CN116420283A - 一种基站天线及基站设备 - Google Patents

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CN116420283A
CN116420283A CN202080106485.6A CN202080106485A CN116420283A CN 116420283 A CN116420283 A CN 116420283A CN 202080106485 A CN202080106485 A CN 202080106485A CN 116420283 A CN116420283 A CN 116420283A
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肖伟宏
王琳琳
牛立栋
彭中卫
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Huawei Technologies Co Ltd
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Huawei Technologies Co Ltd
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Abstract

一种基站天线及基站设备，基站天线包括信号处理单元和天线阵列，信号处理单元包括信号收发端口、移相馈电网络和滤波单元，信号收发端口连接移相馈电网络的第一端，移相馈电网络的第二端连接滤波单元的第一端，滤波单元的第二端连接天线阵列。通过在在移相馈电网络和天线阵列之间级联滤波单元，不仅能在下行传输场景中抑制移相馈电网络所产生的非线性干扰，使接收机接收到更为纯净的信号，降低基站天线发出的信号对接收机中的其它频段信号的干扰概率，提高接收机的抗干扰能力，还能在上行传输场景中抑制当前传输链路中的信号对其它传输链路中的信号的带外干扰，提高基站天线的抗干扰能力。

Description

一种基站天线及基站设备 技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种基站天线及基站设备。
背景技术
现阶段，大规模多输入多输出(massive multiple input multiple output，MM)技术作为多输入多输出(multiple input multiple output，MIMO)技术演进的一种高端形态，已逐渐成为基站天线中所使用的一项关键技术。以时工双分(time division duplex，TDD)***为例，传统的TDD***内的通道数通常只能设置为2、4或8个，而应用MM技术的TDD***内的通道数则可以达到64、128甚至256个，且未来还可以继续增多。通过利用MM技术的多通道对信号进行联合处理，能通过信道的空间分集和复用，有效提高信号的传输速率和一次传输信号的数据量。
然而，基站天线内通常存在一些非线性器件，信号在被这些非线性器件处理后，还会引入非线性干扰等问题。在下行传输时，如果不抑制基站天线内产生的非线性干扰，则基站天线发出的信号还可能会干扰到接收机中的其它频段的信号，降低接收机的抗干扰能力。在上行传输时，如果不抑制基站天线内产生的非线性干扰，则基站天线中某一通信***上传输的信号还可能会干扰到其它通信***上传输的信号，降低基站天线的抗干扰能力。
综上，如何抑制基站天线内产生的非线性干扰，成为目前亟待解决的一个问题。
发明内容
本申请提供一种基站天线及基站设备，用以抑制基站天线内产生的非线性干扰。
第一方面，本申请提供一种基站天线，包括信号处理单元和天线阵列，信号处理单元包括信号收发端口、移相馈电网络和滤波单元，信号收发端口连接移相馈电网络的第一端，移相馈电网络的第二端连接滤波单元的第一端，滤波单元的第二端连接天线阵列。在下行传输时，移相馈电网络可以对来自信号收发端口的发送信号进行移相馈电后发送给滤波单元，滤波单元可以对移相馈电后的发送信号进行滤波处理后发送给天线阵列，以由天线阵列辐射该滤波处理后的发送信号。在上行传输时，滤波单元可以对来自天线阵列的接收信号进行滤波处理后发送给移相馈电网络，由移相馈电网络对该滤波处理后的接收信号进行移相馈电后发送给信号收发端口。
在上述设计中，通过将滤波单元级联在移相馈电网络和天线阵列之间，一方面能在下行传输场景中抑制移相馈电网络所产生的非线性干扰，使接收机接收到更为纯净的信号，降低基站天线发出的信号对接收机中的其它频段信号的干扰概率，提高接收机的抗干扰能力，起到保护接收机的目的，另一方面还能在上行传输场景中抑制当前传输链路中的信号对其它传输链路中的信号的带外干扰，通过净化基站天线中的各传输链路上的信号，以提高基站天线的抗干扰能力。可知，该设计能有效提高基站天线发送信号和接收信号的质量。
在一种可选地设计中，发送信号和接收信号可以承载于同一频段，如承载于TDD***中的同一频段的不同时隙。如此，基站天线可以采用同一移相馈电参数和同一滤波参数对同一频段下的收发信号进行调整，这种方式能针对于频段实现更精细的移相调整或滤波 调整。
在一种可选地设计中，信号处理单元可以包括M个信号收发端口和第一合/分路器，第一合/分路器包括M个分路端和合路端，第一合/分路器的M个分路端分别连接M个信号收发端口，第一合/分路器的合路端连接移相馈电网络的第一端。其中，M为大于或等于2的正整数。在下行传输时，第一合/分路器可以将来自M个信号收发端口的M个发送信号合为一路后发送给移相馈电网络。在下行传输时，第一合/分路器可以将移相馈电后的接收信号分为M路后分别发送给M个信号收发端口。在该设计中，M个信号收发端口可以对应M个频段，通过共用同一移相馈电网络对M个频段的收发信号进行电调、共用同一滤波单元对M个频段的收发信号进行滤波、共用同一天线阵列对M个频段的收发信号进行辐射和接收，可以无需为每个频段的收发信号设置各自专用的移相馈电网络、滤波单元和天线阵列，有效减少基站天线中需要部署的移相馈电网络、滤波单元和天线阵列的数量，节省基站天线的布局空间。且，这种方式尽可能地在同一天线阵列上集成更多频段的收发信号，还有助于实现天线阵列的复用，减少天线阵列之间的相互干扰。
在一种可选地设计中，基站天线可以包括K个信号处理单元和第二合/分路器，第二合/分路器包括K个分路端和合路端，K个信号处理单元对应的K个滤波单元的第二端分别连接第二合/分路器的K个分路端，第二合/分路器的合路端连接天线阵列。其中，K为大于或等于2的正整数。在下行传输时，第二合/分路器可以将K个滤波单元发送的滤波处理后的K个发送信号合为一路后发送给天线阵列。在上行传输时，第二合/分路器可以将接收信号分为K路后分别发送给K个滤波单元。在该设计中，K个信号处理单元可以分别对应K个频段，通过为K个频段的收发信号分别设置各自对应的滤波器，能针对于不同的频段设置不同的滤波规则，方便网络优化设备针对某个频段的滤波操作进行优化。且，该设计还对K个频段的收发信号设置各自专用的移相馈电网络，因此每个频段的收发信号还能独自进行移相馈电，有助于基站天线灵活调整每个频段的相位。更进一步的，该设计通过同一天线阵列辐射或接收K个频段的收发信号，不仅能减少基站天线所占用的布局空间，还能通过较少的收发通道数实现更强的波束覆盖能力，以最大化利用天面口径。
在一种可选地设计中，移相馈电网络可以包括第一数字移相器，第一数字移相器的第一端对应移相馈电网络的第一端，第一数字移相器的第二端对应移相馈电网络的第二端。第一数字移相器可以对发送信号进行移相馈电后发送给滤波单元，还可以对滤波处理后的接收信号进行移相馈电后发送给信号收发端口。该设计能仅通过一个数字移相器实现对收发信号的波束赋形，有助于减少基站天线中的部件数量，降低基站天线的占用空间和成本。
在一种可选地设计中，移相馈电网络可以包括功率分配器和N个第二数字移相器，功率分配器包括第一端和N个第二端，功率分配器的第一端对应移相馈电网络的第一端，功率分配器的N个第二端分别连接N个第二数字移相器的第一端，N个第二数字移相器的第二端连接滤波单元。其中，N为大于或等于2的正整数。在下行传输时，功率分配器可以将发送信号分配为N个发送子信号后分别发送给N个第二数字移相器，由N个第二数字移相器对功率分配后的N个发送子信号进行移相后发送给滤波单元。在上行传输时，N个第二数字移相器可以对来自滤波单元的滤波后的N个接收信号进行移相处理后发送给功率分配器，由功率分配器对来自N个第二数字移相器的移相后的N个接收信号进行加权后发送给信号收发端口。在该设计中，通过设置功率分配器对发送信号进行功率分配或对多个接收信号进行加权，能够分为多条链路并行地传输发送信号和接收信号，以提高收发信号 的传输效率。且，通过设置N个数字移相器分别对N个发送子信号或N个接收信号进行移相，能更灵活且更精细地改变天线阵列辐射发送信号或接收接收信号的波束辐射方向。
在一种可选地设计中，滤波单元可以包括N个滤波器，天线阵列可以包括N组辐射单元，N个滤波器的第一端分别连接N个第二数字移相器的第二端，N个滤波器的第二端分别连接N组辐射单元。在下行传输时，N个第二数字移相器可以对功率分配后的N个发送子信号进行移相处理并分别发送给N个滤波器，由N个滤波器对移相处理后的N个发送子信号进行滤波处理并发送给N组辐射单元，由N组辐射单元分别辐射滤波处理后的N个发送子信号。在上行传输时，N组辐射单元将N个接收信号分别发送给N个滤波器，N个滤波器可以对来自N组辐射单元的N个接收信号进行滤波处理并发送给N个第二数字移相器，由N个第二数字移相器对来自N个滤波器的滤波处理后的N个接收信号进行移相后发送给功率分配器。在该设计中，通过在信号收发端口和天线阵列之间的每个收发通道中设置N条传输链路，能通过N条传输链路并行地传输收发信号，以提高收发信号的传输效率。且，通过N个滤波器分别对N个传输链路上的收发信号进行滤波处理，能更有针对性地抑制每条传输链路上的非线性器件所产生的非线性干扰，精准地提高每个传输链路上传输的信号质量，在有效降低下行信号对接收机中的其它频段信号的干扰的情况下，提升基站天线对上行信号处理时的抗干扰能力。
在一种可选地设计中，基站天线还可以包括控制单元和控制接口，控制单元的输入端连接控制接口，控制单元的输出端连接数字移相器。其中，数字移相器可以为第一数字移相器或N个第二数字移相器。在需要调节基站天线的波束时，控制单元可以根据来自控制接口的移相控制信号向数字移相器发送移相控制指令，以使数字移相器按照移相控制指令调整发送信号或接收信号的相位，实现基站天线的波束调整。该设计能通过微波开关方式实现对每个数字移相器的调整，有助于通过便捷的控制方式灵活调整基站天线的波束。
第二方面，本申请提供一种基站设备，包括如第一方面任一所述的基站天线以及一个或多个收发信机，其中，一个或多个收发信机可以与基站天线连接。
在一种可选地设计中，收发信机为远端射频单元。
本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
图1示例性示出本申请实施例适用的一种***架构示意图；
图2示例性示出本申请实施例提供的一种基站天线的内部架构示意图；
图3示例性示出一种波束赋形的架构示意图；
图4示例性示出一种基站天线的内部结构示意图；
图5示例性示出另一种基站天线的内部结构示意图；
图6示例性示出又一种基站天线的内部结构示意图；
图7示例性示出本申请实施例提供的一种基站天线的结构示意图；
图8示例性示出本申请实施例提供的另一种基站天线的结构示意图；
图9示例性示出本申请实施例提供的又一种基站天线的结构示意图；
图10示例性示出本申请实施例提供的又一种基站天线的结构示意图；
图11示例性示出本申请实施例提供的又一种基站天线的结构示意图；
图12示例性示出本申请实施例提供的一种基站天线的结构示意图；
图13示例性示出本申请实施例所对应的又一种基站天线的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供的基站天线可以适用于各种通信***，例如：第五代(5th Generation，5G)通信***或新无线(new radio，NR)***、6G通信***、长期演进(long term evolution，简称LTE)***、全球移动通讯(global system of mobile communication，简称GSM)***、码分多址(code division multiple access，简称CDMA)***、宽带码分多址(wideband code division multiple access，简称WCDMA)***、通用分组无线业务(general packet radio service，简称GPRS)***、LTE时分双工(time division duplex，简称TDD)***、通用移动通信***(universal mobile telecommunication system，简称UMTS)、全球互联微波接入(worldwide interoperability for microwave access，简称WiMAX)通信***等，当然也可以为其它非授权频段的通信***，不作限定。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行具体描述。应理解，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
图1示例性示出本申请实施例适用的一种***架构示意图，如图1所示，该***架构中可以包括无线接入网设备，如包括但不限于图1所示的基站100。该无线接入网设备可以位于基站子***(base btation bubsystem，BBS)、陆地无线接入网(UMTS terrestrial radio access network，UTRAN)或者演进的陆地无线接入网(evolved universal terrestrial radio access，E-UTRAN)中，用于进行无线信号的小区覆盖以实现终端设备与无线网络射频端之间的衔接。具体来说，基站100可以是GSM或CDMA***中的基站(base transceiver station，BTS)，也可以是WCDMA***中的基站(NodeB，NB)，还可以是LTE***中的演进型基站(evolutional NodeB，eNB或eNodeB)，还可以是云无线接入网络(cloud radio access network，CRAN)场景下的无线控制器，或者该基站100也可以为中继站、接入点、车载设备、可穿戴设备以及未来5G网络中的基站或者未来演进的PLMN网络中的基站等，例如，新无线基站，本申请实施例并不限定。
如图1所示，基站100的一种可能的结构可以包括基站天线110、收发信机120和基带处理单元130。其中，基站天线可以选用新一代波束赋形天线以构成天线***，如采用模拟波束赋形天线和数字波束赋形天线构成混合波束赋形(hybrid beamforming，HBF)天线***。收发信机120可以与基站天线110的天线端口连接，从而基站天线110可以通过其天线端口接收收发信机120发送的发送信号并经由基站天线110的辐射单元辐射出去，或将基站天线110的辐射单元接收的接收信号发送至收发信机120。
在实施中，收发信机120可以是远端射频单元，基带处理单元130可以是基带单元，基站天线110通常还与远端射频单元集成在同一个器件中，该器件称为有源天线处理单元(active antenna unit，AAU)。在该场景下，基带单元可用于对待发送的基带信号进行处理并传输至远端射频单元，或者接收远端射频单元发送的接收信号(即信号接收过程中基站天线110接收的接收射频信号经过远端射频单元的转化处理后得到的基带信号)并进行处理。远端射频单元可将基带单元发送的待发送的基带信号转换成发送射频信号(包括对待发送的基带信号进行必要的信号处理，如进行信号放大等)，之后可将发送射频信号通过基站天线110的天线端口发送至基站天线110，由基站天线110对该发送射频信号进行辐射。或者，远端射频单元还可接收基站天线110的天线端口发送的接收射频信号，将其转 化为接收基带信号后发送至基带单元。
应理解，图1仅示意出一个收发信机120和基站天线110的一个天线端口的连接关系。在其它可选地实施方式中，基站天线110中的天线端口的数量也可以为至少两个，收发信机120的数量也可以为至少两个，其中每个天线端口可以连接至一个收发信机120，多个收发信机120可以连接至同一基带处理单元130。
图1还示例性示出基站天线的一种可能的部署场景，如图1所示，该部署场景中可以包括抱杆、天线调整支架、馈线、接头密封件和接地装置。其中，基站天线110上靠近天线端口的一端可以固定连接抱杆，基站天线110上远离天线端口的一端可以通过天线调整支架活动连接抱杆，从而基站天线110的位置可以通过天线调整支架进行调节。基站天线110的天线端口处引出馈线连接至收发信机120，该馈线还可以延伸至接地管道以连接接地装置。其中，天线端口和馈线的连接处、以及馈线和接地管道的连接处，都可以通过接头密封件实现密封连接。应理解，图1仅示出包括一个天线的基站天线的部署方式，在其它场景中，基站天线也可以包括环绕抱杆所安装的多个天线，多个天线的安装位置可以相同，也可以不同，当安装位置不同时，多个天线可以形成各自不同的波束覆盖范围。
图2示例性示出本申请实施例提供的一种基站天线的内部架构示意图，如图2所示，在本申请实施例中，基站天线可以包括信号处理单元和天线阵列，信号处理单元和天线阵列通常放置在天线罩中，天线罩在电气性能上具有良好的电磁波穿透特性，机械性能上能经受外部恶劣环境的作用，通过天线罩将这些部件和外部环境相隔离，有助于保护这些部件免受外部恶劣环境的影响。基站天线还可以包括天线端口，天线端口通常放置在天线罩的外部，以实现与收发信机的插接。基站天线中可以包括由多个辐射单元和金属反射板所构成的至少一个天线阵列，多个辐射单元通常放置在金属反射板的正面，金属反射板可以将射入金属反射板正面的天线信号反射聚集到接收点(即辐射单元)上，以提高天线信号的接收灵敏度，加强天线的接收能力。与辐射单元相反的，基站天线中的其它电气部件通常设置在金属反射板的背面，如此，金属反射板还能阻挡或屏蔽来自其背面的其它电气部件发射的电波，以降低其它电波对接收信号的干扰。金属反射板还可以称为底板、天线面板、反射面或金属反射面等。同一天线阵列中的各辐射单元的频率可以相同，也可以不同。基站天线中还可以包括与信号处理单元连接的传动或校准网络(即传动部件或校准网络)，基站天线可以通过传动部件实现不同的波束辐射指向，或者也可以通过移相器改变信号的相位，或者还可以通过校准网络获取校准信号(携带有目标相位)，根据天线阵列的实际相位和目标相位的偏差调节信号处理单元中的移相馈电参数，以逐渐将天线阵列的实际相位调整到目标相位，实现准确的收发操作。
进一步介绍本申请的下列实施例所涉及到的部分术语：
(1)、辐射单元：是构成天线基本结构的单元，用于辐射或接收无线电波，属于一种无源器件。辐射单元能将高频电流转换成微波信号，以在空间中形成特定的波束。基站天线中的辐射单元主要包括振子单元和贴片单元两种。振子单元又称为天线振子或振子，主要用于双极化天线、低频天线或高频天线等。贴片单元主要用于窄带天线、单频段天线及室内天线等。本申请中的辐射单元可以用于单频段天线，也可以用于多频段天线，既可以用于单极化天线，也可以用于多极化天线，本申请对此不作具体限定。
(2)、馈电网络：馈电网络通常由可控的阻抗传输线构成，可包括移相器(Phaser)和/或功率分配器(power divider，PD)，如只包括移相器、只包括功率分配器、或同时包 括移相器和功率分配器。移相器是一种能对信号的相位进行调整的器件，可以包括数字移相器和模拟移相器两种。功率分配器是一种能将一路输入信号按照能量划分为两路或多路输出信号的器件，两路或多路输出信号的能量可以相等，也可以不相等。当功率分配器反过来用(即通过输出端接收信号并通过输入端发送信号)时，功率分配器还可以将两路或多路输入信号按照能量合成为一路输出信号，输出信号的能量等于两路或多路输入信号的能量之和。反过来用的功率分配器也可以也称为合路器。当馈电网络只包括移相器时，馈电网络可以将发送信号按照一定的相位馈送到辐射单元，或者将接收信号按照一定的相位发送到远端射频单元。当馈电网络只包括功率分配器时，馈电网络可以将发送信号按照一定的幅度馈送到辐射单元，或者将接收信号按照一定的幅度发送到远端射频单元。当馈电网络同时包括功率分配器和移相器时，馈电网络可以将发送信号按照一定的幅度和相位馈送到辐射单元，或者将接收信号按照一定的幅度和相位发送到远端射频单元。
(3)、移相馈电网络：是指包含移相器的馈电网络，如只包括移相器、或同时包括移相器和功率分配器。
(4)、滤波器：是一种具有选频功能的无源器件，能有效滤除特定频率的频段或除某频段以外的频率，使信号中具有特定频率的有用信号通过并衰减其它频率的信号，以起到滤除干扰噪声、进行频谱分析、抑制带外干扰的功能。滤波器可以设置在馈电网络或移相馈电网络中，也可以设置在其它部件中，还可以作为一个单独的部件。
(5)、通信***：本申请将远端射频单元的一个射频收发端口所能承载的最大频段范围称为一个通信***。射频收发端口是一种接口器件，类型可以为MQ接头、DIN接口或其它标准接头。
(6)、合/分路器：是合路器和分路器的功能综合体。合路器是指能将位于两个或多个通信***中的两路或多路射频信号合为一路射频信号的器件。分路器是指能将一路射频信号分为两个或多个通信***对应的两路或多路射频信号的器件。而合/分路器是指既能将位于两个或多个通信***中的两路或多路射频信号合为一路射频信号、又能将一路射频信号分为两个或多个通信***对应的两路或多路射频信号的器件。合路器、分路器和合/分路器还能避免各个通信***中的信号之间的相互影响。
(7)、MM技术和波束赋形：
MM技术是MIMO技术演进中的一种高端形态，属于4.5G、5G或6G通信***发展中的一项关键技术。MM技术下的天线具有更小的物理尺寸，如此，有限空间的基站天线中能够设置更多的天线，即使未来通信***中的基站天线使用高频载波(如5G通信***使用毫米级别的高频载波)来收发信号而导致单个天线的接收能量区域较小，基站天线也可以通过内部所设置的大量天线来增加收发增益。此外，MM技术还采用静态化的场景波束，并能为收发信号增加垂直维的自由度，如此，基站天线在MM技术的支持下还能灵活调整收发信号在水平维和垂直维的波束形状，有助于提高基站天线的三维覆盖能力。
在MM技术中，波束赋形的实现方式是影响基站天线收发性能的一个重要因素。波束赋形是一种使用传感器阵列定向发送和接收信号的信号处理技术，又称为波束成型或空域滤波。当使用移相馈电网络实现波束赋形时，通过调整移相馈电网络的移相馈电参数，能使某些角度的信号获得相长干涉，而另一些角度的信号获得相消干涉，以产生不同的波束覆盖范围。MM技术中存在三种常用的波束赋形：模拟波束赋形、数字波束赋形和HBF。其中，模拟波束赋形是指对模拟信号进行波束赋形，数字波束赋形是指对数字信号进行波 束赋形，而HBF则是指既对数字信号进行波束赋形又对模拟信号进行波束赋形。一般来说，空中传输的信号属于模拟信号，基带单元中处理的信号属于数字信号，因此，终端设备发出的上行模拟信号在通过基站天线进入远端射频单元之后，需要先经由模数转换器转换为数字信号后再传输给基带单元进行处理。而基带单元发出的下行数字信号在进入远端射频单元之后，也需要先经由数模转换器转化为模拟信号后再通过基站天线的辐射单元发送到空中。在这种情况下，作为接收端的远端射频单元侧需要设置模数转换器，作为发送端的远端射频单元侧需要设置数模转换器。如此，当基站设备采用数字波束赋形时，可以是下行数字信号在进入发送端的远端射频单元侧设置的数模转换器之前先完成波束赋形处理，也可以是空中传输的上行模拟信号在被接收端的远端射频单元侧设置的模数转换器转换为数字信号之后再完成波束赋形处理。当基站设备采用模拟波束赋形时，可以是下行数字信号在被发送端的远端射频单元侧设置的数模转换器处理为模拟信号之后再完成波束赋形处理，也可以是空中传输的上行模拟信号在进入接收端的远端射频单元侧设置的模数转换器之前先完成波束赋形处理。当基站设备采用HBF时，可以下行数字信号在进入发送端的远端射频单元侧设置的数模转换器之前先完成数字波束赋形处理，再在被发送端的远端射频单元设置的数模转换器处理为模拟信号之后完成模拟波束赋形处理，也可以是空中传输的上行模拟信号在进入接收端的远端射频单元侧设置的模数转换器之前先完成模拟波束赋形处理，再在被接收端的远端射频单元侧设置的模数转换器转换为数字信号之后完成数字波束赋形处理。
以下行传输为例，图3示例性示出一种波束赋形的架构示意图，其中，图3中的(a)图示意的是采用模拟波束赋形的基站天线架构，图3中的(b)图示意的是采用数字波束赋形的基站天线架构，图3中的(c)图示意的是采用HBF的基站天线架构。如图3中的(a)图所示，采用模拟波束赋形的基站设备会将基带单元发出的下行数字信号发送给远端射频单元中的射频链路，在远端射频链路中转化为下行模拟信号后通过天线端口输入基站天线，进而通过基站天线中的模拟波束形成(analog beamforming，ABF)矩阵将下行模拟信号映射给不同的天线阵列。如图3中的(b)图所示，采用数字波束赋形的基站设备会先通过基带单元中的数字波束形成(digital beamforming，DBF)矩阵将下行数字信号映射给远端射频单元中的不同的射频链路，之后经由不同的射频链路发送给基站天线中的不同天线阵列。如图3中的(c)图所示，HBF是对数字波束赋形的一种演进，采用HBF的基站设备会先通过基带单元中的DBF矩阵将下行数字信号映射给远端射频单元中的不同的射频链路，之后在各射频链路中转化为下行模拟信号后通过天线端口输入基站天线，进而经由基站天线中的ABF映射给不同的天线阵列。DBF通过联合数字波束赋形和模拟波束赋形完成最终的波束赋形，能更灵活且更快速地切换波束，有效提高基站天线的天线覆盖性能。
下面先示例性介绍几种可选地基站天线的内部结构。
图4示例性示出一种基站天线的内部结构示意图，如图4所示，在该示例中，基带单元对下行数字信号进行数字波束赋形后发送给远端射频单元中的各射频链路，远端射频单元中的各射频链路上设置有数模转换器，因此基带单元输出的下行数字信号被远端射频单元中的数模转换器转换为下行模拟信号，再在基站天线中完成模拟波束赋形。在这种情况下，基站天线中可以包括X个具备独立的模拟波束赋形功能的天线阵列，如天线阵列1、天线阵列2、……、天线阵列X，X为正整数。其中，X个天线阵列中的每个天线阵列都 可以包括金属反射板、多个数字移相器和由多个辐射单元按照矩阵形式所构成的辐射单元组，多个数字移相器和辐射单元组可以设置在金属反射板上。如图4所示，每个天线阵列中的多个数字移相器可以分别连接辐射单元组中的不同辐射单元，多个数字移相器中存在至少一个数字移相器与其它的数字移相器具有不同的移相参数(或不同延迟总量程)。如此，基站天线通过调节每个天线阵列中的各数字移相器的移相参数，接即可调节每个天线阵列所对应的波束覆盖范围。当信号的传输效率较低时，基站天线还可以通过降低部分数字移相器的移相参数来降低波束赋形的复杂程度，以提高信号传输效率。
图5示例性示出另一种基站天线的内部结构示意图，如图5所示，在该示例中，基站天线可以包括依次连接的辐射单元模块、功分模块、移相器模块、连接结构模块、驱动器和控制器。其中，辐射单元模块可以包括多组平行设置的辐射单元，每组辐射单元中可以包括奇数个(如3个)辐射单元，功分模块可以包括多组平行设置的功分器，移相器模块可以包括多个平行设置的移相器(如移相器1、移相器2、移相器3和移相器4)，连接结构模块可以包括多个平行设置的连接结构。在该基站天线中，多组辐射单元、多组功分器、多个移相器和多个连接结构分别对应。每个连接结构可以连接所对应的一个移相器，每个移相器还可以连接所对应的一组功分器，每组功分器还可以连接所对应的一组辐射单元中的每个辐射单元。在这种情况下，控制器在接收到针对于某个移相器的控制指令后，可以根据该控制指令向驱动器发送驱动指令，由驱动器驱动目标移相器所对应的连接结构移动，从而带动目标移相器移动，以改变目标移相器的移相参数，进而改变辐射单元的波束覆盖范围。
图6示例性示出又一种基站天线的内部结构示意图，如图6所示，在该示例中，基站天线中除了包括辐射单元之外，还可以包括移相器，各辐射单元和各移相器按照矩阵形式排列成相控扫描阵列。当基站设备采用该种基站天线结构时，基站设备中共存在两种移相器，其中一种集成在基站天线中直接与辐射单元相连，另一种集成在远端射频单元的射频收发通道(即射频链路)中。如此，该基站设备通过综合调节远端射频拉远单元中的移相器和基站天线中的移相器，能更灵活地实现不同的移相目的。
如图4至图6所示意的基站天线，每个天线阵列都对应一个收发通道，虽然这些基站天线能通过增加收发通道的数量来提升基站天线的收发性能，但是这些基站天线只在各个收发通道中设置移相器和辐射单元，而并没有设置滤波单元，因此各个收发通道无法对各自传输的信号进行滤波处理，导致基站天线无法抑制其各个收发通道中所产生的非线性干扰，这不仅会增大基站天线发送给接收机的下行信号对接收机中的其它频段信号的干扰，还可能使基站天线的各个收发通道中的信号相互干扰，降低基站天线收发信号的质量。在一种可选地实施方式中，虽然也可以在辐射单元的外侧(即天线阵列的主馈输入口处)设置滤波单元，以通过依次连接移相器、辐射单元和滤波单元的方式消除信号干扰，但是这种连接方式只能在下行信号进入基站天线内部之前消除干扰或上行信号在发送到空中之前消除干扰，却不能抑制基站天线内部所产生的干扰，无法有效保护接收机，也无法抑制基站天线内部的各个收发信道上的信号的相互干扰。此外，收发通道的增多还会使基站天线的成本也相应增大，在基站天线的成本有限的情况下，如图4至图6所示意的设置方式只能设置少量的收发通道，导致基站天线的波束覆盖能力相应下降。
有鉴于此，本申请提供一种基站天线，用以抑制基站天线内部所产生的干扰，并在节省布局空间的基础上尽量提高基站天线的波束覆盖能力。
下面以具体的实施例来介绍本申请中的基站天线的具体结构。示例性地，下文以TDD***为例进行介绍，在TDD***中，基站天线可以利用同一射频频段的不同时隙分别执行上下行传输。
需要说明的是，在下文的描述中，各个端口的名称只是一种示例性地说明，在其它可选地实施方式中，各个端口也可以具有其它名称。例如，端口的其它名称可以是指通用名称，如：输入端的其它名称可以为第一通信端，输出端的其它名称可以为第二通信端。又例如，端口的其它名称也可以是指与端口所实现的功能相关的名称，如：输入端用于指代具有接收功能的端口，因此输入端的其它名称也可以为接收端，输出端用于指代具有发送功能的端口，因此输出端的其它名称也可以为发送端。端口的命名方式有很多，只要能实现与本申请中端口的功能相同或相似的端口，即使端口名称与本申请中的端口名称不同，也落在本申请的保护范围内，本申请对此不再一一赘述。
需要说明的是，在下文的描述中，端口和端口具有对应关系，可以是指这两个端口为同一端口，也可以是指这两个端口通过线路连接，本申请对此也不作具体限定。
应理解，本申请实施例中的术语“***”和“网络”可被互换使用。“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a,b,或c中的至少一项(个)，可以表示：a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。
以及，除非有特别说明，本申请实施例提及“第一”、“第二”等序数词是用于对多个对象进行区分，不用于限定多个对象的顺序、时序、优先级或者重要程度。例如，第一合/分路器和第二合/分路器，只是为了区分不同的合/分路器，而并不是表示这两个合/分路器的优先级或者重要程度等的不同。
【实施例一】
图7示例性示出本申请实施例提供的一种基站天线的结构示意图，如图7所示，该基站天线可以包括信号处理单元和天线阵列。信号处理单元可以包括信号收发端口(TR)、移相馈电网络和滤波单元，信号收发端口TR连接移相馈电网络的第一端(A 1)，移相馈电网络的第二端(A 2)连接滤波单元的第一端(B 1)，滤波单元的第二端(B 2)连接天线阵列。在该示例中，信号收发端口TR可以对应基站天线的天线端口，如信号收发端口TR即为基站天线的天线端口，或者信号收发端口TR通过线路连接基站天线的天线端口。基站天线的一个天线端口可以对应一个频段，且可以连接远端射频单元的一个射频通信端口。对于下行传输来说，信号收发端口TR接收到来自远端射频单元的发送信号(如下行射频信号)后将该发送信号发送至移相馈电网络，移相馈电网络可以对该发送信号进行移相馈电处理并发送给滤波单元，之后由滤波单元从移相馈电后的发送信号中滤除除信号收发端口TR所对应的频段(即信号收发端口TR所连接的天线端口对应的频段)的发送信号以外的信号，而仅保留信号收发端口TR所对应的频段的发送信号，之后将该频段的发送信号发送给天线阵列，由天线阵列将该频段的发送信号辐射出去。对于上行传输来说，相同的天线阵列接收到接收信号(如上行射频信号)后将该接收信号发送给滤波单元，之后由 滤波单元从该接收信号中滤除除信号收发端口TR所对应的频段的接收信号以外的信号，而仅保留信号收发端口TR所对应的频段的接收信号，之后将该频段的接收信号发送给移相馈电网络，由移相馈电网络对该频段的接收信号进行移相馈电后发送给信号收发端口TR，进而传输给远端射频单元。
采用图7所示的基站天线，通过将滤波单元级联在移相馈电网络和天线阵列之间，一方面能在下行传输场景中抑制移相馈电网络所产生的非线性干扰，使接收机接收到更为纯净的信号，降低基站天线发出的信号对接收机中的其它频段信号的干扰概率，提高接收机的抗干扰能力，起到保护接收机的目的，另一方面还能在上行传输场景中抑制当前传输链路中的信号对其它传输链路中的信号的带外干扰，通过净化基站天线中的各传输链路上的信号，以提高基站天线的抗干扰能力。由此可知，图7所示的基站天线能有效提高基站天线发送信号和接收信号的质量。
在一种可选地实施方式中，基站天线的一个收发通道可以只用于处理同一频段的收发信号，在这种情况下，一个收发通道中的发送信号和接收信号可以承载于同一频段的不同时隙。示例来说，当基站天线只包括一个收发通道时，基站天线也可以只具有一个天线端口，该天线端口连远端射频单元的一个射频收发端口。如此，基站天线可以通过其天线端口在某一时隙上接收所连接的射频收发端口发送的某一频段的发送信号，之后按照上述内容中的下行传输流程对发送信号进行移相馈电处理和滤波处理后，通过基站天线的辐射单元将处理后的发送信号辐射至空中。基站天线还可以通过其辐射单元在另一时隙上接收终端设备发送的同一频段的接收信号，之后按照上述内容中的上行传输流程对接收信号进行滤波处理和移相馈电处理后，通过基站天线的天线端口发送给远端射频单元。
在另一种可选地实施方式中，基站天线的一个收发通道可以用于处理多个频段的收发信号，在这种情况下，一个收发通道中的发送信号可以承载于多个频段的同一时隙，该收发通道中的接收信号可以承载于该多个频段的另一时隙。示例来说，当基站天线只包括一个收发通道时，基站天线可以同时具有一一对应的多个天线端口和多个信号收发端口，多个天线端口可以分别连接同一远端射频单元的多个射频收发端口，也可以分别连接不同远端射频单元的射频收发端口，一个射频收发端口对应一个频段。如此，基站天线可以通过其多个天线端口在某一时隙上接收所连接的多个射频收发端口发送的多个频段的发送信号，之后按照上述内容中的下行传输流程对多个频段的发送信号进行移相馈电处理和滤波处理后，通过基站天线的辐射单元将处理后的发送信号辐射至空中。基站天线还可以通过其辐射单元在另一时隙上接收终端设备发送的多个频段的接收信号，之后按照上述内容中的上行传输流程对多个频段的接收信号进行滤波处理和移相馈电处理后，通过基站天线的多个天线端口发送给多个远端射频单元或同一远端射频单元的不同射频收发端口。
一种具体方案设计中，图8示例性示出本申请实施例提供的另一种基站天线的结构示意图，如图8所示，在该示例中，信号处理单元可以包括第一合/分路器和M个信号收发端口，如TR 1、TR 2、……、TR M，M为大于或等于2的正整数。其中，第一合/分路器可以包括M个分路端(如C 1、C 2、……、C M)和一个合路端(C 0)，第一合/分路器的M个分路端C 1～C M分别连接M个信号收发端口TR 1～TR M，第一合/分路器的合路端C 0连接移相馈电网络的第一端A 1。在该设计中，M个信号收发端口TR 1～TR M分别对应M个频段。在下行传输时，第一合/分路器接收到来自M个信号收发端口TR 1～TR M的M个频段的发送信号之后，可以将这M个频段的发送信号合成一路后发送给移相馈电网络，之后由移相 馈电网络对合成的该路发送信号进行移相馈电处理后发送给滤波单元，滤波单元可以从该合路后的发送信号中将除M个信号收发端口TR 1～TR M所对应的M个频段以外的其它频段的信号(包括但不限于TDD***中的其它频段和卫星频段等)滤除，而仅保留M个信号收发端口TR 1～TR M所对应的M个频段的发送信号，之后将这M个频段的发送信号发送给天线阵列以进行辐射。在上行传输时，当滤波单元接收到来自天线阵列的接收信号后，滤波单元可以从该接收信号中将除M个信号收发端口TR 1～TR M所对应的M个频段以外的接收信号滤除，而仅保留M个信号收发端口TR 1～TR M所对应的M个频段的接收信号，之后将这M个频段的接收信号发送给移相馈电网络，由移相馈电网络对这M个频段的接收信号进行移相馈电处理后发送给第一合/分路器，第一合/分路器可以将该移相馈电后的接收信号分为M个频段分别对应的M路接收信号并分别发送给M个频段所对应的M个信号接收端口TR 1～TR M。
需要说明的是，当基站天线执行下行传输时，可能存在某个或某些信号收发端口未接收到发送信号，这种情况下，M个频段的发送信号中发送信号的数量可以小于M，如只有一个发送信号。当基站天线执行上行传输时，移相馈电后的接收信号中可能只存在某个或某些频段的接收信号，这种情况下，分路得到的M路接收信号中可能存在一路或多路接收信号为空，即不存在接收信号，或在该一路或者多路没有接收信号通过。
采用图8所示的基站天线，多个频段的收发信号可以共用同一移相馈电网络进行电调、共用同一滤波单元进行滤波、共用同一天线阵列进行辐射和接收，这种方式可以不用对每个频段的收发信号设置各自专用的移相馈电网络、滤波单元和天线阵列，从而能有效减少基站天线中所需部署的器件数量，节省基站天线的布局空间。且，一个天线阵列对应一个收发通道，该方案尽可能地在同一天线阵列上集成更多频段的收发信号，不仅能在减少收发通道数量的情况下实现对多个频段的信号的波束调整，还能通过天线阵列的复用减少天线阵列之间的相互干扰。
上述实施例介绍了基站天线仅包括一个信号处理单元的可能情况。本申请实施例中，基站天线中也可以包括多个信号处理单元，这多个信号处理单元的结构可以均与上述实施例所介绍的同一种信号处理单元相同，这多个信号处理单元中不同的信号处理单元的结构也可以与上述实施例所介绍的两种不同结构的信号处理单元所分别相同。下面以图7所示意的信号处理单元为例，示例性介绍包括多个信号处理单元的基站天线的可能结构：
图9示例性示出本申请实施例提供的又一种基站天线的结构示意图，如图9所示，该基站天线可以包括天线阵列、第二合/分路器和K个信号处理单元，如信号处理单元1、信号处理单元2、……、信号处理单元K，其中每个信号处理单元的结构都与图7所示出的信号处理单元的结构相同，K个信号处理单元可以分别对应K个频段，K为大于或等于2的正整数。在这种情况下，第二合/分路器可以包括K个分路端(如Z 1、Z 2、……、Z K)和一个合路端Z 0，K个信号处理单元所对应的K个滤波单元(如滤波单元1、滤波单元2、……、滤波单元K)的第二端(如P 12、P 22、……、P K2)分别连接第二合/分路器的K个分路端Z 1～Z K，第二合/分路器的合路端Z 0连接天线阵列。当下行传输时，第二合/分路器在接收到来自K个滤波单元的滤波处理后的K个频段的发送信号后，可以将这滤波处理后的K个频段的发送信号合成一路后发送给天线阵列以进行辐射。其中，滤波处理后的K个频段的发送信号中发送信号的数量可以小于K，如存在某个或某些频段所对应的信号处理单元未接收到发送信号。当上行传输时，第二合/分路器在接收到来自天线阵列的接收信 号后，可以将该接收信号分为K个频段分别对应的K路接收信号并分别发送给K个滤波单元，由K个滤波单元分别按照自己所在的信号处理单元对应的频段对所接收到的接收信号进行滤波处理。其中，分路得到的K路接收信号中接收信号的数量可能小于K，如第二合/分路器接收到的接收信号中不存在某一频段或某些频段的信号，这种情况下，第二合/分路器可以不向这些不存在的频段所对应的滤波单元发送接收信号。
采用如图9所示的基站天线，通过为各个频段的收发信号分别设置各自对应的滤波器，不仅能针对于不同的频段设置不同的滤波规则，方便网络优化设备针对某个频段的滤波操作进行优化，还能通过设置在每个通信***中的滤波器抑制每个通信***中的非线性器件所产生的非线性干扰，以在提升用户体验的基础上实现各频段所对应的通信***在同一收发通道中的共存。且，该设计还对各个频段的收发信号设置各自专用的移相馈电网络，因此每个频段的收发信号还能独自进行移相馈电，有助于灵活调整各个频段的相位。更进一步的，该设计通过同一天线阵列辐射或接收多个频段的收发信号，不仅能减少基站天线所占用的布局空间，还能通过更少的收发通道实现更强的波束覆盖能力，以最大化利用天面口径。如此，即使是在需要快速切换动态波束的场景中，该种基站天线也能通过单独的移相馈电尽量增大天线增益，以精准指向用户，有效提升基站天线的网络性能。
应理解，图9所示意的任一信号处理单元也可以替换为图8所示意的信号处理单元，通过简单的替换操作所得到的基站天线的任意方案都在本申请的保护范围内，本申请对此不再一一介绍。
现继续在上述实施例中图7所示意的基站天线对应的技术方案的基础上，进一步介绍移相馈电网络的结构。需要说明的是，实施例二只是以图7的基站天线架构为例介绍移相馈电网络的结构，该信号馈电网络的结构同样适用于上述内容所示出的任一基站天线中的移相馈电网络。
【实施例二】
本申请实施例中，移相馈电网络可以是指能实现移相馈电功能的任意网络。如，移相馈电网络中可以包括移相器，或者还可以包括功率分配器。其中，移相器的种类可以为数字移相器，也可以为模拟移相器，具体不作限定。下面示例性以移相馈电网络包括数字移相器为例介绍两种移相馈电网络的可能结构。其中，数字移相器是一种不连续的移相装置，内部包括控制相位变化的线路及相关射频通路，通过该线路和相关射频通路能实现恒定的相位偏移功能，如至少能在毫秒级别内完成相位的切换。数字移相器可以通过微波开关方式实现，也可以通过其它具有恒定相位差功能的器件实现，具体不作限定。
结构一
图10示例性示出本申请实施例提供的又一种基站天线的结构示意图，如图10所示，在该示例中，移相馈电网络可以包括数字移相器(即第一数字移相器)，滤波单元可以包括滤波器。其中，数字移相器的第一端对应移相馈电网络的第一端A 1，如数字移相器的第一端即为移相馈电网络的第一端A 1，或者数字移相器的第一端通过线路连接移相馈电网络的第一端A 1。数字移相器的第二端对应移相馈电网络的第二端A 2，如数字移相器的第二端即为移相馈电网络的第二端A 2，或者数字移相器的第二端通过线路连接移相馈电网络的第二端A 2。相应地，滤波器的第一端对应滤波单元的第一端B 1，如滤波器的第一端即为滤波单元的第一端B 1，或者滤波器的第一端通过线路连接滤波单元的第一端B 1。滤波器 的第二端对应滤波单元的第二端B 2，如滤波器的第二端即为滤波单元的第二端B 2，或者滤波器的第二端通过线路连接滤波单元的第二端B 2。在下行传输时，数字移相器可以将来自信号收发端口TR的发送信号的相位处理为目标相位后发送给滤波器。虽然数字移相器在改变信号相位的过程中，不可避免地会产生带外干扰的问题，但是数字移相器之后级联有滤波器，滤波器可以从目标相位的发送信号中滤除除信号收发端口TR所对应的频段的发送信号以外的其它频段的信号，而只保留信号收发端口TR所对应的频段的发送信号，以抑制数字移相器内部所产生的干扰。之后，滤波器将该频段的发送信号发送给天线阵列以进行辐射。在上行传输时，滤波器可以从来自天线阵列的接收信号中滤除除信号收发端口TR所对应的频段的接收信号以外的其它频段的信号，而只保留信号收发端口TR所对应的频段的接收信号，以使当前通信***中的信号更为纯净，进而降低当前通信***中的信号对其它当前通信***中的信号的干扰影响。之后，滤波器可以将该频段的接收信号发送给数字移相器，由数字移相器将所接收到的滤波处理后的接收信号的相位处理为目标相位后发送给信号收发端口TR。如此，通过滤波器对当前通信***中的信号进行过滤，再通过数字移相器改变接收天线的方向图，能使上行信号近乎无损的通过滤波器和数字移相器馈送至远端射频单元中。
在一种可选地实施方式中，数字移相器可以通过微波开关方式来实现移相。继续参照图10所示，在该方式下，基站天线中还可以包括控制接口和远程控制单元(或控制单元)，数字移相器中还可以设置开关控制电路C，开关控制电路C的控制端可以通过射频传输线连接远程控制单元的输出端，远程控制单元的输入端可以通过射频传输线连接控制接口。控制接口是基站天线与远端射频单元之间用于数据交换的接口，通常用来承载驱动电压以及驱动电流。在需要调整数字移相器的移相参数时，控制接口还可以接收外部输入的移相控制信号并发送给远程控制单元，远程控制单元解析该移相控制信号确定数字移相器对应的目标移相参数，之后根据目标移相参数向开关控制电路C输入驱动电压和控制流(如数字控制流)，数字移相器在开关控制电路C所接收到的驱动电压的作用下，按照开关控制电路C接收到的控制流所指示的目标移相参数进行移相。其中，驱动电压可以采用天线接口标准组织(antenna interface standard organization，AISG)提供的电压，或者也可以采用其它标准协议所提供的电压。
采用图10所示的基站天线，通过设置数字移相器，能对远端射频单元发送过来的下行模拟信号或辐射单元接收到的上行模拟信号进行模拟域上的相位调节(即模拟波束赋形)，该种调节方式无机械传动，有助于实现对收发信号的快速移相。且，该模拟域上的相位调节还能联合基带单元侧的数字波束赋形实现HBF，有助于进一步提高基站设备波束赋形的精度和效率。
结构二
图11示例性示出本申请实施例提供的又一种基站天线的结构示意图，如图11所示，天线阵列中的多个辐射单元可以被划分为N组辐射单元，如辐射单元组1、辐射单元组2、……、辐射单元组N，N为大于或等于2的整数。在这种情况下，滤波单元可以包括N个第一端(如B 11、B 12、……、B 1N)和N个第二端(如B 21、B 22、……、B 2N)，移相馈电网络可以包括功率分配器和N个数字移相器(即第二数字移相器)，如数字移相器1、数字移相器2、……、数字移相器N。其中，功率分配器可以包括一个第一端(E 0)和N个第二端，如E 1、E 2、……、E N。N个数字移相器中的每个数字移相器可以包括一个第一端 和一个第二端，如数字移相器1包括第一端F 11和第二端F 12，数字移相器2包括第一端F 21和第二端F 22，……，数字移相器N包括第一端F N1和第二端F N2。其中，功率分配器的第一端E 0对应移相馈电网络的第一端A 1(如功率分配器的第一端E 0即为移相馈电网络的第一端A 1，或者功率分配器的第一端E 0通过线路连接移相馈电网络的第一端A 1)，功率分配器的N个第二端E 1～E N分别连接N个数字移相器的N个第一端F 11～F N1，N个数字移相器的N个第二端F 12～F N2分别连接滤波单元的N个第一端B 11～B 1N，滤波单元的N个第二端B 21～B 2N分别连接N组辐射单元。
在上述结构二中，当下行传输时，功率分配器在接收到来自信号收发端口TR的发送信号后，可以按照预配置的权重将该发送信号分配为N个发送子信号后发送给N个数字移相器，N个数字移相器可以分别对所接收到的功率分配后的N个发送子信号进行移相并发送给滤波单元，滤波单元分别按照功率分配器分配得到的N个链路各自对应的频段对这N个发送子信号进行滤波处理得到N个滤波处理后的发送子信号，之后将这N个滤波处理后的发送子信号分别发送给N组辐射单元，由这N组辐射单元分别辐射出去。其中，预配置的权重可以由本领域技术人员根据需要预配置在功率分配器中，如可以为等功分的，也可以是不等功分的。假设在一种不等功分的情况下，预配置的权重对应为0.3、0.5和0.2，则功率分配器可以按照这三个权重分配发送信号的功率得到发送子信号1、发送子信号2和发送子信号3，发送子信号1的功率占发送信号总功率的30％，发送子信号2的功率占发送信号总功率的50％，发送子信号3的功率占发送信号总功率的20％。
在上述结构二中，当上行传输时，滤波单元在接收到来自N组辐射单元的N个接收信号后，可以分别按照功率分配器分配得到的N个链路各自对应的频段对这N个接收进行滤波处理得到N个滤波处理后的接收信号，之后将这N个滤波处理后的接收信号分别发送给N个数字移相器。N个数字移相器可以分别对各自接收到的N个接收信号进行移相处理并发送给功率分配器。功率分配器可以按照预配置的权重对移相处理后的N个接收信号进行加权并发送给信号收发端口TR。假设预配置的权重仍为0.3、0.5和0.2，则功率分配器接收到接收信号1、接收信号2和接收信号3之后，可以按照0.3、0.5和0.2的权重加权合并接收信号1的功率、接收信号2的功率和接收信号3的功率，以得到加权后的接收信号。
采用图11所示意的基站天线，通过设置功率分配器对发送信号进行功率分配或对多个接收信号进行加权，能够分为多条链路并行地传输发送信号和接收信号，以提高收发信号的传输效率。且，通过设置N个数字移相器分别对N个发送子信号或N个接收信号进行移相处理，不仅能更灵活且更精细地改变天线阵列辐射发送信号或接收接收信号的波束辐射方向，还能通过N个相位的综合调节来实现对波束的调整，这种调节方式偏差更小，有助于提高波束调节的精度。如此，即使是在收发通道数量一定的情况下，该方式也能通过功率分配器的功率分配功能和多个数字移相器的移相功能提升基站天线的波束扫描能力，实现波束的动态调整，提升基站天线的网络性能和用户体验。此外，通过数字移相器在模拟域上的相位调节联合基带单元在数字域上的相位调节，还能一起实现混合波束赋形，该方式有助于提高波束切换的速度，有效提升基站设备的网络性能和用户体验。
在一种可选地实施方式中，继续参照图11所示，数字移相器1至数字移相器N可以通过微波开关方式来实现移相。在该方式下，基站天线中还可以包括控制接口和远程控制单元，数字移相器1至数字移相器N的每个数字移相器中还可以设置开关控制电路(如数字移相器1中设置开关控制电路C1，数字移相器2中设置开关控制电路C2，……、数字 移相器N中设置开关控制电路CN)，各数字移相器中的开关控制电路的控制端(即开关控制电路C1的控制端、开关控制电路C2的控制端、……、开关控制电路CN的控制端)均可以连接远程控制单元的输出端，远程控制单元的输入端可以连接控制接口。在需要调整某一移相器的移相参数时，控制接口可以将外部输入的移相控制信号发送给远程控制单元，远程控制单元解析该移相控制信号确定待调整的目标数字移相器和所对应的目标移相参数，之后可以根据目标移相参数向待调整的目标数字移相器中设置的开关控制电路输入驱动电压和控制流(如数字控制流)，使该目标数字移相器在驱动电压的作用下，按照控制流所指示的目标移相参数进行移相。
上述结构二中的方案实际上是通过功率分配器和N个数字移相器实现一个输入N个输出、或N个输入一个输出，这只是移相馈电网络的一种可能结构。应理解，只要能够实现一个输入N个输出、或N个输入一个输出的移相馈电网络，都在本申请的保护范围内，本申请对此不再一一赘述。
在一种可选地设计中，数字移相器和其上设置的开关控制电路可以放置在天线阵列的金属反射板的背面。如此，通过将各数字移相器与辐射单元分散部署在金属反射板的两面，有助于利用金属反射板的隔离作用减小移相操作对辐射单元的影响。
在一种可选地设计中，数字移相器和其上设置的开关控制电路可以集成在一块印刷电路板(printed circuit board，PCB)上，如此能缩短数字移相器和其上设置的开关控制电路之间的距离，使开关控制电路的控制指令更快地传输至数字移相器，以提高数字移相的控制效率。或者，在另一种可选地设计中，数字移相器和其上设置的开关控制电路也可根据需要独立设计，本申请对此不作具体限定。
在一种可选地设计中，信号处理单元中的任意相邻部件可以设置为一体化设计、跳转片连接或射频线缆连接，或者也可以根据需要设置为其它连接方式。其中，任意相邻部件可以是指功率分配器与N个数字移相器，也可以是指N个数字移相器与滤波单元，还可以是指功率分配器、N个数字移相器和滤波单元。当设置为一体化设计或跳转片连接时，信号能直接在相邻部件之间传输，而不需要通过射频线缆进行传输，这不仅有助于减少射频线缆的数量，降低成本，还能降低插损，提高信号流传输的速度。
在一种可选地设计中，功率分配器或滤波器可以采用微带线的方式实现，也可以采用悬置带线的方式实现，以有效降低插损。当然，也可根据需要采用其他实现形式，如一体化设计。
应理解，上述实施例二仅是以移相器为数字移相器为例介绍移相馈电网络的可能结构。本申请并不限定移相器的种类、形式和实现方式。如，不同信号处理单元中的移相器可以是相同的类型，也可以是不同的类型，本申请对此也不作限定。
现继续在上述实施例中图11所示意的基站天线对应的技术方案的基础上，进一步介绍滤波单元和天线阵列的结构。需要说明的是，实施例三只是以图11的基站天线架构为例介绍滤波单元和天线阵列的结构，该滤波单元和天线阵列的结构同样适用于上述内容所示出的任一基站天线中的滤波单元和天线阵列。
【实施例三】
图12示例性示出本申请实施例提供的又一种基站天线的结构示意图，如图12所示，在该示例中，滤波单元可以包括N个滤波器，如滤波器1、滤波器2、……、滤波器N，N 个滤波器中的每个滤波器都可以包括一个第一端和一个第二端，如滤波器1包括第一端H 11和第二端H 21，滤波器2包括第一端H 12和第二端H 22，……，滤波器N包括第一端H 1N和第二端H 2N。N个滤波器的N个第一端H 11～H 1N分别对应滤波单元的N个第一端(如图11所示意出的B 11～B 1N，如N个滤波器的N个第一端H 11～H 1N即为滤波单元的N个第一端B 11～B 1N，或者N个滤波器的N个第一端H 11～H 1N分别通过线路连接滤波单元的N个第一端B 11～B 1N)，N个滤波器的N个第二端H 21～H 2N分别对应滤波单元的N个第二端(如图11所示意出的B 21～B 2N，如N个滤波器的N个第二端H 21～H 2N即为滤波单元的N个第二端B 21～B 2N，或者N个滤波器的N个第二端H 21～H 2N分别通过线路连接滤波单元的N个第二端B 21～B 2N)。在这种情况下，N个数字移相器中的任一数字移相器可以将移相处理后的发送子信号发送给所连接的滤波器，N个滤波器中的任一滤波器可以对所接收到的移相处理后的发送子信号进行滤波处理后发送给所连接的一组辐射单元。或者，N个滤波器中的任一滤波器可以对来自所连接的一组辐射单元的接收信号进行滤波处理后发送给所连接的数字移相器，N个数字移相器中的任一数字移相器可以将所接收到的滤波处理后的接收信号进行移相处理后发送给功率分配器。通过在同一收发通道的各个传输链路上分别设置滤波器，能使各个传输链路分别使用各自的滤波器对各自传输的信号进行滤波处理，该方式能更有针对性地抑制每条传输链路上的非线性器件所产生的非线性干扰，精准地提高每个传输链路上传输的信号质量，最大化地保护接收机。
在一种可选地实施方式中，继续参照图12所示，N组辐射单元中的每组辐射单元都可以包括多个辐射单元(如图12中的每个图形“×”都为一个辐射单元)。这种情况下，天线阵列还可以包括与N组辐射单元(或N个滤波器)分别对应的N个功分器(即功率分配器的简称)，如功分器1、功分器2、……、功分器N。其中，N个功分器中的每个功分器均可以包括一个第一端和多个第二端，第二端的数量与功分器所对应的一组辐射单元中包括的辐射单元的数量相同。每个功分器的第一端可以连接所对应的滤波器的第二端，每个功分器的多个第二端可以分别连接所对应的一组辐射单元中包括的多个辐射单元。如图12所示，假设辐射单元组1至辐射单元组N分别包括X 1、X 2、……、X N个辐射单元(X 1、X 2、……、X N为正整数)，则功分器1可以包括第一端G 1和X 1个第二端11、12、……、1X 1，功分器1的第一端G 1连接滤波器1的第二端H 12，功分器1的第二端11～1X 1分别连接所对应的X 1个辐射单元；功分器2可以包括第一端G 2和X 2个第二端21、22、……、2X 2，功分器2的第一端G 2连接滤波器2的第二端H 22，功分器2的第二端21～2X 2分别连接所对应的X 2个辐射单元；……；功分器N可以包括第一端G N和X N个第二端N1、N2、……、NX N，功分器N的第一端G N连接滤波器N的第二端H N2，功分器N的第二端N1～NX 1分别连接所对应的X N个辐射单元。
在该实施方式中，当下行传输时，N个滤波器中的任一滤波器可以将滤波处理后的发送子信号发送给所连接的功分器。N个功分器中的任一功分器可以对所接收到的滤波处理后的发送子信号进行功率分配以得到多个发送子信号，之后将多个发送子信号馈入所对应的一组辐射单元中的多个辐射单元，通过多个辐射单元分别辐射多个发送子信号。当上行传输时，N个功分器中的任一功分器接收到来自所连接的多个辐射单元的多个接收信号后，可以对接收到的多个接收信号进行加权并发送给所连接的滤波器。N个滤波器中的任一滤波器接收到所连接的功分器发送的接收信号之后，可以对该接收信号进行滤波处理，并可以将滤波处理后的接收信号发送给所连接的数字移相器。如此，该基站天线不仅能通过信 号处理单元中的功率分配器实现收发信号的并行传输，还能通过天线阵列中设置的功分器实现辐射单元的并行收发操作，有效提高基站天线的信号处理效率。
本申请实施例中，由于功率分配器设置于基站天线与远端射频单元之间，属于更靠近基带单元的器件，因此功率分配器也可以称为前置功率分配器。功分器1至功分器N设置于天线阵列与终端设备之间，属于远离基带处理单元的器件，因此功分器1至功分器N也可以称为后置功分器1至后置功分器N。
需要说明的是，上述只是以滤波器设置在数字移相器和功分器之间为例介绍信号处理单元的一种可能设置方式，本申请实施例并不限定数字移相器和滤波器在信号处理单元中的设置顺序，例如数字移相器和滤波器可以按照上述内容所介绍的数字移相器、滤波器和功分器的顺序依次设置，也可以按照滤波器、数字移相器和功分器的顺序依次设置，还可以部分链路按照数字移相器、滤波器和功分器的顺序依次设置，另一部分链路按照滤波器、数字移相器和功分器的顺序依次设置，等等。
本申请实施例中，当信号处理单元包括功率分配器、数字移相器和滤波器时，功率分配器、数字移相器和滤波器可以设置在同一个物理单元上，也可以分别设置在不同的物理单元上，还可以以部分部件组合在一个物理单元、部分部件单独设置的方式进行任意设置，本申请对此也不作限定。且，上述实施例均是以滤波单元设置在信号处理单元内部为例进行介绍，在实际操作中，滤波单元也可以设置在信号处理单元的外部，本申请对此也不作限定。
需要说明的是，本申请中的各个实施例还可以相互结合以形成新的实施例。例如：
图13示例性示出本申请实施例所对应的又一种基站天线的结构示意图，如图13所示，该实施例中的基站天线为结合图9所示意的基站天线和图10所示意的基站天线得到的新的基站天线。在该示例中，基站天线可以包括天线阵列、第二合/分路器和K个信号处理单元，如信号处理单元1、信号处理单元2、……、信号处理单元K，其中每个信号处理单元中的移相馈电网络可以包括数字移相器，如信号处理单元1中的移相馈电网络1包括数字移相器1，信号处理单元2中的移相馈电网络2包括数字移相器2，……，信号处理单元K中的移相馈电网络K包括数字移相器K。每个数字移相器的第一端对应所在的移相馈电网络的第一端，每个数字移相器的第二端对应所在的移相馈电网络的第二端。数字移相器1～数字移相器K中分别设置有开关控制电路C1～CK，开关控制电路C1～CK的控制端分别连接远程控制单元的输出端，远程控制单元的输入端连接控制接口。在该示例中，基站天线可以通过远程控制单元调节各数字移相器的移相参数，以使各发送信号实现不同的相位，进而可以通过第二合/分路器将各发送信号合为一路后通过功分器馈至对应的辐射单元。基站天线还可以通过功分器将多个辐射单元的接收信号合为一路并发送给第二合/分路器，由第二合/分路器将接收信号分为多路接收子信号后发送给多个数字移相器，远程控制单元调节各数字移相器的移相参数，使多路接收子信号实现不同的相位。
示例性地，本申请实施例除了可以在移相器和功分器之间设置滤波器之外，还可以在移相器和信号收发端口之间设置另一滤波器，如图2所示。该种设置方式还能在将远端射频单元传输过来的发送信号发送到移相器之前先滤除该发送信号中的杂质，如此能尽量使移相器只对有用信号进行移相馈电而不对无用的带外干扰信号进行移相馈电，以实现节约基站天线的处理资源的目的。且，该方式还能在将移相器移相处理后的接收信号发送到远端射频单元之前先滤除该接收信号中的杂质，如此不仅能使远端射频单元只对有用信号进 行后续处理，以节约远端射频单元的处理资源，还能降低移相器所产生的非线性干扰，提高传输给远端射频单元的接收信号的质量。通过两次滤波操作，能进一步抑制基站天线中的非线性干扰和带外干扰。
此外，图2所示意的在移相器和信号收发端口之间设置合/分路器的方案对应为图8所示意的基站天线，图2所示意的在信号收发端口和天线阵列之间设置滤波器和移相器的方案对应为图7所示意的基站天线。应理解，信号处理单元中除了可以设置图2所示意的部件以外，还可以设置其它部件，具体不作限定。
需要说明的是，本申请的上述实施例仅是以一个天线为例介绍基站天线的可能结构。在实际应用中，基站天线中也可以包括多个天线，多个天线中可以存在一个或多个天线使用本申请中的方案来实现滤波处理和移相处理，本申请对此不再进行介绍。
应理解，本申请上述实施例中的各个部件均是指功能器件，本申请并不限定这些功能部件的具体实现方式。
基于相同的发明构思，本申请实施例还提供一种基站设备，包括本申请实施例提供的基站天线，以及包括一个或多个收发信机，其中，一个或多个收发信机可以分别与基站天线中的多个天线端口一一连接。
示例性的，基站设备中的收发信机可以为远端射频单元。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line，DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，高密度数字视频光盘(digital video disc，DVD))、或者半导体介质(例如，固态硬盘(solid state disc，SSD))等。
在本说明书中使用的术语“部件”、“模块”、“***”等用于表示计算机相关的实体、硬件、固件、硬件和软件的组合、软件、或执行中的软件。例如，部件可以是但不限于，在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、执行线程、程序和/或计算机。通过图示，在计算设备上运行的应用和计算设备都可以是部件。一个或多个部件可驻留在进程和/或执行线程中，部件可位于一个计算机上和/或分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些部件可从在上面存储有各种数据结构的各种计算机可读介质执行。部件可例如根据具有一个或多个数据分组(例如来自与本地***、分布式***和/或网络间的另一部件交互的二个部件的数据，例如通过信号与其它***交互的互联网)的信号通过本地和/或远程进程来通信。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)和步骤(step)，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬 件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
尽管已描述了本申请中一些可能的实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括本申请实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

  1. 一种基站天线，其特征在于，包括信号处理单元和天线阵列；所述信号处理单元包括信号收发端口、移相馈电网络和滤波单元，所述信号收发端口连接所述移相馈电网络的第一端，所述移相馈电网络的第二端连接所述滤波单元的第一端，所述滤波单元的第二端连接所述天线阵列；
    所述移相馈电网络，用于对来自所述信号收发端口的发送信号进行移相馈电后发送给所述滤波单元，或，对来自所述滤波单元的滤波处理后的接收信号进行移相馈电后发送给所述信号收发端口；
    所述滤波单元，用于对移相馈电后的所述发送信号进行滤波处理后发送给所述天线阵列，或，对来自所述天线阵列的接收信号进行滤波处理后发送给所述移相馈电网络；
    所述天线阵列，用于辐射滤波处理后的所述发送信号，或，接收所述接收信号并发送给所述滤波单元。
  2. 如权利要求1所述的基站天线，其特征在于，所述发送信号和所述接收信号承载于同一频段。
  3. 如权利要求1或2所述的基站天线，其特征在于，所述信号处理单元包括M个信号收发端口和第一合/分路器，M为大于或等于2的正整数；所述第一合/分路器包括M个分路端和合路端，所述第一合/分路器的M个分路端分别连接所述M个信号收发端口，所述第一合/分路器的合路端连接所述移相馈电网络的第一端；
    所述第一合/分路器，用于将来自所述M个信号收发端口的M个发送信号合为一路后发送给所述移相馈电网络，或，将移相馈电后的所述接收信号分为M路后分别发送给所述M个信号收发端口。
  4. 如权利要求1至3中任一项所述的基站天线，其特征在于，所述基站天线包括K个信号处理单元和第二合/分路器，K为大于或等于2的正整数；所述第二合/分路器包括K个分路端和合路端，所述K个信号处理单元对应的K个滤波单元的第二端分别连接所述第二合/分路器的K个分路端，所述第二合/分路器的合路端连接所述天线阵列；
    所述第二合/分路器，用于将所述K个滤波单元发送的滤波处理后的K个发送信号合为一路后发送给所述天线阵列，或，将所述接收信号分为K路后分别发送给所述K个滤波单元。
  5. 如权利要求1至4中任一项所述的基站天线，其特征在于，所述移相馈电网络包括第一数字移相器，所述第一数字移相器的第一端对应所述移相馈电网络的第一端，所述第一数字移相器的第二端对应所述移相馈电网络的第二端；
    所述第一数字移相器，用于对所述发送信号进行移相馈电后发送给所述滤波单元，或，对滤波处理后的所述接收信号进行移相馈电后发送给所述信号收发端口。
  6. 如权利要求1至4中任一项所述的基站天线，其特征在于，所述移相馈电网络包括功率分配器和N个第二数字移相器，N为大于或等于2的正整数；所述功率分配器包括第一端和N个第二端，所述功率分配器的第一端对应所述移相馈电网络的第一端，所述功率分配器的N个第二端分别连接所述N个第二数字移相器的第一端，所述N个第二数字移相器的第二端连接所述滤波单元；
    所述功率分配器，用于将所述发送信号分配为N个发送子信号后分别发送给所述N个 第二数字移相器，或，对来自所述N个第二数字移相器的移相后的N个接收信号进行加权后发送给所述信号收发端口；
    所述N个第二数字移相器，用于对功率分配后的所述N个发送子信号进行移相后发送给所述滤波单元，或，对来自所述滤波单元的滤波后的N个接收信号进行移相处理后发送给所述功率分配器。
  7. 如权利要求6所述的基站天线，其特征在于，所述滤波单元包括N个滤波器，所述天线阵列包括N组辐射单元；所述N个滤波器的第一端分别连接所述N个第二数字移相器的第二端，所述N个滤波器的第二端分别连接所述N组辐射单元；
    所述N个第二数字移相器，用于对功率分配后的所述N个发送子信号进行移相处理后分别发送给所述N个滤波器，或，对来自所述N个滤波器的滤波处理后的N个接收信号进行移相后发送给所述功率分配器；
    所述N个滤波器，用于对移相处理后的所述N个发送子信号进行滤波处理后发送给所述N组辐射单元，或，对来自所述N组辐射单元的N个接收信号进行滤波处理后发送给所述N个第二数字移相器；
    所述N组辐射单元，用于分别辐射滤波处理后的所述N个发送子信号，或，将所述N个接收信号分别发送给所述N个滤波器。
  8. 如权利要求5至7中任一项所述的基站天线，其特征在于，所述基站天线还包括控制单元和控制接口；所述控制单元的输入端连接所述控制接口，所述控制单元的输出端连接数字移相器；所述数字移相器为所述第一数字移相器或N个所述第二数字移相器；
    所述控制单元，用于根据来自所述控制接口的移相控制信号向所述数字移相器发送移相控制指令；
    所述数字移相器，用于按照所述移相控制指令调整发送信号或接收信号的相位。
  9. 一种基站设备，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一所述的基站天线以及一个或多个收发信机；
    所述一个或多个收发信机与所述基站天线连接。
  10. 如权利要求9所述的基站设备，其特征在于，所述收发信机为远端射频单元。
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