幾種方式為頻率分集，空間分集以及使用極化天線。為了說明本方案的技術背景，這里以微波LoS MIMO系統作為實例進行說明。

微波傳輸具有高速率，高穩定性以及土地資源占用少等優點。微波傳輸通常采用視距傳輸(Light of Sight，英文簡稱為LoS)。微波空間復用主要采用多天線技術(也稱為多輸入多輸出技術，英文為Multiple Input Multiple Output，簡稱為MIMO)，區別于一般的MIMO，微波系統的多天線技術稱為LoS MIMO(Line of Sight MIMO，簡稱為LoS MIMO)。LoS MIMO技術在現有帶寬下極大地提升了系統的吞吐量。目前廠商做的最多的是2x2 LoSMIMO(此處2x2可以理解為廣義的單極性天線陣列，對于雙極性天線陣列狹義講則為4x4MIMO)。隨著技術的加強，逐漸應用4x4(對于雙極性天線陣列狹義講為8x8MIMO)至NxN LoSMIMO。

根據Shannon定理得到MIMO系統的傳輸容量C為：

上式(1)中：ρ是接收側的信噪比，H′是信道傳輸特性的歸一化矩陣，為n_R階單位陣，(·)^H代表Hermitian變換。系統傳輸容量最大等效為最大化H'H'^H的行列式，即系統最大容量情況下，信道矩陣需要滿足范德蒙矩陣，其任意的酉變換，都可以保證最大傳輸容量。以2x2微波LoS MIMO為例，其信道矩陣范德蒙表示為：

使用兩次酉變換得到：

對于上述的2x2 MIMO說明，即任一路Tx會向對端的一個接收端Rx發送一路對應的Tx信號，并向另一接收端Rx發送相位延遲90°的Tx信號。例如參見圖1所示，發射端Tx1同時分別向接收端Rx1和Rx2發送Tx信號和Tx'信號，Tx'信號相對送Tx信號相位延遲90°。推廣到其他NxN LoS MIMO，在實現鏈路傳輸容量最大化過程中，最終都表現為對于收發天線之間的布局間距要求，還是以圖1中2x2 LoS MIMO為例，在已知通信距離D的情況下，針對h進行精確的測量并天線布局，用以實現對應的移相角度確定，h與D的對應關系如下：