CN1784813A - 天线设备和基站收发信台 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天线设备(216)和基站收发信台(250)。基站收发信台(250)包括至少一个连接到本地单元(234)的有源天线(200A，200B)，其用于执行低频数字信号(212A，212B)与射频电磁场(206A，206B)之间的转换，该有源天线(200A，200B)包括用于执行射频信号(204A，204B)与射频电磁场(206A，206B)之间转换的天线单元(202A，202B)、和耦合到天线单元(202A，202B)并至少部分地与天线单元(202A，202B)相集成的收发信机(208A，208B)，该收发信机(208A，208B)用于执行低频数字信号(212A，212B)与射频信号(204A，204B)之间的转换。

Description

天线设备和基站收发信台
发明领域
本发明涉及一种电信***的基站收发信台内的天线设备，并涉及一种蜂窝电信***的基站收发信台。
发明背景
众所周知，基站收发信台中天线单元的位置在发送和接收的无线电信号质量中起关键作用，因此对基站收发信台和整个蜂窝电信***的容量具有很强的影响。
通常将天线单元定位在使基站收发信台的小区覆盖范围在小区区域中尽可能好的位置。例如，可以通过将天线单元定位在使用专用于无线通信的天线杆或其它高的建筑而架高的位置上，而将基站收发信台的其它部分，例如射频部分和基带部分，定位在远离天线单元的地面来获得好的覆盖范围，其中高的建筑例如是大楼。
天线单元与基站收发信台的其他部分之间的物理距离涉及用于在天线单元和基站的其他部分之间中继电信号的功率分配***。如果使用了天线组，该功率分配***可以包括到多个天线单元的支路。该功率分配***可以包括在基站的收发信机和天线单元之间的电缆，例如同轴电缆，并可能包括用作预放大器的杆式放大器。多天线技术通常需要在不同天线单元的天线信号之间的精确的相关信号特性，例如相位和幅度，以便能够获得由天线组提供的辐射图。
功率分配***的电力特征在天线单元与基站收发信台的其他部分之间传送的信号中引起电干扰，例如损耗和延迟。特别地，如果使用多天线技术，该功率分配***可以包括具有不同电力特征的支路，从而使天线信号的相关信号特性失真，并降低基站收发信台发送和接收的质量。发送和接收质量的降低进一步导致降低基站收发信台和整个蜂窝电信***的容量。
发明概述
本发明的目的是提供一种改进的天线设备和基站收发信台，用于降低与在基站与基站收发信台的天线单元之间的功率分配***相关的问题。
根据本发明第一方面，提供一种蜂窝电信***的基站收发信台的天线设备，该天线设备包括：至少一个用于执行低频数字信号与射频电磁场之间转换的有源天线，所述至少一个有源天线包括用于执行射频信号与射频电磁场之间转换的天线单元，和与该天线单元耦合并至少部分地与天线单元相集成的收发信机，所述收发信机用于执行低频数字信号与射频信号之间的转换。
根据本发明的第二方面，提供一种蜂窝电信***的基站收发信台，该基站收发信台包括：连接到蜂窝电信***的网络的本地单元，用于数字信号处理；和至少一个连接到本地单元的有源天线，用于执行低频数字信号与射频电磁场之间的转换，所述至少一个有源天线包括用于执行射频信号与射频电磁场之间转换的天线单元，和与该天线单元耦合并至少部分地与天线单元相集成的收发信机，所述收发信机用于执行低频数字信号与射频信号之间的转换。
根据本发明的天线设备与基站收发信台具有几种优点。在基站的有源与基带部分之间传送的低频数字信号的数字形式连同收发信机与天线单元的集成结构能够使一个低干扰的功率分配***定位为相对远离基站收发信台的基带部分。
附图简述
随后将参考优选实施例和下列附图来更加详细地描述本发明，其中：
图1示出蜂窝通信***结构的一个例子；
图2示出根据本发明的基站收发信台结构的一个例子；
图3示出根据本发明的有源天线结构的第一个例子；
图4示出根据本发明的无线电调制解调器结构的一个例子；
图5A图示根据本发明的有源天线结构的第二个例子；
图5B示出根据本发明的有源天线结构的第三个例子；
图6示出根据本发明的天线设备结构的一个例子。
实施例详述
图1图示可应用本发明的电信***的简化结构的一个例子。
该蜂窝电信***例如基于GSM(全球移动通信***)无线电接入技术或WCDMA(宽带码分多址)技术。蜂窝电信***的结构和功能对本领域技术人员来说是已知的，因此将仅仅描述与本发明有关的网络单元。
在图1示出的例子中，网络单元是根据使用电路交换网络单元的GSM术语来给出的，这并不将本发明的应用限制到GSM***。
该蜂窝电信***包括在该蜂窝电信***中使能电路交换信令的移动交换中心(MSC)104。
该蜂窝电信***还可以包括网关移动业务交换中心102(GMSC)。该GSMC注意在包括MSC和GMSC的核心网络与外部网络(EXT)100之间的电路交换连接，其中，外部网络100例如是公共陆地移动网(PLMN)或公用电话交换网(PSTN)。
MSC 104控制无线电接入网，该无线电接入网包括至少一个基站控制器(BSC)106和由该BSC 106控制的基站收发信台(BTS)108、118。通常基站控制器106代表作为核心网络与无线电接入网络之间接口的网络单元，例如，无线电网络控制器(RNC)。基站收发信台108，118代表在蜂窝电信***中实现该无线电接口的网络单元，例如，节点B。然而，本发明不局限于该给出的蜂窝电信***的结构，而是可应用于任何蜂窝电信***，例如CDMA2000***。
该电信***进一步包括用于为用户提供到该蜂窝电信***的接入的用户设备110，120，128。该用户设备110，120，128可以包括传统部件，包括无线调制解调器、带有软件的处理器、存储器、用户接口、和显示器。该用户设备110，120，128的结构和功能对本领域技术人员来说是已知的。
图1显示示例的蜂窝电信***覆盖区域的结构及其实现。基站收发信台108为用户设备110提供宏小区116，该宏小区116的覆盖区域的范围可以从几百米到几公里。为了获得这种大的覆盖区域，可将天线单元112定位在架高的位置上，例如杆的顶部。宏小区116还可以表示自适应小区，可根据用户设备110的主要位置和容量需求而动态地对准该用户设备110。
可以使用更小的小区尺寸，以便改进由宏小区116提供的覆盖区域或形成高容量位置。这种更小小区的例子例如包括示出的微小区124和微微小区130。基站收发信台118可以提供几个微小区和/或微微小区。微小区124的大小范围可以从几百米到几十米，而微微小区130的大小范围可以从几米到几厘米。
天线单元在微小区和微微小区实现中的方位可以变化。微小区天线单元122可以定位在大楼中或在大楼的墙壁中。而微微小区天线单元126通常定位在用户附近，以便获得直接的可视性。
小区实现使用在其中将天线单元112，122，126定位为远离基站108，118的其他部分的基站收发信台结构。因此，在天线单元112与基站收发信台108，118的其他部分之间需要连接装置132。
图2例示根据本发明第一方面的天线设备216的实施例和根据本发明第二方面的基站收发信台250的实施例。基站收发信台250和天线设备216能够发送和接收无线电信号。为了简单的目的，使用单组参考标号来表示发送的信号和接收的信号。
天线设备216包括至少一个有源天线200A，200B。有源天线200A，200B包括天线单元202A，202B，和耦合到天线单元202A，202B并至少部分地与天线单元202A，202B相集成的收发信机208A，208B。
在发送中，天线单元202A，202B从收发信机208A，208B接收射频发送信号204A，204B，并将射频发送信号204A，204B转换为射频电磁场206A，206B，天线单元这样可以组成辐射图，或者可以在与其他天线单元相叠加产生的整个电磁场中产生基本组成部分。电磁场206A，206B使得能够实现用户设备110，120，130与基站收发信台108，118，250之间的下行链路连接。
在接收中，天线单元202A，202B执行由诸如用户设备110，120，130一样的无线电信号源产生的电磁场206A，206B的空间采样，从而将射频电磁场206A，206B的一部分转换为射频接收信号204A，204B，该射频接收信号204A，204B被馈入收发信机208A，208B。在接收中，电磁场206A，206B使得能够实现用户设备110，120，130与基站收发信台108，118，250之间的上行链路连接。天线单元202A，202B例如可以是接线天线或偶极天线。射频电磁场206A，206B的振荡频率例如可以从对应于GSM 850***频率的850MHZ到对应于GSM 1900***频率的1900MHZ变动。然而本发明不限于上述频率，而是可应用于在蜂窝电信***中使用的任意射频。
在发送中，低频数字发送信号212A，212B输入进收发信机208A，208B。该低频数字发送信号212A，212B被收发信机208A，208B转换为射频发送信号204A，204B。
在接收中，收发信机208A，208B将接收的射频接收信号204A，204B转换为低频数字输出信号212A，212B，并输出该低频数字输出信号212A，212B。
在一个实施例中，低频数字信号212A，212B表示与在基站收发信台的基带部分中使用的基带信号相似的信号。然而，低频数字信号212A，212B的格式可以不同于在传统的基带部分中使用的格式。
在一个实施例中，该天线设备包括连接到所述至少一个有源天线200A，200B的天线适配器214，用于为所述至少一个有源天线200A，200B提供数字链路。通过在天线适配器214与基站收发信台的其他部分之间发送一数字链路信号218来实现数字链路。在发送中，天线适配器214接收数字链路信号218，并将该数字链路信号218转换为低频数字发送信号212A，212B，该低频数字发送信号212A，212B输入进收发信机208A，208B。
在接收中，天线适配器214从有源天线200A，200B接收低频数字输出信号212A，212B，并将该低频数字输出信号212A，212B转换为数字链路信号218。
数字链路提供优于模拟链路的几个优点。例如，由于数字链路中的损耗对数字链路传输的信息内容具有较小影响，因此数字链路使能的比特形式的信息能够实现可靠和灵活的信息传输。
在一个实施例中，通过使用光辐射实现数字链路信号218，以便数字链路信号218所载送的信息以数字方式被编码为强度改变的光辐射。
在发送中，天线适配器214接收载送数字链路信号218的光辐射，用光检测器检测所述光辐射，并将所述光辐射转换为电的形式。该光辐射的电形式可以被放大和滤波。该光辐射的电形式可以被采样，并且基于采样而形成该低频数字发送信号212A，212B。
在接收中，天线适配器214可以调制光辐射，使得将低频数字输出信号212A，212B的信息内容转移到数字链路信号218中。可通过使用例如发光半导体一样的已知技术来产生光辐射。
可基于在实现数字链路信号218中使用的光辐射的光学特性、通过使用光信道来实现数字链路信号218，其中光学特性例如是偏振或光波长。在实现光信道中使用的光学部件和方法对本领域技术人员来说是已知的。
数字链路信号218的光学形式例如能够实现对数字链路信号218的高信息传输容量。
在一个实施例中，数字链路信号218具有预定的帧结构，其中每一帧和/或帧的一部分具有帧特定的信息，例如净荷数据和控制信息。
图3示出根据本发明的有源天线340结构的一个例子。其中示出了天线单元300和收发信机302。
低频数字信号326A代表图2中示出的低频数字信号212A，212B的发送部分。低频数字信号326B代表图2中示出的低频数字信号212A，212B的接收部分。
射频发送信号322A代表射频信号204A，204B的发送部分，射频接收信号322B代表射频信号204A，204B的接收部分。
在一个实施例中，收发信机208A，208B，302包括用于执行低频数字信号212A，212B，328A，328B与射频信号204A，204B，322A，322B之间频率转换的无线电调制解调器(RM)230A，230B，314。在一个或多个步骤中，无线电调制解调器230A，230B，314可以使用直接转换或中频来执行低频数字信号212A，212B，328A，328B与射频信号204A，204B，322A，322B之间的转换。
图4示出使用直接转换的无线电调制解调器230A，230B，314的结构的一个例子。
无线电调制解调器230A，230B，314可包括模/数转换器单元400，其用于执行低频数字信号414A，414B，414C，414D与低频电模拟信号418A，418B，418C，418D之间的转换。
无线电调制解调器230A，230B，314可进一步包括调制器单元408，其用于执行低频电模拟信号418A，418B，418C，418D与射频信号416A，416B之间的频率转换。
在发送中，无线电调制解调器230A，230B，314将低频数字发送信号328A，414A，414B接收进上变频器410A，并将低频数字发送信号328A，414A，414B上变频为射频发送信号322A，416A。低频数字发送信号322A，416A可分为第一数字发送成分414A和第二数字发送成分414B。这两个数字发送部分414A和414B可包含射频发送信号416A的信号特性，例如功率和相位特征。上变频器410A的频率受本地振荡器420A的控制。
模/数转换器单元400可以包括数-模转换器402A(ADC)，其用于将低频数字发送信号414A，414B转换为低频电模拟信号418A，418B。在一实施例中，数-模转换器402A包括用于第一数字发送成分414A和第二数字发送成分414B的分开的转换器，从而产生第一模拟发送部分418A和第二模拟发送部分418B。
在接收中，无线电调制解调器230A，230B，314将射频接收信号322B，416B接收进调制器单元408的下变频器410B，并将射频接收信号322B，416B下变频为低频模拟电接收信号418C，418D。接着，低频模拟电接收信号418C，418D被馈入模/数转换器单元400的模-数转换器402B，其将低频模拟电接收信号418C，418D转换为低频数字信号228B，414C，414D。上变频器410B的频率受本地振荡器420B的控制。
第一模拟接收成分418C和第二模拟接收成分418D被馈入模/数转换器单元400的模-数字转换器402B，其采样这两个模拟接收成分418C，418D，从而产生低频数字接收信号226B，414C，414D，该低频数字接收信号226B，414C，414D被馈入天线适配器214。
在一个实施例中，使用与天线单元202A，202B，300共享的印刷电路板来实现无线电调制解调器230A，230B，314。可进一步使用印刷电路板上放有的集成电路来实现该无线电调制解调器230A，230B，314。此实施能够实现有源天线200A，200B，340的集成结构，其可使用与用户设备实施有关的教导和电气部件。
在一个实施例中，收发信机208A，208B，302包括连接到天线单元200的滤波器单元(DPX)224A，224B，310，其用于限制射频信号204A，204B，322A，322B的频谱。该滤波器单元224A，224B，310可包括具有与下行链路方向中使用的载频相对应的发送通带的发送滤波器334A。滤波器单元224A，224B，310可进一步包括具有与上行链路方向中使用的载频相对应的接收通带的接收滤波器334B。可以选择和/或调谐发送滤波器334A和接收滤波器334B，以便滤波器单元224A，224B，310组成用于将下行链路频率与上行链路频率相互分离开的双工器。
在一个实施例中，滤波器单元224A，224B，310连接到无线调制解调器230A，230B，314。当例如在微微小区130构造中低功率电平对于发送是足够的，并且可能对于接收也是足够的时候，该实施是优选的。
在一个实施例中，滤波器单元224A，224B，310是在与天线单元202A，202B，300相同的印刷电路板上实现的，从而为有源天线200A，200B，340提供集成结构。该集成结构使得能够使用传统上与用户设备实现相结合而使用的滤波技术和部件。
在一个实施例中，收发信机208A，208B，302包括用于放大射频信号204A，204B，322A，322B的放大器单元(AMP)226A，226B，312。在一实施例中，放大器单元226A，226B，312连接到无线电调制解调器230A，230B，314。
在一个实施例中，放大器单元226A，226B，312包括发送放大器316A，例如线性功率放大器，用于放大将对准天线单元300的发送射频信号322A。发送放大器316A使得能够放大射频发送信号322A，以便电磁场的强度在期望的水平上。
在一个实施例中，放大器单元226A，226B，312包括接收放大器316B，例如低噪声放大器，用于放大接收的射频信号322B。接收放大器316B使得能够放大接收射频信号322B，以便在放大之后，该接收射频信号322B的功率在适合于收发信机208A，208B，302其他部分(例如无线调制解调器230A，230B，314)的水平上。
在一个实施例中，放大器单元226A，226B，312是用与天线单元202A，202B，300并可能和无线电调制解调器230A，230B，314相同的印刷电路板上所放置的集成电路来实现的，从而为有源天线200A，200B，340提供集成结构。该集成结构使得能够使用与用户设备实现相结合而使用的放大技术和电气部件，例如，集成的放大器电路。
在一个实施例中，收发信机208A，208B，302包括用于处理低频数字信号212A，212B，326A，326B的信号处理单元(SPU)232A，232B，318。
在发送中，信号处理单元232A，232B，318接收并执行对低频数字发送信号212A，212B，328B的处理。信号处理单元232A，232B，318在该低频数字发送信号226A上执行的任务包括：数字滤波、信号特性调整、功率放大器线性化、执行信号整形功能、数字预失真。这些任务中的一些可能需要来自天线信号路径的反馈信息，这里，天线信号路径包括信号处理单元232A，232B，318与天线单元202A，202B，300之间的部件。此外，数字信号处理单元232A，232B，318可处理与运行和维护相关的任务，例如，告警和控制。该数字信号处理器232A，232B，318输出经处理的低频数字信号318A，其例如由无线调制解调器314接收。
在接收中，数字信号处理单元232A，232B，318接收例如由无线电调制解调器314产生的低频数字接收信号228B，并处理该低频数字接收信号228B。数字信号处理单元318在该低频数字接收信号328B上执行的任务包括：数字滤波，初步相位调整、运行和维护。
在一个实施例中，数字信号处理单元232A，232B，318使用与天线单元202A，202B，300相同并可能和无线电调制解调器230A，230B，314、放大器单元226A，226B，312、和滤波单元224A，224B，310相同的印刷电路板来实现。该信号处理单元232A，232B，318可以包括数字信号处理器、存储器装置、和适于所列任务的软件。信号处理单元218可使用放置在印刷电路板上的数字计算机芯片来实现，从而为有源天线200A，200B，340提供集成结构。在一实施例中，收发信机208A，208B，302支持蜂窝电信***的多载波操作。该多载波操作包括在低频数字信号212A，212B，326BA，326B，328A，328B的频率是固定的同时在射频的宽范围内调谐收发信机208A，208B，302的能力。
在一个实施例中，有源天线200A，200B，340包括连接到收发信机208A，208B，302的控制单元242A，242B，332，412，其用于控制有源天线200A，200B，340。
在一个实施例中，控制单元242A，242B，332连接到天线适配器214，以便在控制单元242A，242B，332与天线适配器214之间发送控制信息244A，244B，326C。控制信息可与下列相关：波束成形、射频信号的线性化、射频信号的预失真、时间基准、功率控制、相位控制、信号分解、关于远端天线238状态的信息。
可用带有软件的数字计算机、和可能地，用于从收发信机208A，208B，302测量电信号的装置来实现控制单元242A，242B，332。
在本发明的一个实施例中，数字链路信号218包含控制帧，该控制帧包括用于控制有源天线200A，200B，340的控制信息。
在本发明的一个实施例中，控制单元332配置为收集来自收发信机302的反馈信息336，338，并相应地执行控制任务。可通过测量来自收发信机302的发送支路和/或接收支路的电信号来获得反馈信息336，338。需要反馈信息的控制任务包括例如数字预失真和相位调整。
控制单元242A，242B可以连接到天线适配器214，这样专用的数字控制信号326A，326B在收发信机208A，208B，302与天线适配器214之间被中继。也可能多路复用低频数字信号212A，212B，326A，326B内的控制信息并以数字方式从该低频数字信号212A，212B，326A，326B提取控制信息。
在一个实施例中，天线设备216包括连接到至少一个有源天线200A，200B和天线适配器214的接口信号处理单元(ISPU)222，其用于处理在有源天线200A，200B与天线适配器214之间传送的信号212A，212B，210A，210B。该接口信号处理单元222可以分离数字链路信号218中不同的帧并可能将这些帧编码为适于收发信机208A，208B的格式。该分离例如包括从比特流分离净荷数据和控制数据，并将不同类型的数据路由进收发信机208A，208B的适当的连接器。此外，接口信号处理单元222可以组合不同光信道的数据和/或将数据引导到不同的光信道。该组合包括从低频数字接收信号212A，212B，326B形成比特流，并可能从控制信号形成比特流，这样将要从天线适配器214发送的数字链路信号218具有预定的帧结构。
此外，接口信号处理单元222在发送中执行的任务包括：
-根据期望的辐射图从查找表计算或观察用于每一个天线单元202A，202B，300的相位和功率设置值
-直接设置用于每一个天线单元202A，202B，300的功率电平或将功率权重信息分发到每一个信号处理单元232A，232B，318
-将相位设置数据分发到每一个信号处理单元232A，232B，318
-将运行和维护命令分发到有源天线200A，200B，340。
接口信号处理单元222在接收中执行的任务包括：
-将来自个体有源天线200A，200B，340的n个数据流归并为一个公共的数据流
-相位跟踪
-使用例如相关算法或其他适当的算法对来自个体有源天线200A，200B，340的几个数据流执行噪声与干扰消除。
-运行和维护命令分发。
干扰信号处理单元222可以包括带有软件的数字信号处理器。在广义的解释中，该接口信号处理单元222可以包括为接口信号处理单元222的指定任务设计的专用集成电路(ASIC)。因此，例如将n个数据流归并为一个公共的数据流可能不需要实际的信号处理能力，而仅仅调整进入的数据流的相位，以便它们模仿由天线设备216提供的照射函数的期望的相位成分，并设置用于求和的天线权重，使得所提及的照射函数的功率成分也是正确的。在一个实施例中，接口信号处理单元222执行目标为增加接收灵敏度的任务。接口信号处理单元222的这个角色是降低对有源天线202A，202B，340的昂贵硬件的需要。在一实施例中，数字链路信号218包括射频信号222A，222B的信号特性，例如功率信息和相位信息。
在一个实施例中，至少一个有源天线200A，200B被配置为支持至少两个无线电***，例如，GSM900，GSM850，GSM1800，GSM1900，WCDMA和CDMA2000。收发信机208A，208B，302可以包括并行的无线电***所特定的部件，例如无线电调制解调器230A，230B，312和软件。然而，例如天线单元202A，202B，300一样的一些部件可以共享。
图5A和5B例示有源天线200A，200B，340的结构，示出了收发信机502和天线单元510。
在本发明的一个实施例中，天线单元510和收发信机502集成进一个共同的机电结构504。该机电结构504可以是印刷电路板或集成电路。该机电结构504可以包括用于互连例如集成电路和天线单元510一样的部件的内部布线。
在本发明的一个实施例中，天线单元510和收发信机502被设置在机电结构504的相反侧上。该配置使得能够实现有源天线200A，200B，340的紧凑结构。
在一个实施例中，机电结构504包括连接到收发信机502用于互连机电结构504与外部并行总线508的并行总线506。该并行总线506可以包括调整装置，以便并行总线506可以以预定的精度放置在外部并行总线508中。当有源天线200A，200B，340例如用于波束成形时需要预定义的精度。该调整装置还可使得能够立即安装和拆卸有源天线200A，200B，340。外部并行总线还可以为有源天线200A，200B，340供应操作功率。
图6示出根据本发明的有源天线设备结构的一个例子。
该有源天线设备包括有源天线600A，600B，600C，602A，602B，602B、天线适配器604和该有源天线设备的主体618。还示出了与图2中示出的数字链路信号218相对应的数字链路信号610。也示出了与低频数字信号212A，212B相对应的低频数字信号606，608。
在本发明的一个实施例中，多个有源天线600A，600B，600C，602A，602B，602C中的至少一部分附接在共同的机电结构614，616上。有源天线600A，600B，600C，602A，602B，602C的结构可以与图5A和图5B中示出的机电结构504的有源天线结构相似。在图6的例子中，列安排引起宏小区构造，而矩阵安排使得能够实现波束成形和/或微微小区构造。
机电结构614，616可以是带有用于连接到有源天线600A，600B，600C，602A，602B，602C的槽620A，620B，620C，622A，622B，622C的印刷电路板。有源天线600A，600B，600C，602A，602B，602C可以被推入槽620A，620B，620C，622A，622B，622C中，这样就建立了天线适配器604和有源天线600A，600B，600C，602A，602B，602C之间的连接。
有源天线600A，600B，600C，602A，602B，602C可以被放置在具有预定物理特性的天线设备中，其中物理特性例如包括有源天线600A，600B，600C，602A，602B，602C相对于该天线设备中其它有源天线600A，600B，600C，602A，602B，602C的位置和偏振。
根据本发明的第二方面，本发明提供一种在图2中例示的基站收发信台250。该基站收发信台250包括例如通过基站控制器106连接到网络的本地单元234。本地单元234例如包括基站收发信台250的基带单元248。基带单元248包括传统的基带部分并可以执行像编码、扩展、功率控制、调制、解调、信道均衡、RAKE-接收、和其他与标准相关的处理任务一样的任务。在一个实施例中，需要基本的计算能力的任务在基带单元248中执行。
根据本发明的第一方面，基站收发信台250进一步包括多个有源天线200A，200B，340。
在一个实施例中，基站收发信台250进一步包括连接到本地单元234的接口236和至少一个用于在本地单元234与所述至少一个有源天线200A，200B之间提供数字链路的有源天线200A，200B。
根据本发明的第一方面，接口236包括天线适配器214。该接口236进一步包括连接到本地单元234用于为本地单元234提供接口的基带适配器238。
基带适配器238执行本地单元234的低频数字信号，例如基带信号，与在基带适配器238和天线适配器214之间传送的数字链路信号218之间的转换。基带适配器238可以连接到基站收发信台250的控制单元240，以便通过使用数字链路在本地单元234与有源天线200A，200B之间中继控制信息。
在一个实施例中，接236被配置为在本地单元234与至少一个有源天线200A，200B之间传送射频信号240A，240B的信号特性。
在一个实施例中，接口236被配置为在本地单元234与至少一个有源天线200A，200B之间传送控制信息。
在本发明的一个实施例中，基站收发信台包括接口信号处理单元222，其连接到所述至少一个有源天线200A，200B和接口236，用于处理在所述至少一个有源天线200A，200B与接口236之间传送的信号212A，212B，210A，210B。
在一个实施例中，基站收发信台250包括用于控制基站收发信台250操作的控制单元240。控制单元240可以连接到基带适配器238，以便发送和接收到有源天线200A，200B的控制信号。
在本发明的一个实施例中，通过控制有源天线200A，200B的信号特性而将多个有源天线200A，200B配置为提供下列中的至少一个：期望的输出功率电平、期望的灵敏度、期望的天线辐射图116，124，130。本发明使得能够分离有源天线22A，200B的功率和相位控制。该辐射图可通过使用一个或多个有源天线200A，200B，340、通过控制相关的相位和可能地控制射频信号204A，204B，322A，322B的振幅来实现。
在一个实施例中，接口236被配置为在本地单元234与所述至少一个有源天线200A，200B之间提供光学链路。光学链路可以通过使用光波导246来实现，用于以光学方式连接基带适配器238与天线适配器214。光波导246例如可以是一个光纤或多个光纤。
在本发明的一个实施例中，有源天线200A，200B被配置为至少支持两个无线电***，并且基站收发信台被配置为至少支持两个无线电***。可根据本发明的第一方面来实现有源天线配置。支持多于一种无线电***的本地单元234的结构和操作对本领域技术人员来说是已知的。
根据本发明的天线设备和基站收发信台使单个类型的有源天线200A，200B，340能够在实现图1中示出的各种类型小区中用作构件。在微微小区130的应用中，有源天线200A，200B，340可由天线单元202A，202B，300和基本收发信机电路组成，而可能不需要放大器单元226A，226B，312。在微小区124应用中，在收发信机电路中可能需要放大器单元226A，226B，312。
可通过使用多个与在微小区应用中使用的天线单元相似的天线单元200A，200B，340来实现宏小区116应用。在二维天线阵列中，由于不用另外的放大，大量的有源天线200A，200B，340就可以提供所需要的功率，因此放大器单元226A，226B，312可以不是必需的。
有源天线200A，200B，340的结构和天线设备的模块结构能够使费效合理的技术用于实现基站收发信台的射频部分。通过导致每一有源天线200A，200B，340的低成本的高产量来降低成本。此外，本发明能够使信号处理和射频任务分布在天线设备上，以便使为个体有源天线200A，200B，340设置的技术要求可与移动电话技术中的那些相比较。在技术要求方面的降低能够用市场上可买到的芯片组实现有源天线200A，200B，340。
虽然上面已根据附图、参考例子来描述本发明，但清楚的是，本发明不局限于那些，而是在附带权利要求的范围内能以几种方式被修改。

Claims (22)

1.一种蜂窝电信***的基站收发信台中的天线设备，其特征在于该天线设备包括：
至少一个用于执行低频数字信号(212A，212B)与射频电磁场(206A，206B)之间转换的有源天线(200A，200B)，所述至少一个有源天线(200A，200B)包括用于执行射频信号(204A，204B)与射频电磁场(206A，206B)之间转换的天线单元(202A，202B)，和耦合到天线单元(202A，202B)并至少部分地与天线单元(202A，202B)相集成的收发信机(208A，208B)，该收发信机(208A，208B)用于执行低频数字信号(212A，212B)与射频信号(204A，204B)之间的转换。
2.如权利要求1中所述的天线设备，其特征在于该收发信机(208A，208B)包括用于执行低频数字信号(212A，212B)与射频信号(204A，204B)之间的频率转换的无线电调制解调器(230A，230B)。
3.如权利要求1中所述的天线设备，其特征在于该收发信机(208A，208B)包括连接到天线单元(202A，202B)用于放大射频信号(204A，204B)的放大器单元(226A，226B)。
4.如权利要求1中所述的天线设备，其特征在于该收发信机(208A，208B)包括连接到天线单元(202A，202B)用于限制射频信号(202A，202B)的频谱的滤波器单元(224A，224B)。
5.如权利要求1中所述的天线设备，其特征在于该收发信机(208A，208B)包括用于处理低频数字信号(212A，212B)的信号处理单元(232A，232B)。
6.如权利要求1中所述的天线设备，其特征在于该天线设备进一步包括连接到所述至少一个有源天线(200A，200B)的天线适配器(214)，其用于为所述至少一个有源天线(200A，200B)提供数字链路。
7.如权利要求6中所述的天线设备，其特征在于该天线设备进一步包括连接到所述至少一个有源天线(200A，200B)和天线适配器(214)的接口信号处理单元(222)，其用于处理在所述至少一个有源天线(200A，200B)和天线适配器(214)之间传送的信号(212A，212B)。
8.如权利要求7中所述的天线设备，其特征在于接口信号处理单元(222)执行的任务包括：根据期望的辐射图为每一个天线单元(202A，202B，300)设置相位和功率；将相位设置数据分发到每一个信号处理单元(232A，232B，318)；将运行和维护命令分发到有源天线(200A，200B，340)；将来自个体有源天线(200A，200B，300)的n个数据流归并为一个共同的数据流；相位跟踪；和噪声与干扰消除。
9.如权利要求1中所述的天线设备，其特征在于该天线设备进一步包括连接到收发信机(208A，208B)的控制单元(242A，242B)，其用于控制所述至少一个有源天线(200A，200B)。
10.如权利要求9中所述的天线设备，其特征在于控制单元(242A，242B)连接到天线适配器(214)，以便在控制单元(242A，242B)与天线适配器(214)之间传送控制信息(244A，244B)。
11.如权利要求1中所述的天线设备，其特征在于所述至少一个有源天线(200A，200B)被配置为至少支持两个无线电***。
12.如权利要求1中所述的天线设备，其特征在于天线单元(510)和收发信机(502)集成进一个共同的机电结构(504)中。
13.如权利要求1中所述的天线设备，其特征在于该天线设备进一步包括附接到一个共同的机电结构(614，616)上的多个有源天线(600A，600B，600C，602A，602B，602C)。
14.一种蜂窝电信***的基站收发信台，其特征在于该基站收发信台包括：
连接到该蜂窝电信***的网络的本地单元(234)，用于数字信号处理：和
至少一个连接到本地单元(234)的有源天线(200A，200B)，用于执行低频数字信号(212A，212B)与射频电磁场(206A，206B)之间的转换，所述至少一个有源天线(200A，200B)包括用于执行射频信号(204A，204B)与射频电磁场(206A，206B)之间转换的天线单元(202A，202B)，和耦合到天线单元(202A，202B)并至少部分地与天线单元(202A，202B)相集成的收发信机(208A，208B)，该收发信机(208A，208B)用于执行低频数字信号(212A，212B)与射频信号(204A，204B)之间的转换。
15.如权利要求14中的基站收发信台，其特征在于通过控制有源天线(200A，200B)的信号特性而将所述至少一个有源天线(200A，200B)配置为提供下列中的至少一个：期望的输出功率电平；期望的灵敏度；期望的天线辐射图(116，124，130)。
16.如权利要求14中的基站收发信台，其特征在于该基站收发信台进一步包括连接到本地单元(234)和至少一个有源天线(200A，200B)的接口(236)，其用于提供本地单元(234)与所述至少一个有源天线(200A，200B)之间的数字链路。
17.如权利要求16中所述的基站收发信台，其特征在于所述接口(236)被配置为在本地单元(234)与所述至少一个有源天线(200A，200B)之间传送射频信号(204A，204B)的信号特性。
18.如权利要求16中所述的基站收发信台，其特征在于所述接口(236)被配置为在本地单元(234)与所述至少一个天线单元(200A，200B)之间传送控制信息。
19.如权利要求16中所述的基站收发信台，其特征在于所述接口(236)被配置为提供本地单元(234)与所述至少一个有源天线(200A，200B)之间的光学链路。
20.如权利要求16中所述的基站收发信台，其特征在于该基站收发信台进一步包括连接到所述至少一个有源天线(200A，200B)和所述接口(236)的接口信号处理单元(222)，其用于处理在所述至少一个有源天线(200A，200B)和所述接口(236)之间传送的信号(212A，212B，210A，210B)。
21.如权利要求20中所述的基站收发信台，其特征在于所述接口信号处理单元(222)执行的任务包括：根据期望的辐射图为每一个天线单元(202A，202B，300)设置相位和功率；将相位设置数据分发到每一个信号处理单元(232A，232B，318)；将运行和维护命令分发到有源天线(200A，200B，300)；将来自个体有源天线(200A，200B，340)的n个数据流归并为一个共同的数据流；相位跟踪；和噪声与干扰消除。
22.如权利要求19中所述的基站收发信台，其特征在于所述至少一个有源天线(200A，200B)被配置为至少支持两个无线电***；且本地单元(234)被配置为至少支持两个无线电***。
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