CN1457205A - 天线阵多阵元信号馈电的复用传送方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭露了一种用于移动通信基站到天线阵的多阵元信号馈电的复用传送方法和装置，该方法采用介质复用技术，利用较少的馈线进行多路信号传送，从而达到减少天线阵馈电***的复杂度，降低天线阵馈电***成本的目的，具体来说，就是先将要传输到每个阵元的信号，在基带或中频或射频采用时分复用或频分复用或码分复用的方式，经调制形成合成信号，将合成信号用一根或少数几根传输介质，如电缆或光缆送到天线的安装位置，再经过解调恢复多阵元信号。针对此多阵元的信号，还需利用相干载波进行调制或变频，形成最后馈送到天线阵各阵元的射频信号。本发明的装置包括：一载波/时钟提取装置、一多路复用装置、一载波/时钟恢复装置、一功分器。

Description

天线阵多阵元信号馈电的复用传送方法及装置

技术领域

本发明涉及一种传输介质的复用方法及装置，特别是一种用于移动通信基站到智能天线***天线阵的多阵元信号馈电的复用传送方法及装置。

背景技术

在移动通信领域中，智能天线技术是指采用阵列天线及时空信号处理技术，充分利用移动用户的空间方位信息来提高移动通信的传输质量及***容量的信号处理技术。智能天线技术对***性能的提升在一定程度上取决于所使用阵元的数量。对于用户的高密度区往往会在每个扇区都使用天线阵，这时对于同一个安装地点，从机房到天线之间的连接馈线就会很多。

图1表示的是现有技术中智能天线***的信号馈送方法，为在基站***1和具有M个阵元4的天线阵3和之间传送馈电信号，现有的处理方法都是将每个阵元4所需的信号分别通过各自的馈线2由基站送到天线口，为此必须使用数量不少于M的馈线2。当天线阵3所使用的阵元4较多时，馈线2的数量也相应增加，这增加了工程安装的难度，并且增大了天线阵馈电***的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种介质复用的传输方法和相应的介质复用装置，实现以较少的传输介质进行多路的信号传送，从而减少了为安装多个天线阵阵元馈送信号所需的馈线数量，降低了在天线阵阵元数量较多情况下的安装难度及天线阵馈电***的成本。

为了实现上述目的，本发明提供一种天线阵多阵元信号馈电的复用传送方法，使用少于天线阵阵元数量的传输介质在基站至该天线阵的各阵元之间上传/下传多路信号，它包括一上传步骤和一下传步骤。其中上传步骤包括：(1)采用复用技术将需要给该天线阵各阵元馈送的信号进行叠加，生成一合成信号；(2)将所述合成信号经所述传输介质馈送到所述天线阵在室外的安装位置；(3)针对相应的复用方式，馈送/生成相应的解复用的辅助信号；(4)除馈送的所述合成信号及所述解复用的辅助信号外，针对所述合成信号的类型，馈送一本振信号，经功分器形成多路相干的本振，用于对该多个阵元的信号进行变频，生成各天线阵元所需的相干馈电信号；其下传步骤与上述步骤方向相反。

为了实现上述目的，本发明提供的天线阵多阵元信号馈电的复用传送方法中的复用技术为频分、码分或时分复用技术。

为了实现上述目的，本发明提供的天线阵多阵元信号馈电的复用传送方法中，当合成信号类型为中频信号时，馈送的本振信号为一射频本振信号。

为了实现上述目的，本发明提供的天线阵多阵元信号馈电的复用传送方法中，当合成信号类型为基带信号时，馈送的本振信号为一射频本振信号和一中频本振信号。

为了实现上述目的，本发明提供的天线阵多阵元信号馈电的复用传送方法中对于频分复用方式，馈送的辅助信号为一相干载频信号。

为了实现上述目的，本发明提供的天线阵多阵元信号馈电的复用传送方法中对于时分复用方式，馈送的辅助信号为一时间脉冲信号。

为了实现上述目的，本发明提供的天线阵多阵元信号馈电的复用传送方法中对于码分复用方式，馈送的辅助信号为一同步信号。

为了实现上述目的，本发明提供的天线阵多阵元信号馈电的复用传送方法中对于码分复用方式，不馈送辅助信号，而利用m序列扰码特性，在解复用端以从m序列中恢复同步的方式生成解复用的辅助信号。

为了实现上述目的，本发明提供的天线阵多阵元信号馈电的复用传送方法中的传输介质为电缆或光缆。

为实现上述目的，本发明提供的一种天线阵多阵元信号馈电的复用传送装置，使用少于天线阵阵元数量的传输介质在基站至该天线阵的各阵元之间上传/下传多路信号，包括：一载波/时钟提取装置，用于提供一本振信号；一多路复用装置，用于采用复用技术将需要给该天线阵各阵元馈送的信号进行叠加，生成一合成信号，针对相应的复用方式，馈送相应的解复用的辅助信号；一载波/时钟恢复装置，用于恢复该本振信号；一功分器，将该载波/时钟恢复装置恢复得到的本振信号产生出多路相干的本振；一多路解复用装置，使用该多路相干的本振对所述合成信号进行解复用而生成各天线阵元所需的相干馈电信号。

为进一步解释本发明的目的、特征和优点，以下通过较佳实施例并配合附图进行详细说明。

附图说明

图1是现有技术中智能天线***的信号馈送方法；

图2是采用复用馈电装置的天线阵馈电示意图；

图3是天线阵的复用馈电装置；

图4是采用频分复用方式的复用解复用示意图；

图5是采用时分复用方式的复用解复用示意图；

图6是采用码分复用方式的复用解复用示意图；

图7是频分复用实施例示意图。

具体实施方式

本发明所揭露的方法是通过采用复用的方式，实现利用较少的传输介质进行多路的信号传送。

在图2中，揭示本发明所使用的复用方式传输的天线阵馈电***，通过使用介质复用技术，可在基站***1和具有M个阵元4的天线阵3之间利用总数少于M的连接馈线2传输由基站***1传至多阵元4的多路信号6或由多阵元4传至基站***1的多路信号7。

以从基站***1将多路信号6传至天线阵3的各阵元4的上传过程为例，先将要从基站***1传输到每个阵元4的信号6，在适当频段采用复用方式，经多路复用/解复用器5(在上传过程中是作为复用器使用)调制形成一合成信号，将该合成信号用一根或少数几根馈线2送到天线的安装位置，再经过多路复用/解复用器5’(在上传过程中是作为解复用器使用)解调恢复为多阵元信号6’，馈送至各阵元4。

对于天线阵3各阵元4接收到的信号，可采用类似复用方式经总数少于M的馈线2下传至基站***1。不同之处仅在于多路复用/解复用器5和5’的功能对换并且信号的传输方向相反。

在本实施例中，本发明的适当频段视信号的类型可以是基带、或中频、或射频，其复用方式可以是时分复用、或频分复用、或码分复用的方式，其馈线可以是电缆或光缆或其它介质。

由于在复用/解复用器之间要使用相同的本振信号和参考信号进行多路信号的调制/解调制，因此对于变化的本振信号和参考信号，在传输经调制的信号的同时，须由复用器将相应的参考信号作为辅助信号、以及本振信号馈送给解复用器用于解调制。

例如，对于频分复用，馈送解频分复用的相干载频信号；对于时分复用，馈送解时分复用的时间脉冲信号；对于码分复用，可以馈送同步信号，也可以利用m序列扰码的特性，直接在解复用端从m序列中恢复同步。

针对合成信号的类型，馈送本振信号的方式可以是：如果合成信号为中频信号，则只需馈送射频本振，如果合成信号为基带信号，还需馈送中频信号。馈送的中频或射频本振信号，需经功分器形成多路相干的本振，用于对多个阵元的信号进行变频，生成各天线阵元所需的相干馈电信号。

上述对要经天线阵发送的信号实现复用上传的方式可概括为以下步骤：

(1)采用时分或频分或码分技术，将需要给天线阵各阵元馈送的信号进行叠加，生成合成信号。

(2)将合成信号经少量的传输介质，如电缆、光缆等馈送到天线的安装位置。

(3)针对不同的复用方式，为解复用方便，馈送相应的解复用的辅助信号。例如，对于频分复用，馈送解频分复用的相干载频信号；对于时分复用，馈送解时分复用的时间脉冲信号；对于码分复用，可以馈送同步信号，也可以利用m序列扰码的特性，在解复用端从m序列中恢复同步。

(4)除馈送的合成信号及为方便解复用的辅助信号外，针对合成信号的类型，馈送中频或射频本振信号。如果合成信号为中频信号，则只需馈送射频本振，如果合成信号为基带信号，还需馈送中频信号。馈送上去的中频或射频本振信号，需经功分器形成多路相干的本振，用于对多个阵元的信号进行变频，生成各天线阵元所需的相干馈电信号。

在图2和图3中，本发明采用了上述方式工作的天线阵的复用馈电装置，在本实施例中，由基站***1送至多阵元的多路基带或中频或射频信号6经多路复用/解复用器5(在上传过程作为复用器)调制并叠加生成合成信号8，通过馈线馈送至多路复用/解复用器5’(在上传过程作为解复用器)，同时，视需要馈送解复用的辅助信号和本振信号，由多路复用/解复用器5’解调制为多阵元信号6”，并将本振信号10馈至功分器11形成多路相干的本振12，并馈至上/下变频装置13，对多阵元信号6”进行调制或变频，最后形成馈送到天线阵各阵元的射频信号6’。

对于天线阵接收到的信号，复用下传的方法同发送信号的步骤(1)～(4)，只是方向相反，相应地，该天线阵的复用馈电装置工作的方向也相反。

具体的复用技术可以采用频分、时分或码分方式，在图4、图5、图6中，分别表示了采用频分、时分、码分方式进行复用及解复用的各一种可行方案。

在图4中，在采用频分复用时，首先将多路信号经乘法器41调制到不同的载波上，在合路器42中，将由多个复用载波产生器44产生的各路载波相加，形成可以用一路电缆传输的频分复用信号43。在天线的室外单元(在图4中虚线框)进行解复用，解复用时，利用传输来的辅助信号，形成多路相干载波，利用这些相干载波，进行相干解调，得到还原后的多路信号。接收时的情况与发送时的互易。

在图5中，对于时分复用，一般传输的是多路数字基带信号50，在由多路时钟信号产生器54产生的多路时钟复用信号的控制下，将数字基带信号50复合成设定的帧，在解复用时，利用传输来的辅助信号，形成解复用的时钟信号53，从复合帧中将多路数字基带信号分离出来送往天线阵4。接收时的情况与发送时的互易。

在图6中，对于码分复用，一般传输的也是数字基带信号，利用哈达码变换61，得到多路正交信号，通过多路正交信号叠加器62叠加，经m序列64扰码形成最终的码分复用信号63。在解复用端，先进行去扰，然后将去扰后的信号经哈达码反变换65，恢复出多路数字基带信号。接收时的情况与发送时的互易。

在图7中，在本发明的较佳实施例中，揭示了一个采用频分复用方式的具体实施例。该实施例为一个对于每个扇区均采用8单元线阵的基站***，所需馈送的信号共有24路，对基站1输出的中频信号，采用频分复用的馈送方式，将24路频率为138MHz，带宽为1MHz的信号，利用中心频率为500MHz，带宽为50MHz的频分复用信号进行传输。用另一根电缆来传送解复用的载频参考信号及射频本振信号。在解复用端，先利用载波参考信号恢复24路载波信号，然后利用相干解调的方式，从复用信号中恢复出24路中频信号。24路信号共分为3组，每组对应一个天线阵。对于其中的每一个天线阵，需将馈送来的射频本振信号经功分器产生8路相干射频本振，利用这8路相干射频本振将属于同一个天线阵的8路信号变频到发射频率。接收时的情况相同，只是信号的传输方向相反。

在本实施例中，利用频分复用的方式，将所需传输的24路信号，用两根缆即可实现，而用一般的馈电方式，则需要24根电缆，显然，利用本方法可以达到减少天线阵馈电***的复杂度，降低天线阵馈电***的成本的目的。

采用本发明，虽然增加了塔顶设备的复杂性，但是在阵元较多的情况下，***在安装便利、天线阵馈电***成本节约等方面的收益将远大于在塔顶设备复杂性上的付出。因此，对于在同一个安装地点，天线阵元数较多的***特别适用。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，但以上内容并非用以限定本发明，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可进行各种更动与润饰，因此本发明的保护范围应以权利要求书界定的为准。

Claims (10)

1、一种天线阵多阵元信号馈电的复用传送方法，其特征在于，使用少于天线阵阵元数量的传输介质在基站至该天线阵的各阵元之间上传/下传多路信号：

其上传步骤包括：

(1)采用复用技术将需要给该天线阵各阵元馈送的信号进行叠加，生成一合成信号；

(2)将所述合成信号经所述传输介质馈送到所述天线阵在室外的安装位置；

(3)针对相应的复用方式，馈送/生成相应的解复用的辅助信号；

(4)除馈送的所述合成信号及所述解复用的辅助信号外，针对所述合成信号的类型，馈送一本振信号，经功分器形成多路相干的本振，用于对该多个阵元的信号进行变频，生成各天线阵元所需的相干馈电信号。

其下传步骤，与上述步骤方向相反。

2、根据权利要求1所述复用传送方法，其特征在于：所述的复用技术为频分、码分或时分复用技术。

3、根据权利要求2所述复用传送方法，其特征在于：所述合成信号类型为中频信号，所述本振信号为射频本振信号。

4、根据权利要求2所述复用传送方法，其特征在于：所述合成信号类型为基带信号，所述本振信号为射频本振信号和中频本振信号。

5、根据权利要求1、2、3或4所述复用传送方法，其特征在于：在步骤(3)中对于频分复用方式，所述辅助信号为一相干载频信号。

6、根据权利要求1、2、3或4所述复用传送方法，其特征在于：在步骤(3)中对于时分复用方式，所述辅助信号为一时间脉冲信号。

7、根据权利要求1、2、3或4所述复用传送方法，其特征在于：在步骤(3)中对于码分复用方式，所述辅助信号为一同步信号。

8、根据权利要求1、2、3或4所述复用传送方法，其特征在于：在步骤(3)中对于码分复用方式所述生成相应的解复用的辅助信号的步骤是利用m序列扰码特性，在解复用端从m序列中恢复同步。

9、根据权利要求1、2、3或4所述复用传送方法，其特征在于：所述传输介质为电缆或光缆。

10、一种利用权利要求1、2、3、4或9所述方法的装置，使用少于天线阵阵元数量的传输介质在基站至该天线阵的各阵元之间上传/下传多路信号，其特征在于，包括：

一载波/时钟提取装置，用于提供一本振信号；

一多路复用装置，用于采用复用技术将需要给该天线阵各阵元馈送的信号进行叠加，生成一合成信号，针对相应的复用方式，馈送相应的解复用的辅助信号；

一载波/时钟恢复装置，用于恢复该本振信号；

一功分器，将该载波/时钟恢复装置恢复得到的本振信号产生出多路相干的本振；

一多路解复用装置，使用该多路相干的本振对所述合成信号进行解复用而生成各天线阵元所需的相干馈电信号。

Images