BRPI0715973A2

BRPI0715973A2 - sistema de antena que possui duas antenas de inclinaÇço ajustÁvel, de polarizaÇço dual, com separaÇço fÍsica provendo diversidade de espaÇo, e, mÉtodo para operar o mesmo

Info

Publication number: BRPI0715973A2
Application number: BRPI0715973-0A
Authority: BR
Inventors: Philip Edward Haskell; Louis David Thomas; Stephen Thomas Newbold; David Edwin Barker
Original assignee: Quintel Technology Ltd
Priority date: 2006-08-18
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2013-08-06
Also published as: TW200826537A; CN101507143A; US8269668B2; JP2010506438A; CN103337688B; US20090066595A1; GB0616449D0; EP2052469A1; CN103337688A; JP5088902B2; WO2008020178A1; CN101507143B

Abstract

"SISTEMA DE ANTENA QUE POSSUI DUAS ANTENAS DE INCLINAÇçO AJUSTÁVEL, DE POLARIZAÇçO DUAL, COM SEPARAÇçO FÍSICA PROVENDO DIVERSIDADE DE ESPAÇO, E, MÉTODO PARA OPERAR O MESMO". Um sistema de antena de diversidade com inclinação elétrica possui duas pilhas de antenas de inclinação ajustável (44A) e (44B) de polarização dual, com separação física, provendo diversidade de espaço. Cada pilha de antena (44A) ou (44B) possui duas polarizações associadas com ângulos de inclinação elétrica independentemente. os ângulos de inclinação elétrica de cada pilha de antena (44A) e (44B) são controlados para serem iguais aos da outra pilha de antena, para prover acoplamento de inclinação de copolarização ou anti-polarização. O sistema de antena (40) pode operar com múltiplas freqüências de portadora, cada uma associada a um respectivo par de polarizações de diferentes pilhas de antenas (44A) e (44B) com acoplamento de inclinação de copolarização ou anti-polarização.Ângulos de inclinação de antena são controláveis, de tal modo que diferentes freqüências de portadora estão associadas a ângulos de inclinação elétrica ajustáveis independentemente. O sistema pode ser usado com grupos de ambas freqüências de portadora contíguas e não contíguas.

Description

"SISTEMA DE ANTENA QUE POSSUI DUAS ANTENAS DE INCLINAÇÃO AJUSTÁVEL, DE POLARIZAÇÃO DUAL, COM SEPARAÇÃO FÍSICA PROVENDO DIVERSIDADE DE ESPAÇO, E, MÉTODO PARA OPERAR O MESMO" Esta invenção relaciona-se a um sistema de antena de

diversidade com inclinação elétrica, isto é, um sistema de antena de arranjo em fase, com diversidade de espaço e capacidade de inclinação elétrica. E relevante para muitos sistemas de antena tais como aqueles usados para telecomunicações, por exemplo, redes de radio móvel celular, comumente referidas como redes de telefone móvel. Tais redes incluem redes de telefone móvel de segunda geração (2G) implementadas por um padrão radio celular tal como GSM e redes de telefone móvel de terceira geração (3G) implementadas por um padrão celular tal como o Sistema de Telefone Móvel Universal (UMTS). Outros padrões de radio celular incluem IS95 e WCMA2000.

Operadoras de redes radio celular convencionais, geralmente empregam suas próprias estações base, cada uma das quais está conectada a uma ou mais antenas. Em tal rede, as antenas são um fator primário na definição da área de cobertura desejada, que é geralmente dividida em um número de células superpostas, cada uma associada a uma respectiva antena e estação base. Cada célula contém uma estação base de localização fixa que mantém comunicação radio com rádios moveis naquela célula. Estações base são interconectadas uma com a outra para fins de comunicação, por exemplo, por linhas terrestres físicas arranjadas em uma estrutura em grade ou malha, permitindo que radio moveis através da área de cobertura da célula se comuniquem um com o outro, bem como com a rede telefônica pública fora da rede radio móvel celular.

Para melhorar e otimizar o desempenho de comunicações em sistemas de antena usados em redes radio celulares, é conhecido usar três técnicas, diversidade de espaço, diversidade de polarização e inclinação elétrica variável. A primeira de tais técnicas, isto é, diversidade de espaço, envolve usar duas antenas espaçadas afastadas, cada uma dando origem a um respectivo sinal recebido de um assinante remoto, usando um conjunto portátil de telefone móvel: isto torna disponíveis dois sinais recebidos, a partir de um único conjunto portátil, provendo deste modo uma vantagem de comunicações.

Sinais recebidos por uma estação base suportam rápidas flutuações na potência porque atravessaram ambientes de multitrajeto: isto é, réplicas de um sinal transmitido a partir de um conjunto portátil de telefone móvel passam via trajetos múltiplos ou rotas, para uma estação base de recepção, e o próprio conjunto portátil está em movimento durante a transmissão. Ainda mais, tais réplicas tornam-se descorrelacionadas uma com a outra. Sinais recebidos por uma estação base podem ser combinados usando, por exemplo, Combinação de Razão Máxima (MRC), que provê ganhos de desempenho significativos para um canal de enlace ascendente, de um conjunto portátil móvel para uma estação base.

A segunda técnica para melhorar o desempenho de comunicações, isto é, diversidade de polarização, pode ser obtida por meio de uma antena possuindo dois conjuntos de elementos de antena, cada conjunto provendo um ângulo de sensibilidade máxima de transmissão ou recepção de sinal, que é ortogonal ao do outro conjunto. Dois sinais recebidos por tal antena a partir de um único conjunto portátil móvel, via diferentes rotas de multitrajeto são pelo menos parcialmente não correlacionados um em relação ao outro, e conseqüentemente, podem ser combinados para melhorar a qualidade de sinal recebido.

A terceira técnica para melhorar o desempenho de comunicações, isto é, inclinação elétrica variável, surge das propriedades de um arranjo em fase de elementos de antena. Tal antena forma um feixe principal em resposta a excitação em fase de seus elementos de antena ou excitação que varia através do arranjo como uma função linear da posição do elemento no arranjo. Mudar o gradiente desta função muda o ângulo de inclinação do feixe principal para a direção do feixe principal que corresponde a excitação em fase. Isto permite que uma operadora de uma rede rádio móvel celular altere o ângulo do feixe principal com a vertical, que por sua vez ajustam a área de cobertura terrestre servida pela antena e habilita que a interferência seja reduzida entre mensagens associadas a diferentes células: aqui, uma célula é uma região com a qual uma antena se comunica, e pode haver mais de uma célula por antena.

Operadoras de rede rádio celular, se deparam com a crescente demanda de capacidade de tráfego, mas estão sujeitas a restrições de planejamento ou zoneamento que limitam a distribuição de novos sites ou adição de antenas a sites existentes. Conseqüentemente, é desejável aumentar a capacidade de tráfego da antena sem adicionar antenas, por exemplo, por operadores compartilhando uma antena, enquanto retém capacidade para diversidade de espaço e ajuste dos respectivos ângulos de inclinação elétrica por usuários individuais (operadoras (Europa), ou portadoras (USA)) independentemente uma da outra.

É um objetivo da invenção prover diversidade de espaço em um site de antena com ângulos independentes de inclinação elétrica para duas operadoras.

A presente invenção provê um sistema de antena que possui duas antenas duais polarizadas, de inclinação ajustável, com separação física provendo diversidade de espaço, e onde:

a) cada antena possui polarizações associadas a respectivos ângulos de inclinação elétrica independentemente ajustáveis; e

b) cada antena possui ângulos de inclinação elétrica que são controláveis para serem iguais aos da outra antena e para prover um dentre acoplamento de inclinação de copolarização e acoplamento de inclinação de anti-polarização.

A invenção provê vantagem de ser utilizável com diferentes freqüências de portadora e ângulos de inclinação elétrica diferentes ajustáveis independentemente: isto provê capacidade para, por exemplo, implementar um padrão rádio celular diferentes e/ou adicionar uma operadora diferente sem a necessidade de prover montagens de antenas adicionais, o que aumentaria o impacto visual no ambiente.

O sistema de antena pode ser para operação com pelo menos uma primeira freqüência de portadora associada a um par de polarizações de antena tendo um acoplamento de inclinação de copolarização e um acoplamento de inclinação de anti-polarização, e pelo menos uma segunda freqüência de portadora associada a um outro par de polarizações de antena tendo um acoplamento de inclinação de copolarização e um acoplamento de inclinação de anti-polarização, respectivamente, os ângulos de inclinação da antena sendo controláveis para prover pelo menos uma primeira freqüência de portadora e pelo menos uma segunda freqüência de portadora a serem associadas com diferentes ângulos de inclinação elétrica. A pelo menos uma primeira freqüência de portadora e a pelo menos uma segunda freqüência de portadora podem ser primeiro e segundo grupos de freqüências de portadora respectivamente.

A pelo menos uma primeira freqüência de portadora e a pelo menos uma segunda freqüência de portadora podem ser associadas a uma das operadoras múltiplas, estações base múltiplas e padrões celulares múltiplos. O sistema de antena pode incluir dois alimentadores para

conduzir sinais entre o elemento de estações base e as antenas. Este pode incluir três de tais alimentadores, um dos alimentadores sendo somente para receber sinais, os sinais de recepção sendo associados a diferentes antenas e a diferentes polarizações de antena. Este pode incluir um adicional (quarto alimentador somente para receber sinais).

Meios de filtragem de banda larga podem ser co-localizados com as antenas do sistema de antena em montagens de antena e meios de filtragem de banda estreita podem ser co-localizados com equipamento de estação base. Meios de filtragem de banda estreita podem também ou alternativamente ser co-localizados com antenas.

O sistema de antena pode incluir quatro alimentadores para conduzir sinais de transmissão e recepção entre o equipamento de estação base e as antenas: dois dos alimentadores podem ser associados a diferentes polarizações de uma das antenas, e outros dois dos alimentadores sendo associados a diferentes polarizações das outras antenas. Alternativamente, as antenas podem ser designadas como primeira e segunda antena, dois dos alimentadores sendo para o primeiro e segundo sinais de transmissão associados respectivamente a uma primeira polarização da primeira antena e uma segunda polarização da segunda antena, outro dos alimentadores sendo para receber sinais também associados respectivamente à primeira polarização da primeira antena e segunda polarização da segunda antena, e um quarto dos alimentadores sendo para receber sinais associados respectivamente à segunda polarização da primeira antena e segunda polarização da primeira antena. Cada polarização de cada antena pode ser associada a um

respectivo meio de filtragem de banda larga, e um respectivo alimentador no respectivo meio de filtragem de banda estreita. Cada meio de filtragem de banda larga pode ser localizado em um conjunto de antena e ser conectado pelo respectivo alimentador ao respectivo meio de filtragem de banda estreita co-localizado com o equipamento de estação base. O meio de filtragem de banda estreita pode ser arranjado para dividir sinais com freqüências contíguas em grupos de sinais com freqüências não contíguas.

O sistema de antena pode incluir meio de filtragem para definir sinais de mesma freqüência associados a diferentes antenas e prover diversidade de espaço em pelo menos um dentre os modos de operação de transmissão e recepção.

Uma antena pode ter elementos de antena arranjados para transmissão de um primeiro sinal de transmissão de freqüência e a outra antena pode ter elementos de antenas arranjados para transmissão de uma primeira freqüência de sinal de transmissão de diversidade de espaço. Um sinal de recepção pode ser associado a múltiplos sinais de diversidade de recepção.

Em um outro aspecto, a presente invenção provê um método para operar um sistema de antena que possui duas antenas polarizadas duais, de inclinação ajustável, com separação física, provendo diversidade de espaço, o método incluindo:

a) ajustar ângulos de inclinação elétrica das polarizações de cada antena independentemente; e

b) controlar os ângulos de inclinação elétrica de cada antena para serem iguais aos da outra antena, para prover um dentre um acoplamento de inclinação de copolarização e um acoplamento de inclinação de anti- polarização.

O método da invenção provê a vantagem de que pode implementar diferentes freqüências de portadora e diferentes ângulos inclinação elétrica ajustáveis independentemente: isto provê capacidade para, por exemplo, implementar um padrão rádio celular diferente e/ou adicionar uma operadora diferentes sem a necessidade de prover conjuntos de antena adicionais que aumentariam o impacto visual no ambiente.

O método pode ser implementado com pelo menos uma primeira freqüência de portadora associada a um par de polarizações de antena tendo um dentre um acoplamento de inclinação de copolarização e um acoplamento de inclinação de anti-polarização e pelo menos uma segunda freqüência de portadora associada a um outro par de polarizações de antena, possuindo um acoplamento de inclinação de anti-polarização e um acoplamento de inclinação de copolarização, respectivamente, os ângulos de inclinação de antena sendo controláveis para prover pelo menos uma primeira freqüência de portadora e pelo menos uma segunda freqüência de portadora, a serem associadas com diferentes ângulos de inclinação elétrica. A pelo menos uma primeira freqüência de portadora e a pelo menos uma segunda freqüência de portadora podem ser o primeiro e segundo grupos de freqüências de portadora, respectivamente.

A pelo menos uma primeira freqüência de portadora e a pelo menos uma segunda freqüência de portadora podem ser associadas a uma dentre múltiplas operadoras, múltiplas estações base e múltiplos padrões celulares.

O método pode ser implementado com dois alimentadores conduzindo sinais entre o equipamento de estação base e antenas. Este pode ser implementado com três de tais alimentadores, um dos alimentadores sendo somente para receber sinais, os sinais recebidos sendo associados ambos a diferentes antenas e a diferentes polarizações de antena. Pode ser implementado com um adicional (quarto) alimentador somente para receber sinais.

Filtragem de banda larga pode ser implementada com meios de filtragem co-localizados com as antenas do sistema de antena em montagens de antena e meios de filtragem de banda estreita podem ser co-localizados com equipamento de estação base. Meios de filtragem de banda estreita podem também ou alternativamente ser implementados com meios co- localizados com antenas.

O método pode ser implementado com quatro alimentadores conduzindo sinais de transmissão e recepção entre equipamento de estação base e antenas: dois dos alimentadores podem ser associados a diferentes polarizações de uma das antenas, e os outros dois dos alimentadores sendo associados a diferentes polarizações das outras antenas. Alternativamente, as antenas podem ser designadas como primeira e segunda antenas, dois dos alimentadores conduzindo primeiro e segundo sinais de transmissão associados respectivamente a uma primeira polarização da primeira antena e uma segunda polarização da segunda antena, um outro dos alimentadores conduzindo sinais de recepção também associados respectivamente à primeira polarização da primeira antena e à segunda polarização da segunda antena, e um quarto dos alimentadores conduzindo sinais de recepção associados respectivamente à segunda polarização da primeira antena e à segunda polarização da primeira antena.

Cada polarização de cada antena pode ser associada a filtragem de banda larga, um respectivo alimentador e filtragem de banda estreita. A filtragem de banda larga pode ser implementada em um conjunto de antena e a filtragem de banda estreita pode ser implementada por meios co- localizados com o equipamento de estação base. O meio de filtragem de banda estreita pode ser arranjado para dividir sinais com freqüências contíguas em grupos de sinais com freqüências não contíguas.

Meios de filtragem podem ser usados para definir sinais de mesma freqüência associados a diferentes antenas e prover diversidade de espaço em pelo menos um dos modos de operação de transmissão e recepção.

Uma antena pode ter elementos de antena arranjados para transmissão de um primeiro sinal de freqüência de transmissão e a outra antena pode ter elementos de antena arranjados para transmissão de uma primeira freqüência de sinal de transmissão de diversidade de espaço. Um sinal de recepção pode ser associado a múltiplos sinais de diversidade de recepção.

No sentido da invenção poder ser mais plenamente entendida, realizações desta serão agora descritas, somente a título de exemplo, com referência aos desenhos que a acompanham, nos quais: Figura 1 mostra um sistema de antena da técnica anterior no qual uma única estação base possui sinais de recepção com diversidade de espaço;

Figura 2 mostra um sistema de antena da invenção no qual duas estações base possuem sinais de recepção com diversidade de espaço e usam conjuntos de antena com acoplamento de inclinação de copolarização;

Figura 3 é uma versão modificada da Figura 2 adequada para quatro estações base, todas com diversidade de espaço de sinal de recepção;

Figura 4 mostra um sistema de antena da invenção similar à Figura 2, porém mostrado em mais detalhe, e provendo capacidade para duas estações base com ângulo de inclinação ajustável independentemente e adequabilidade para freqüências contíguas (conforme definido mais tarde);

Figura 5 é uma versão simplificada da Figura 4, adequada para uso com freqüências não contíguas;

Figura 6 mostra um sistema de antena da invenção no qual duas estações base possuem ângulos de inclinação independentemente ajustáveis; três alimentadores são usados para simplificar o equipamento da estação base;

Figura 7 é uma versão modificada da Figura 6 com um alimentador extra para reduzir processamento da estação base;

Figura 8 é uma versão modificada da Figura 6 com filtros de estações base adicionados e conjuntos de antena possuindo filtragem de banda larga iguais;

Figura 9 ilustra um sistema de antena adicional da invenção com filtros montados externamente a conjuntos de antena apresentando construção simplificada;

Figura 10 mostra um sistema de antena adicional da invenção provendo diversidade de espaço para ambos sinais de transmissão e recepção de duas estações base; Figura 11 mostra um sistema de antena da invenção provendo diversidade de espaço para receber sinais de quatro estações base com dois ângulos de inclinação; e

Figura 12 ilustra um sistema de antena da invenção provendo diversidade de espaço para receber sinais para oito estações base com dois ângulos de inclinação.

Neste relatório descritivo (diferentemente da nomenclatura nos USA) uma "portadora" significa uma freqüência de portadora, isto é, um sinal de rádio freqüência ao qual é aplicada modulação para fins de telecomunicações, e "canal" é sinônimo de portadora. Uma ou mais portadoras podem ser usadas por um único operador, ou dois ou mais operadores, um operador sendo um usuário de uma estação base provendo um serviço de comunicações de telefone móvel. Portadoras múltiplas não estão necessariamente localizadas no mesmo sistema rádio celular. Sinais de transmissão e recepção em pares são indicados por TX e RX, respectivamente com sufixo numérico igual, por exemplo, TXl e RXl, ou TX2 e RX2. Aqui, o sufixo numérico 1 ou 2 indica uma primeira ou segunda freqüência de portadora de transmissão ou recepção, e a associação com um primeiro ou segundo operador ou estação base. Sinais de transmissão e recepção de diversidade de espaço são indicados por um sufixo D, por exemplo, em TXD, RXD, TXl D, RXl D, etc., e sinais de diversidade de espaço múltiplos são indicados por numerai em seguida ao sufixo D, por exemplo, TXlDl, RXlDl. Enlace ascendente significa um sinal passando de um conjunto portátil de telefone móvel para uma estação base, e enlace descendente significa um sinal passando na direção reversa.

Referindo-se à Figura 1, o numerai de referência 10 indica geralmente um sistema de antena da técnica anterior com diversidade de espaço, típico daquele comumente em uso. O sistema 10 possui uma estação base BS com primeira e segunda portas P e PD: a primeira porta P é para sinais de transmissão e recepção (TX/RX) e a segunda porta PD é somente para sinais de recepção (RXD) de diversidade de espaço. A estação base BS é arranjada para transmitir e receber sinais (TX/RX) via um primeiro conjunto de antena 12A, e para receber via um segundo conjunto de antena 12B, um sinal adicional (sinal de recepção de diversidade RXD) provendo diversidade de espaço em virtude da separação espacial entre estes conjuntos. Os conjuntos de antena 12A e 12B possuem primeira e segunda pilhas de antena 14A e 14B, respectivamente com um espaçamento de centro a centro de S, tipicamente igual a dez ou vinte comprimentos de onda na freqüência de recepção da estação base. Cada pilha de antena 14A e 14B é uma única antena que compreende um arranjo vertical de dipolos cruzados tais como 16A e 18A com polarizações mutuamente ortogonais: estas polarizações são dispostas respectivamente em +45 e -45 graus com a vertical e inclinando-se para cima para a direita (aqui polarização positiva (+)) e para a esquerda (aqui polarização negativa (-)), respectivamente.

Os conjuntos de antena 12A e 12B incorporam controles de ângulo de inclinação de antena TA e TB, que provêm controle dos ângulos dos feixes das pilhas de antena 14A e 14B, respectivamente, independentemente uma da outra. Os conjuntos de antena 12A e 12B necessariamente possuem primeiro ângulo de inclinação elétrica, no sentido de habilita-los a receber respectivas réplicas espacialmente diversas de um único sinal transmitido a partir de um conjunto portátil de telefone móvel individual.

Um sinal TX para transmissão a partir da primeira pilha de antena 14A a +45 graus de polarização é alimentado a partir da primeira porta de estação base P a um primeiro alimentador F1: este alimentador leva o sinal TX até um mastro de suporte de antena (não mostrado), até o primeiro conjunto de antena 12A. Aqui, o sinal TX passa em uma unidade de amplificador/filtro de transmissão/recepção 20A indicada por linhas pontilhadas. Na unidade 20A este é filtrado por um filtro de passa faixa de transmissão (TX) 22A, a partir do qual é emitido para a primeira pilha de antena 14A via primeira rede de alimentação incorporada 24A. A rede 24A é espécie conhecida: é um arranjo em cascata de divisores de sinal arranjados para converter o sinal TX em um conjunto de sinais de elemento de antena, cada um alimentando um respectivo elemento dipolo de antena de polarização positiva tal como 16A. A primeira rede de alimentação incorporada 24A também opera reversamente ao receber sinais de enlace ascendente de uma estação móvel. Sinais de enlace ascendente a partir da primeira rede de alimentação incorporada 24A são conectados à unidade 20A, que provê trajetos de sinal diferentes para sinais de RX e TX: esta unidade amplifica sinais de RX para contrabalançar degradação de sinais devida a perdas no alimentador F1.

Conseqüentemente, sinais TX e RX para transmissão a partir de ou recebidos por elementos dipolo de antena de polarização positiva tais como 16A são separados em trajetos TX e RX via filtro TX 22A e filtro RX 26A, respectivamente. O sinal RX é amplificado por um amplificador de baixo ruído (LNA) 27A e filtrado por um segundo filtro de passa faixa de recepção (RX) 28A; este então une o trajeto do sinal TX entre o filtro de passa faixa 22A e o alimentador Fl. O filtro TX 22A e o filtro RX 28A apresentam impedância de sistema corrigida, tipicamente 50 ohms, dentro de suas respectivas bandas passantes para o alimentador Fl ao qual estão conectados. O sinal RX é comutado ao longo do primeiro alimentador Fl para a porta P da primeira estação base.

Os elementos dipolo de antena de polarização negativa tais como 18A da pilha de antena 14A possuem a capacidade de transmitir e receber sinais e estão conectados a uma segunda rede de alimentação incorporada 3OA. Entretanto, esta capacidade não é usada, conforme indicado pela segunda rede de alimentação incorporada 3 OA tendo uma porta terminada em uma carga casada 32A.

O segundo conjunto de antena 12B é equipado e arranjado similarmente ao primeiro: é de mesma referência, com o sufixo B substituindo

0 sufixo A, e não será descrito em detalhe. É usado somente em um modo de recepção (o filtro TX 22B é portanto, redundante). E espacialmente disposto a partir do primeiro conjunto de antena 12A, e conseqüentemente, a operação no modo de recepção provê um sinal de recepção de diversidade de espaço (RXD) via um segundo alimentador F2 para a porta de diversidade da estação base PD.

Na prática, conjuntos de antena comercialmente disponíveis tais como 12A e 12B são fornecidos com duas unidades de amplificador/filtro de transmissão/recepção tais como 20A, uma para cada alimentador corporativo 24A/30A. Isto provê capacidade para transmissão/recepção em ambas polarizações de pilha de antena, embora conforme mostrado na Figura

1 esta capacidade não seja plenamente explorada.

O sistema de antena de diversidade de espaço 10 da técnica anterior possui um número de desvantagens:

1. se o sistema 10 é compartilhado por operadores múltiplos, os operadores somente têm acesso a um único ângulo de inclinação elétrica;

2. se o sistema 10 é adaptado para operação com múltiplas freqüências de portadora (ou canais de rádio freqüência (RF)) por um único operador, o operador não será capaz de otimizar o sistema simultaneamente para tecnologias múltiplas, por exemplo, dois padrões radio celular diferentes tais como GSM e UMTS;

3. se usuários múltiplos compartilham o sistema de antena, qualquer disposição de célula do operador será em geral diferente da de outro e conseqüentemente, apenas um dos operadores será capaz de otimizar a cobertura de célula e minimizar a interferência mútua entre células; e

4. o sistema de antena 10 é usado de modo ineficiente: isto é, ambas pilhas de antena 14A e 14B têm a capacidade de transmitir e receber em duas polarizações mutuamente ortogonais mas somente uma polarização é usada em cada caso.

A presente invenção é destinada a habilitar freqüências de portadora múltiplas e/ou operadores a compartilhar uma instalação de antena de diversidade de espaço, de tal modo que:

1. ângulos independentes de inclinação elétrica são disponíveis para múltiplas estações base;

2. diversidade de polarização é disponível em adição a diversidade de espaço;

3. o ganho de enlace ascendente é aumentado pelo uso de duas antenas implementando recepção de diversidade de espaço: isto reduz o consumo de potência total para uma comunidade de usuários de telefone móvel; e

4. operadores adicionais podem ser acrescentados a um sistema de antena de diversidade de espaço existente, sem aumentar o número de antenas ou impacto visual no ambiente.

Referindo-se agora à Figura 2, um sistema de antena 40 da invenção é mostrado de forma simplificada: para simplificar o desenho, itens convencionais (por exemplo, estações base, filtros, alimentadores corporativos e amplificadores de baixo ruído para sinais de recepção) são omitidos. O sistema 40 é adequado para uso com duas estações base compartilhando equipamento de antena de diversidade de espaço. Este possui primeiro e segundo conjuntos de antena 42A e 42B com primeira e segunda pilhas de antena 44A e 44B, respectivamente com um espaçamento de centro a centro S na faixa de dez a vinte comprimentos de onda na freqüência de recepção do sistema de antena. Cada pilha de antena 44A ou 44B compreende um arranjo vertical de pares de dipolos de antena cruzados tais como 46A e 48A ou 46B e 48B. As pilhas de antena 44A e 44B são cada uma dualmente polarizadas; isto é, cada par de dipolos tais como 46A e 48A ou 46B e 48B possui inclinações geométricas mutuamente ortogonais relativas uma à outra, dando origem a polarizações positiva (+) e negativa (-), respectivamente a +45 graus e -45 graus com a vertical.

A primeira pilha de antena 44A possui duas portas de

entrada/saída mutuamente ortogonais 44A(+) e 44A(-) conectadas a dipolos de polarização positiva tais como 46A e dipolos de polarização negativa tais como 48A, respectivamente: aqui, duas portas de pilha de antena são ortogonais uma à outra se um sinal de entrada para uma das portas não dá origem a um sinal recebido de saída de magnitude apreciável a partir da outra porta. Similarmente, a segunda pilha de antena 44B possui duas portas de entrada/saída mutuamente ortogonais 44B(+) e 44B(-) conectadas a dipolos de polarização positiva tais como 46B e dipolos de polarização negativa tais como 48B, respectivamente. O primeiro conjunto de antena 42A possui primeiro e segundo

controles de ângulo de inclinação TA(+) e TA(-) para controle de inclinação elétrica de feixes de antena de polarização positiva e negativa, respectivamente. O primeiro ângulo de controle de inclinação TA(+)A provê controle de um ângulo de inclinação de um feixe de antena a partir de dipolos de antena de polarização positiva tais como 46A; similarmente, o segundo ângulo de controle de inclinação TA(-)A provê controle de um ângulo de inclinação de um feixe de antena a partir de dipolos de antena de polarização negativa tais como 48A. De modo similar, o segundo conjunto de antena 42B possui ângulos de controle de inclinação TA(+)B e TA(-)B para ângulos de inclinação elétrica a partir de dipolos de antena polarizados positivamente e negativamente, tais como 46B e 48B, respectivamente.

Cada um dos conjuntos de antena 42A e 42B possui ajuste independente do ângulo de inclinação elétrica de cada polarização: isto não faz parte dos projetos de antena de Inclinação Elétrica Variável (VET); tais projetos incorporam ajuste de cada polarização, porém acoplam mecanismos de ajuste juntos de tal modo que ambas polarizações são inclinadas juntas em uníssono a partir de uma única entrada de controle. No exemplo da invenção descrito com referência à Figura 2, o ajuste individual de inclinação para cada polarização em cada conjunto de antena 42A ou 42B pode ser implementado provendo controle de acesso separado ao mecanismo de ajuste para cada polarização: tal controle de acesso pode, por exemplo, ser implementado localmente através de um ajuste de parafuso, ou remotamente a partir do conjunto de antena 42A ou 42B usando um servo mecanismo.

Os controles de ângulo de inclinação do feixe de antena de polarização positiva TA(+)A e TA(+)B para o primeiro e segundo conjuntos de antena 42A e 42B são ajustados nesta realização de tal modo que o mesmo ângulo de inclinação comum é aplicado a ambos feixes de antena de polarização positiva a partir da primeira e segunda pilhas de antena 44A e 44B, respectivamente: estes feixes são associados a dipolos de antena inclinados iguais tais como 46A e 46B, todos dispostos a +45 graus com a vertical e portanto, paralelos um ao outro. Similarmente, os controles de ângulo de inclinação do feixe de antena de polarização negativa TA(-)A e TA(-)B para ambos conjuntos de antena 42A e 42B são ajustados nesta realização de tal modo que o mesmo ângulo de inclinação comum é aplicado a ambos feixes de antena de polarização negativa associados a dipolos de antena inclinados iguais tais como 48A e 48B, dispostos paralelos um ao outro a -45 graus com a vertical. Entretanto, os ângulo de inclinação para os feixes de antena de polarização positiva e negativa não são necessariamente iguais, e serão em geral ajustados para serem diferentes um do outro: estes feixes implementam transmissão e recepção para respectivas estações base, para as quais estes deram diferente cobertura terrestre em virtude de seus ângulos de inclinação diferentes. Sinais associados a ângulos de inclinação comuns e estações base comuns são indicados pelas setas 70 e pares de linhas pontilhadas adjacentes 72.

Um primeiro sinal de transmissão (TXl) 74A a partir de uma primeira estação base (não mostrada) para transmissão a partir da primeira pilha de antena 44A com polarização positiva ou de +45 graus em um primeiro ângulo de inclinação, é filtrado por um filtro de passa faixa de transmissão (TX) 52A em uma unidade de filtro TX/RX 53A, a partir da qual é emitido para dipolos de polarização positiva tais como 46A da primeira pilha de antena 44A. Um primeiro sinal de recepção (RXl) recebido pela primeira pilha de antena 44A com polarização positiva no primeiro ângulo de inclinação, é filtrado por um filtro de passa faixa de recepção (RX) 78A na unidade de filtro TX/RX 5 3 A, a partir da qual é emitido em 76A para a primeira estação base. Um sinal de recepção adicional (RX2D) é recebido em um segundo ângulo de inclinação com polarização negativa de -45 graus pelos dipolos de polarização negativa tais como 48A da primeira pilha de antena 44A: este sinal é emitido em 80A para uma segunda estação base (não mostrada) para a qual provê diversidade de espaço quando em combinação com outros sinais associados à segunda pilha de antena 44B.

Similarmente, um segundo sinal de transmissão (TX2) 74B a partir da segunda estação base para transmissão a partir da segunda pilha de antena 44B com polarização negativa ou de -45 graus no segundo ângulo de inclinação, é filtrado por um filtro de passa faixa de transmissão (TX) 53B em uma unidade de filtro de TX/RX 53B, a partir da qual é emitido para dipolos de polarização negativa tais como 48B da segunda pilha de antena 44B. Um segundo sinal de recepção (RX2) 76B é recebido pela segunda pilha de antena 44B com polarização negativa, no segundo ângulo de inclinação, e é filtrado por um filtro de passa faixa de recepção (RX) 78B na unidade de filtro 53B, a partir da qual é emitido para a segunda estação base. Um sinal de recepção adicional (RXlD) 80B é recebido pela segunda pilha de antena 44B com polarização positiva de -45 graus no primeiro ângulo de inclinação: este sinal é emitido para a primeira estação base, para a qual provê diversidade de espaço quando em combinação com outros sinais associados à primeira pilha de antena 44A.

Os sinais TX1, RXl e RXl D, 74A, 76A e 80B associados ao primeiro ângulo são agrupados à esquerda da linha pontilhada central 72, e os sinais TX2, RX2 e RX2D, 74B, 76B e 80A associados ao segundo ângulo de inclinação, são agrupados à direita daquela linha.

Como foi dito, os ângulos de inclinação de polarização positiva de ambos conjuntos de antena 42A e 42B são ajustados para serem os mesmos; similarmente, os ângulos de inclinação de polarização negativa de conjuntos de antena 42A e 42B são ajustados para serem os mesmos. Sinais são portanto, associados a um primeiro ângulo comum de inclinação elétrica de feixe de antena, e os sinais 74B (TX2), 76B (RX2) e 80A (RX2D) são associados a um segundo ângulo: isto é referido como "acoplamento de inclinação de copolarização" existente entre conjuntos de antena 42A e 42B.

Alternativamente, "acoplamento de inclinação anti- polarização" (acoplamento/igualdade entre ângulos de inclinação associados a diferentes polarizações) entre conjuntos de antena 42A e 42B pode ser implementada ajustando o respectivamente ângulo de inclinação associado a cada polarização ((+) ou (-)) do conjunto de antena 42A ou 42B para ser o mesmo que o ângulo de inclinação associado à respectiva polarização oposta ((-) ou (+)) do outro conjunto de antena 42B ou 42A.

A realização 40 da invenção descrita com referência à Figura 2 tem as seguintes vantagens:

(a) comparada a um sistema de antena de diversidade de espaço da técnica anterior (por exemplo, conforme descrito com referência à Figura 1) a realização 40 adiciona um segundo sinal de transmissão com uma freqüência de portadora diferente e um ângulo diferente de inclinação elétrica, que é ajustável independentemente do ângulo de um primeiro tal sinal usado na técnica - a freqüência e ângulo de inclinação elétrica diferentes são utilizáveis para implementar um padrão rádio celular diferente e/ou para adicionar um operador diferente: isto é obtido sem a necessidade de prover conjuntos de antena adicionais. Conseqüentemente, o segundo sinal de transmissão é adicionado sem aumentar o impacto visual do sistema de antena no ambiente e sem requerer consentimento de autoridades reguladoras (planejamento ou zoneamento);

(b) ajuste independente de polarização de sinal é obtido com pouco aumento de custo; (c) um sistema de antena da técnica anterior pode ser adaptado

para implementar as vantagens (a) e (b) acima, sem incorrer em aumento significativo no custo e peso, uma capacidade que permite que as estruturas de suporte de mastro e antena da técnica anterior sejam mantidas;

(d) a realização 40 adiciona o segundo sinal de transmissão (TX2) com uma diferente freqüência de portadora usando uma pilha de antena

44B diferente, comparada à pilha de antena 44A usada para o primeiro tal sinal (TX1); isto não requer combinar sinais usando um combinador híbrido de 3dB, o que incorre em 50% de perda de potência e é uma característica dos sistemas de antena da técnica anterior usando freqüências contíguas (como será descrito mais tarde): a segunda freqüência de portadora de sinal de transmissão pode portanto, ser contígua à do primeiro sinal de transmissão, sem esta perda de potência de 50%; e

(e) a realização 40 pode implementar ângulos de inclinação com acoplamento de copolarização ou acoplamento de anti-polarização, o que

provê um grau de liberdade para habilitar a redução nos produtos de inter- modulação gerados entre sinais com freqüências de portadora diferentes.

Referindo-se agora à Figura 3, é mostrado um sistema de antena adicional 140 da invenção que é uma versão modificada daquele descrito com referência à Figura 2: este provê capacidade para uso por quatro estações base (com respectivas freqüências de portadora) compartilhando conjuntos de ante, dois ângulos de inclinação e acoplamentos de inclinação de copolarização ou acoplamento de anti-polarização conforme requeridos. Aqui novamente, para simplificar o desenho, itens convencionais não são mostrados. Partes equivalentes daquelas descritas anteriormente tem a mesma referência - com um prefixo 100 onde numericamente referenciado. O sistema de antena 140 é equivalente ao sistema 40 descrito anteriormente com filtragem e divisão para definir sinais adicionais.

O sistema de antena 140 possui primeiro e segundo conjuntos de antena 142A e 142B com primeira e segunda pilhas de antena polarizadas duais 144A e 144B, respectivamente. A primeira pilha de antena 144A possui portas de entrada/saída ortogonais 144A(+) e 144A(-) conectadas a dipolos de polarização positiva tais como 146A e dipolos de polarização negativa tais como 148A, respectivamente. Similarmente, a segunda pilha de antena 144B possui portas de entrada/saída ortogonais 144B(+) e 144B(-) conectadas a dipolos de polarização positiva tais como 146B e dipolos de polarização negativa tais como 148B, respectivamente.

O primeiro conjunto de antena 142A possui dipolos de polarização positiva (por exemplo, 146A) conectados a uma primeira unidade de filtro TX/RX 153A e dipolos de polarização negativa (por exemplo, 148A conectados a uma segunda unidade de filtro TX/RX 155B; similarmente, o segundo conjunto de antena 142B possui dipolos de polarização positiva (por exemplo, 146B) conectados a uma terceira unidade de filtro TX/RX 155 e dipolos de polarização negativa (por exemplo, 148B conectados a uma quarta unidade de filtro TX/RX 153B. Isto é, conforme anteriormente no sistema 40, cada conjunto de antena 142A ou 142B possui suas duas polarizações de dipolo associadas a diferentes ângulos de inclinação indicados por diferentes lados de uma linha pontilhada central 172C.

As unidades de filtro TX/RX 153A, 155A, 153B, 155B contém respectivas combinações de filtros de passa faixa de transmissão (TX) e recepção (RX) 152A e 178A, 157A e 179A, 152B e 178B, 157B e 179B. Quatro estações base são indicadas por setas BS1, BS2, BS3 e BS4: estas operam em diferentes freqüências de portadora para prover sinais de transmissão 174A (TX1), 175B (TX2), 175A (TX3) e 174B (TX4), respectivamente. Sinais de transmissão 174A e 175B são filtrados em 152A e 157B e são então alimentados respectivamente a dipolos de polarização positiva (+45 graus) (por exemplo, 146A) e dipolos de polarização negativa (- 45 graus) (por exemplo, 148A) da primeira pilha de antena 144A. Similarmente, sinais de transmissão (TX3) 175A e (TX4) 174B são filtrados em 157A e 152B e são então alimentados respectivamente a dipolos de polarização positiva (+45 graus) (por exemplo, 146B) e dipolos de polarização negativa (-45 graus) (por exemplo, 148B) da segunda pilha de antena 144B.

Os filtros de passa faixa de recepção (RX) 178A, 179A, 178B e 179B são conectados a respectivos divisores de duas vias SI, S3, S2 e S4. Sinais recebidos pela primeira pilha de antena 144A em dipolos de polarização positiva (+45 graus) (por exemplo, 146A), são filtrados em 178A; estes sinais são então divididos em Sl para definir um sinal de recepção (RXl) 176A para a primeira estação base BSl e um sinal de diversidade de espaço de recepção (RX3D) 190A para a terceira estação base BS3. Similarmente, sinais recebidos pela primeira pilha de antena 144A em dipolos de polarização negativa (-45 graus) (por exemplo, 148A), são filtrados em 179B: estes são então divididos em S2 para definir um sinal de recepção (RX2) 192A para a segunda estação base BS2 e um sinal de diversidade de espaço de recepção (RX4D) 194A para a quarta estação base BS4.

Sinais recebidos pela segunda pilha de antena 144B em dipolos de polarização positiva (+45 graus) (por exemplo, 146B) são filtrados em 179A: estes são então divididos em S3 para definir um sinal de recepção (RX3) 176Β para a terceira estação base BS3 e um sinal de diversidade de espaço de recepção (RXlD) 180B para a primeira estação base BS1. Similarmente, sinais recebidos pela segunda pilha de antena 144B em dipolos de polarização negativa (-45 graus) (por exemplo, 148B) são filtrados em 179B: estes são então divididos em S4 para definir um sinal de recepção (RX4) 192B para a quarta estação base BS4 e receber um sinal de diversidade de espaço de recepção (RX2D) 194B para a segunda estação base BS2.

Os divisores Sl a S4 conseqüentemente, provêm que cada estação base receba dois respectivos sinais de recepção associados a diferentes pilhas de antena, porém com diversidade de espaço e correspondendo a polarizações iguais (acoplamento de inclinação de copolarização) quando recebidos. Alternativamente, acoplamento de anti- polarização pode ser implementado ao invés de conforme descrito previamente.

O primeiro e segundo conjuntos de antena 142A e 142B possuem controles de ângulo de inclinação de feixe de antena de polarização positiva TA(+)A e TA(+)B: estes controles são ajustados de tal modo que um ângulo de inclinação (a) é obtido, o qual é o mesmo ou comum aos feixes de antena de polarização positiva de ambas pilhas de antena 144A e 144B. Conseqüentemente, sinais associados à primeira e terceira estações base BSl e BS3 correspondem ao mesmo ângulo de inclinação de feixe de antena, estes sendo sinais de transmissão 174A (TXl) e 175A (TX3), sinais de recepção 176A (RXl) e 176B (RX3), e sinais de diversidade de espaço de recepção 180B (RXlD) e 190A (RX3D).

O primeiro e segundo conjuntos de antena 142A e 142B similarmente possuem controles de ângulo de inclinação de feixe de antena de polarização negativa TA(-)A e TA(-)B: ajustados para um ângulo de inclinação comum (b) a ser obtido para feixes de antena de polarização negativa de ambas pilhas de antena 144A e 144B. Sinais associados à segunda e quarta estações base BS2 e BS4 portanto, correspondem ao ângulo de inclinação (b), isto é, sinais de transmissão 175B (TX2) e 174B (TX4), sinais de recepção 192A (RX2) e 192B (RX4), e sinais de diversidade de espaço de recepção 194B (RX2D) e 194A (RX4D).

Conforme foi dito, o sistema de antena 140 provê capacidade para uso por quatro estações base (com respectivas freqüências de portadora). Isto é porque este possui dois conjuntos de antena 142A e 142B, cada um com um par de portas de entrada/saída mutuamente ortogonais 144A(+) e 144A(-), 144B(+) e 144B(-). Conseqüentemente, uma entrada de saída para qualquer uma destas portas está efetivamente isolada - e portanto, não afetará significativamente - sinais de entrada para as outras portas. Em geral, as quatro portas 144A(+) e 144A(-), 144B(+) e 144B(-) habilitam até quatro freqüências de portadora de RF para compartilhar o sistema de antena 140, sem a necessidade de combinação de sinal usando acopladores de 3dB ou combinadores de filtro (um problema bem conhecido na técnica anterior). Isto torna o sistema de antena 140 também adequado para uso com as seguintes:

(a) três estações base uma das quais é arranjada para transmitir diversidade de espaço em adição a receber diversidade de espaço, e

(b) duas estações base ambas as quais são arranjadas para transmitir diversidade de espaço em adição a receber diversidade de espaço.

A realização 140 da invenção descrita com referência à Figura 3 tem as vantagens do sistema 40 e em adição às seguintes:

(a) a realização 140 adiciona terceiro e quarto sinais de transmissão com diferentes freqüências de portadora, sem requerer combinar sinais usando combinadores de filtro ou combinadores híbridos de 3 dB;

(b) sinais de transmissão adicionais com diferentes freqüências de portadora podem ser adicionados usando combinadores de filtro, porém sem combinadores híbridos de 3 dB;

(c) a opção de transmissão de diversidade de espaço para qualquer das freqüências de portadora está disponível.

Estações base adicionais (ou freqüências de portadora) tendo freqüências contíguas podem ser adicionadas às realizações descritas com referência às Figuras 2 e 3, sem incorrer em perda de combinação em um combinador de 3 dB (o que é uma característica de combinação de freqüências contíguas da técnica anterior): isto pode ser implementado usando um método de inclinação individual descrito no Pedido Internacional No. W003/043127, publicado.

Outras realizações da invenção serão descritas mais tarde. Antes de fazer isto, será dada uma explicação das expressões de freqüências contíguas e freqüências não contíguas que são relevantes a estas e a realizações anteriores.

Em um sistema de antena que opera com freqüências de portadora múltiplas, é necessário assegurar que um transmissor gerando uma primeira freqüência não receba uma segunda freqüência, particularmente se as duas freqüências são próximas uma da outra. O acoplamento de uma segunda freqüência de sinal a uma saída de transmissor resulta em produtos de intermodulação serem gerados no estado de saída do transmissor, que é não linear. Estes produtos tornam-se emissões espúrias não controladas, que, se grandes o bastante podem exceder o nível permitido pelas autoridades que regulam as comunicações. Convencionalmente, são usados filtros para isolar transmissores um do outro, de tal modo que um sinal não pode se propagar de um transmissor para outro, sem passar através de um filtro que o atenua grandemente. No sentido de permitir que filtros de isolamento sejam usados deste modo, freqüências de sinal adjacentes precisam ser suficientemente separadas, de tal modo que as bandas passantes do filtro não se superpõem significativamente: isto é, freqüências de sinal precisam ser "não contíguas".

Ainda mais, em um sistema de Múltiplo Acesso por Divisão de Código de Banda larga (WCDMA) é preferível que cada receptor em uma estação base tenha um mínimo de sinais indesejados em sua banda passante, no sentido de maximizar sua sensibilidade e faixa dinâmica para sinais desejados. E portanto, preferível filtrar sinais na entrada do receptor da estação base para restringir estes sinais a freqüências dentro de uma faixa para a qual a estação base é destinada.

Se filtros de isolamento não são adequados, alguma outra forma de isolamento de sinal precisa ser provida: este é o caso das faixas de freqüência Duplex de Divisão de Freqüência de Terceira Geração (3 G FDD) alocadas pela Agência de Comunicações do Reino Unido (UK) para uso pelas operadoras de rede do UK. Aqui, há uma alocação de espectro de 2110,3 MHz a 2169,7 MHz para transmissão FDD a partir de estações base, e 1920,3 MHz a 1979,7 MHz para transmissão a partir de rádios móveis. Estas regiões espectrais ou faixas alocadas são divididas cada uma em sub faixas de 10-15 MHz de largura e espaçamento de centro a centro: conseqüentemente, a largura e espaçamento de centro a centro são menores que 1% da freqüência de ~2 GHz. Filtros de isolamento não são adequados para freqüências adjacentes com este espaçamento, porque os filtros não são perfeitos: isto é, os filtros não possuem características de filtro de corte infinitamente seletivo. Isto faz com que pares adjacentes de bandas passantes se superponham seriamente porque as características do filtro possuem inclinação finita: isto dá origem a efeitos prejudiciais, perda aumentada de sinal na região de superposição e isolamento reduzido entre sinais. Isto resulta em (a) perda de acoplamento de sinal e distorção de forma de onda de sinal, e (b) uma proporção de cada acoplamento de sinal para filtros adjacentes e daí para outros transmissores. O acoplamento de um sinal de um transmissor na saída de um outro transmissor resulta em produtos de intermodulação como foi visto e deveria ser estritamente evitado.

Na técnica anterior, duas formas de isolamento de sinal adicional são conhecidas (a) uso de um acoplador de 3 dB (que infelizmente acarreta 50% de perda de potência), e (b) combinação pelo ar. A combinação pelo ar envolve o uso de (i) antenas múltiplas ou alternativamente (ii) uma antena multi elemento com entradas ortogonais. Para implementar (ii), sinais de freqüência contíguos são divididos em dois grupos, ambos com freqüências não contíguas, e os grupos são alimentados a diferentes entradas com ortogonalidade mútua, assegurando que não há combinação de sinais de freqüência contíguos dentro da antena; ao invés disso, a combinação ocorre quando os sinais tiverem sido radiados a partir da antena. Exemplos de (a) e (b) incluem: (a) Patente U. S. No. 5.229.729 e Patente U. S. No. 5.584.048, (b) (i) Patente U. S. No. 5.584.058 e (b) (ii) Pedido Internacional No. W002/082581.

Neste relatório descritivo, portanto, freqüências de sinal são referidas como "não contíguas" se estas estão suficientemente distantes para serem adequadamente separadas usando filtros convencionais, e como "contíguas" se estas não estão.

Referindo-se agora à Figura 4, é mostrado um sistema de antena adicional 240 da invenção, que é equivalente ao descrito com referência à Figura 2, porém ilustrado em mais detalhe: este provê capacidade para dois de cada um dos seguintes, freqüências de portadora, ângulos de inclinação independentemente ajustáveis, canais, alimentadores e estações base, e pode ser usado com freqüências contíguas e acoplamento de inclinação de copolarização ou anti-polarização conforme requerido.

O sistema 240 possui primeira e segunda estações base BS41 e BS42 definindo os respectivos canais CHl e CH2. A primeira estação base BS41 possui duas portas P41 e P41D: uma porta P41 é primeiramente para transmitir e receber sinais (TX1/RX1), e a outra porta P41D é primeiramente para receber somente sinais de diversidade de espaço (RX1 D). Similarmente, a segunda estação base BS42 possui duas portas P42 e P42D para segunda transmissão e recepção de sinais (TX2/RX2), e para segunda recepção de diversidade de espaço de sinais (RX2D).

As expressões "banda larga" e "banda estreita" serão usadas em relação a filtros na descrição desta e de realizações posteriores: "banda estreita" significa uma banda passante suficientemente estreita para passar apenas uma (por exemplo, TXl) de um número de freqüências de transmissão no caso de filtros de transmissão, ou somente uma (por exemplo, RXl) de um número de freqüências de recepção no caso de filtros de recepção; "banda larga" significa uma banda passante suficientemente larga para passar mais de uma, pelo menos, ou todas as freqüências de transmissão no caso dos filtros de transmissão (TX) ou mais de uma, pelo menos ou todas as freqüências de recepção no caso de filtros de recepção (RX).

O primeiro sinal de transmissão (TXl) passa da primeira estação base BS41, via porta P41 para um conjunto de filtro de estação base 250 co-localizado com as estações base BS41 e BS42 (por exemplo, no pé de um mastro de antena). Este sinal é filtrado por um filtro de passa faixa de transmissão de banda estreita (TXl) 252A em uma unidade de filtro TX1/RX12 253A; este é então emitido para um primeiro alimentador F41 que o transfere a um primeiro conjunto de antena 254A. Aqui, este é filtrado por um filtro transmissor de banda larga (TX) 256A e então emitido para uma primeira rede de alimentador corporativo 243A, que o alimenta a elementos dipolo de antena igualmente polarizados, tais como 246A de uma pilha de antena 244A. A rede 243A converte este sinal de transmissão em um conjunto de sinais de elemento de antena e os alimenta a respectivos elementos dipolo de mesma polarização (+45 graus). A primeira pilha de antena 244A compreende um arranjo vertical de dipolos cruzados tais como 246A e 248A com polarizações mutuamente ortogonais, dispostas respectivamente a +45 e - 45 graus com a vertical e inclinando-se para cima para a direita e a esquerda, e designadas polarização positiva (+) e polarização negativa (-), respectivamente. A primeira rede de alimentação incorporada 243A conseqüentemente, comuta o sinal de transmissão para dipolos de polarização positiva (+45 graus) tal como 246A para radiação no espaço livre.

Dipolos de polarização negativa tais como 248A da primeira pilha de antena 244A são conectados a uma segunda rede de alimentação incorporada 245A.

Sinais recebidos pela primeira pilha de antena 244A em dipolos tais como 246A e 248A com polarizações mutuamente ortogonais, passam via redes de alimentação incorporadas 243A e 245A para filtros de recepção de banda estreita 258A e 260A, que possuem bandas passantes definindo primeira e segunda freqüências de recepção (RX1 e RX2) respectivamente associadas a diferentes polarizações da mesma pilha de antena 244A. Sinais de recepção de freqüência diferente emitidos a partir destes filtros são amplificados pelos LNAs 262A e 264A e então combinados por um combinador de sinal 266A. O combinador de sinal 266A provê um sinal combinado que é filtrado por um filtro receptor de banda larga 268A com uma banda passante (RX12) que passa ambas primeira e segunda freqüências de recepção (RX1, RX2); o sinal combinado e filtrado resultante é inserido no primeiro alimentador F41, que o transfere ao conjunto de filtro de estações base 250, onde é filtrado em um filtro de receptor de banda larga 270A e dividido por um divisor 272A. O divisor 272A provê dois sinais de recepção para fins de diversidade de espaço, estes sinais sendo amplificados por LNAs 274A e 276A e filtrados por filtros banda estreita 278A e 280A com diferentes bandas passantes (RX1 e RX2) antes de passar respectivamente para a porta de transmissão e recepção da primeira estação base (TX1/RX1) P41 e porta de recepção de diversidade de espaço da segunda estação base (RX2D) P42D.

Similarmente, um segundo sinal de transmissor (TX2) passa da segunda estação base BS42 via porta P42 ao conjunto de filtro de estação base 250. Este sinal é filtrado por um filtro de passa faixa de transmissão de banda estreita (TX2) 252B em uma unidade de filtro TX1/RX1 253B; este é então emitido para um segundo alimentador F42 que o transfere para um segundo conjunto de antena 254A. Aqui, este é filtrado por um filtro de passa faixa de transmissão de banda larga (TX) 256B e então emitido para uma rede de alimentação incorporada 245B, que o alimenta a elementos dipolo de antena de polarização igual tal como 248B de uma segunda pilha de antena 244B. A rede 245B converte este sinal de transmissão em um conjunto de sinais de elemento de antena para dipolos de mesma polarização da segunda pilha de antena 244B, que compreende um arranjo vertical de dipolos cruzados equivalentes aos da primeira pilha de antena 244A. O sinal de transmissão, conseqüentemente, passa via rede de alimentação incorporada 245B para dipolos de polarização negativa (-45 graus) tais como 248B, para radiação no espaço livre.

Sinais recebidos pela segunda pilha de antena 244B em dipolos tais como 246B e 248B com polarizações mutuamente ortogonais, passam via redes de alimentação incorporadas 243B e 245B para filtros de recepção de banda estreita 258B e 260B, que possuem bandas passantes definindo primeira e segunda freqüências de recepção (RX1 e RX2), e daí para LNAs 262B e 264B respectivamente: após emissão pelo LNAs 262B e 264B, estes sinais de freqüência de recepção diferentes são combinados por um combinador de sinal 266B e filtrados por um filtro receptor de banda larga 268B com uma banda passante (RX12) que passa ambas primeira e segunda freqüências de recepção (RX1 e RX2); o sinal combinado e filtrado resultante é inserido no segundo alimentador F42. O segundo alimentador F42 transfere o sinal combinado filtrado ao conjunto de filtro de estação base 250, que o filtra em um filtro de receptor de banda larga 270B e o divide por meio de um divisor 272B. Dois sinais divididos para fins de diversidade de espaço são conseqüentemente, emitidos a partir do divisor 272B e estes são amplificados pelos LNAs 274B e 276B e filtrados por filtros banda estreita 278B e 280B com diferentes bandas passantes (RX1 e RX2) antes de passar respectivamente para a porta de transmissão e recepção da segunda estação base (TX2/RX2) P42 e porta de recepção de diversidade de espaço da primeira estação base (RXlD) P41D.

As pilhas de antena 244A e 244B possuem controles de ângulo de inclinação de feixe de antena de polarização positiva TA(+)A e TA(+)B e controles de ângulo de inclinação de feixe de antena de polarização negativa TA(-)A e TA(-)B. Estes conseqüentemente, podem ser arranjados para acoplamento de inclinação de copolarização ou acoplamento de inclinação de anti-polarização, conforme requerido.

Cada alimentador F41 ou F42 carrega um único sinal de transmissão, juntamente com um respectivo sinal de recepção para cada polarização da antena; isto é, o primeiro alimentador F41 carrega um sinal de transmissão TXl e dois sinais de recepção RXl e RX2, e o segundo F42 carrega um sinal de transmissão TX2 e dois sinais de receptor RX2 e RXl D.

Filtragem específica para cada sinal de estação base é provida pelos conjuntos de antena 254A e 254B e conjunto de filtro de estação base 250. O conjunto de filtro de estação base 250, em particular, isola o primeiro sinal de recepção e sinal de diversidade de recepção RXl e RXlD para a primeira estação base e segundo sinal de recepção e sinal de diversidade de recepção RX2 e RX2D para a segunda estação base. Sinais de transmissão TXl e TX2 são radiados por pilhas de antenas 244A e 244B separadas, com uma perda de acoplamento de antena de pelo menos 40 dB, e em conseqüência os filtros TXl e TX2 para estes sinais podem (opcionalmente) ser equivalentes. O uso de pilhas de antenas separadas 244A e 244B para os sinais de transmissão TXl e TX2 também significam que as freqüências de portadora destes sinais podem ser contíguas, porque os sinais não são combinados nos circuitos ilustrados, mas ao invés disso, pelo ar.

Referindo-se agora à Figura 5, é mostrado um sistema de antena adicional 340 da invenção que é uma versão simplificada daquele descrito com referência à Figura 4. Este é equivalente à realização anterior 240, com a única exceção de que o conjunto de filtro de estação base 250 é substituído por um equivalente simplificado, compreendendo uma combinação de dois filtros duplex 343A e 343B associados à primeira e segunda estações base BS51 e BS 52, respectivamente. Este destina-se ao uso com sinais de recepção possuindo freqüências de portadora não contíguas, separáveis por filtros convencionais, conforme discutido anteriormente (seus sinais de transmissão não necessitam ser não contíguos). O acoplamento de inclinação de copolarização ou anti-polarização pode ser implementado conforme requerido. Partes equivalentes às descritas anteriormente recebem a mesma referência - com um prefixo 300 substituindo 200 onde referenciado numericamente. A descrição será direcionada a aspectos da diferença entre as realizações 340 e 240.

O primeiro filtro duplex 343A possui um filtro de transmissão de banda estreita (TXl) 352A para limitar em faixa um sinal TXl de uma primeira estação base BS51; este sinal TXl é para transmissão a partir de dipolos de antena de polarização positiva tais como 346A de uma primeira pilha de antena 344A. O primeiro filtro duplex 343A também possui dois filtros de sinal de recepção de banda estreita 3 78A e 3 80A, que respectivamente provêm um sinal de recepção (RXl) em uma primeira freqüência para a primeira estação base BS51 e um sinal de recepção de diversidade de espaço (RX2D) em uma segunda freqüência para a segunda estação base BS52. O primeiro sinal de recepção de freqüência (RXl) é derivado de dipolos de antena de polarização positiva tais como 346A da primeira pilha de antena 344A. O segundo sinal de recepção de diversidade de espaço de freqüência (RX2D) é derivado de dipolos de antena de polarização negativa tais como 348 A da primeira pilha de antena 344A. Estes sinais de recepção possuem freqüências de portadora não contíguas, e são portanto, separáveis por filtros convencionais 378A e 380A, sem problemas significativos associados a freqüências de produto de intermodulação.

Similarmente, o segundo filtro duplex 343B possui um filtro de transmissão de banda estreita (TX2) 352B para limitar em faixa um sinal TX2 de uma segunda estação base BS52; este sinal TX2 é para transmissão a partir de dipolos de antena de polarização negativa tais como 348B de uma segunda pilha de antena 344B. O segundo filtro duplex 343B também possui dois filtros de sinal de recepção 378B e 380B, que respectivamente provêm um sinal de recepção (RX2) em uma segunda freqüência para a segunda estação base BS52 e um sinal de recepção de diversidade de espaço (RXlD) em uma primeira freqüência para a primeira estação base BS51. O segundo sinal de recepção de freqüência (RX2) é derivado de dipolos de antena de polarização negativa tais como 348B da segunda pilha de antena 344B. O primeiro sinal de recepção de diversidade de espaço de freqüência (RXlD) é derivado de dipolos de antena de polarização positiva tais como 346B da segunda pilha de antena 344B. Estes sinais de recepção possuem freqüências de portadora não contíguas separáveis por filtros. Cada uma das estações base BS51 e BS52 gera portanto, um sinal de transmissão e obtém dois sinais de recepção com diversidade de espaço com respeito um ao outro. A realização 340 representa uma simplificação comparada à

descrita com referência à Figura 4, porque possui um número reduzido de filtros.

Referindo-se agora à Figura 6, é mostrado um sistema de antena adicional 440 da invenção, com duas estações base, isto é, primeira e segunda estações base BS61 e BS62, e três alimentadores F61, F62 e F63; este é adequado para uso com freqüências contíguas e acoplamento de inclinação de polarização ou anti-polarização está disponível. O sistema de antena 440 possui conjuntos de antena 454A e 454B amplamente conforme descrito com referência às Figuras 3 e 4 para conjuntos de antena 254A, 254Β, 354Α e 354Β. Os conjuntos de antena 454A e 454B da Figura 6 são equivalentes aos de realizações anteriores 240 e 340, com a única exceção de que sinais de recepção associados a pares de alimentadores corporativos 443A, 445A e 443B, 445B nas respectivas pilhas de antena 444A e 444B não mais são combinados nos respectivos alimentadores únicos F61 e F62. A descrição será direcionada a aspectos de diferença comparados a realizações anteriores 340 e 240. Partes numericamente referenciadas, equivalentes às descritas anteriormente recebem a mesma referência com um prefixo 400 substituindo 200 ou 300.

Os primeiros alimentadores corporativos 443A e 445A na primeira pilha de antena 444A são associados respectivamente a dipolos de antena de polarização positiva e negativa, tais como 446A e 448A. De modo similar, as segundas alimentações incorporadas 443B e 445B na segunda pilha de antena 444B são também associadas respectivamente a dipolos de antena de polarização positiva e negativa tais como 446B e 448B.

Alimentação incorporada de polarização positiva (+) 443A na primeira pilha de antena 444A é associada a filtros de transmissão e recepção 456A, 458A e 468A com bandas passantes nas freqüências do primeiro transmissor (TXl) e receptor (RXl) e um único LNA 462A. Sinais de transmissão e recepção passam via filtros 456A, 458A ou 468A, para e a partir da alimentação incorporada 443A e primeira estação base BS61, via primeiro alimentador F61.

Similarmente, a alimentação incorporada de polarização negativa (-) 445B na segunda pilha de antena 444B é associada a filtros de transmissão e recepção 456B, 458B e 468B com bandas passantes também nas freqüências do primeiro transmissor (TXl) e receptor (RXl) e um único LNA 462B. Sinais de transmissão e recepção passam via filtros 456A, 458A ou 468A, para e a partir da alimentação incorporada 445B e segunda estação base BS62, via segundo alimentador F62. A alimentação incorporada de polarização negativa (-) 445A na primeira pilha de antena 444A é associada a um filtro de receptor 460A com uma banda passante em uma segunda freqüência de receptor (RX2) e a um LNA 464A. Um sinal de recepção passa via filtro 460A e LNA 464A da alimentação incorporada 445A para um combinador 471 e daí para um terceiro alimentador F63. De modo similar, a alimentação incorporada de polarização positiva (+) 443B na segunda pilha de antena 444B é associada a um filtro de receptor 460B na primeira freqüência de receptor (RXl) e LNA 462B. Um sinal de recepção passa via filtro 460B e LNA 462B da alimentação incorporada 443B para o combinador 471 e daí para o terceiro alimentador F63. Sinais de recepção associados a diferentes conjuntos de antena 454A e 454B, polarizações de dipolos diferentes (mutuamente ortogonais) e freqüências diferentes (RX1 e RX2) são portanto, combinadas no terceiro alimentador F63. Um divisor 473 divide o sinal de recepção combinado recebido

do terceiro alimentador F63: sinais divididos que resultam são amplificados pelos LNAs 475 e 477 e limitados em faixa pelos filtros de receptor 479 e 481, com bandas passantes na primeira e segunda freqüências de recepção (RX1 e RX2) respectivamente. As saídas destes filtros provêm primeiro e segundo sinais de diversidade de espaço (RXID e RX2D) para a primeira e segunda estações base BS61 e BS62 respectivamente.

A realização 440 requer somente dez filtros 45 6A, 456B, etc, em virtude de seu uso do terceiro alimentador F63 para sinais de recepção de diversidade de espaço. O terceiro alimentador F63 não carrega sinais de transmissão, que são de potência muito mais alta do que os sinais de recepção, e conseqüentemente, este alimentador F63 pode ser de diâmetro menor e perda mais alta, comparado ao primeiro e segundo alimentadores F61 e F62. Perda de potência aceitável para o terceiro alimentador F63 é limitada pelo ganho e faixa dinâmica dos LNAs 464A e 462B e a altura na qual os conjuntos de antena 454A e 454B são montados em um mastro de suporte de antena convencional (não mostrado). O terceiro alimentador F63 pode ser incluído em um revestimento comum (não mostrado) com um dos primeiro e segundo alimentadores F61 e F62, no sentido de simular um arranjo de dois alimentadores.

Referindo-se agora à Figura 7, é mostrado um sistema de antena adicional 540 da invenção que é uma versão simplificada daquele descrito com referência à Figura 6. Este é adequado para uso com freqüências contíguas e acoplamento de inclinação de copolarização ou anti-polarização está disponível. Partes mencionadas abaixo equivalentes às descritas anteriormente não serão descritas, porém terão a mesma referência - com um prefixo 500 substituindo 400, onde numericamente referenciado. O sistema 540 é equivalente à realização anterior 440 com a única exceção de que o combinador 471, terceiro alimentador F63, divisor 473 e filtros de recepção 479 e 481 não estão incluídos. Ao invés disso, estes são substituídos por dois alimentadores de recepção F73 e F74.

Um segundo sinal de recepção de freqüência (RX2) a partir de uma alimentação incorporada de polarização negativa (-) 545A na primeira pilha de antena 544A é filtrada em 560A e amplificada em 564A; este é então alimentado através de um primeiro alimentador de receptor F73 para uma segunda estação base BS72 como um segundo sinal de diversidade de espaço de recepção de freqüência (RX2D). Um primeiro sinal de diversidade de espaço de recepção de freqüência (RXlD) para uma primeira estação base BS71 é obtido de modo similar através de uma alimentação incorporada de polarização positiva (+) 543B e uma segunda pilha de antena 544B, filtro 558B, LNA 562B e segundo alimentador de recepção F74.

O sistema de antena 540 usa somente oito filtros 560A, etc., o que é devido ao uso de dois alimentadores de recepção F73 e F74 para receber sinais de diversidade de espaço (RXID e RX2D). O sistema de antena 540 não requer número maior de filtros do que os que são instalados normalmente em um conjunto de antena disponível comercialmente típico, para montagem em um mastro de suporte e incorporando LNAs. Entretanto, filtros em um conjunto de antena comercialmente disponível são de banda larga, e controles de ângulo de inclinação são acoplados de tal modo que feixes de polarização positiva e negativa possuem o mesmo ângulo de inclinação. A invenção modifica isto para introduzir filtragem de banda estreita para distinguir entre sinais associados a polarizações positiva e negativa, e desacopla controles de ângulo de inclinação de tal modo que feixes de polarização positiva e negativa possuem ângulos de inclinação ajustáveis independentemente. No sentido de reduzir o impacto visual no ambiente, os dois alimentadores de recepção F73 e F74 são mostrados envolvidos em por um revestimento 583. Um arranjo de dois alimentadores pode alternativamente ser simulado envolvendo cada alimentador de recepção F73 ou F74 com um respectivo primeiro ou segundo alimentador 71 ou 72. Os conjuntos de antena ANl e AN2 possuem diferentes freqüências de filtro no sentido de reduzir as emissões fora de faixa a partir de cada portadora de transmissão e também para reduzir os sinais de recepção fora de faixa aparecendo em cada porta de recepção de estação base.

Referindo-se agora à Figura 8, é mostrado um sistema de antena adicional 640 da invenção, que é uma versão modificada daquele descrito com referência à Figura 7. Partes numericamente referenciadas mencionadas abaixo, equivalentes às mostradas na Figura 7 recebem a mesma referência, com um prefixo 600 substituindo 500. O sistema 640 é adequado para uso com freqüências contíguas. Este é equivalente à realização anterior 540 com a exceção de que todos os filtros de transmissão e recepção 656A, 658A, 660A, 656B, 658B e 660B incorporados em conjuntos de antena 654A e 654B são relativamente de banda larga. O sistema 640 é, ao invés disso, tornado seletivo em freqüência por meio de uma unidade de filtro 641 interposta entre estações base e alimentadores, isto é, entre estações base BS81 e BS82 e primeiro e segundo alimentadores F81 e F82 e alimentadores de recepção F83 e F84.

A unidade de filtro 641 possui arranjos paralelos 641a e 641b de filtros de transmissão (TX1, TX2) e recepção (RX1, RX2) de banda estreita, interpostos entre as estações base BS81 e BS82 e o primeiro e segundo alimentadores F81 e F82, respectivamente. Estes filtros asseguram que os primeiros sinais de freqüência de transmissão e recepção (TX1, RXl) passem via primeira porta de estação base P81 e segundos sinais de freqüência de transmissão e recepção (TX2, RX2) passem via segunda porta de estação base P82. A unidade de filtro 641 também possui filtros de recepção de banda estreita (RX1, RX2) 641c e 641 d, que definem sinais de recepção de diversidade de espaço (RX1 D, RX2D) para primeira e segunda portas de diversidade de espaço de estação base P81D e P82D, respectivamente.

O sistema de antena 640 habilita os conjuntos de antena 654A

e 654B a terem filtros banda larga iguais, incluindo suas bandas passantes, de tal modo que o projeto do conjunto de antena pode ser padronizado simplificado. A filtragem de sinal de transmissão e recepção para definir freqüências individuais é, ao invés disso, implementada pela unidade de filtro 641 associada a estações base BS81 e BS82 localizadas remotamente do topo de um mastro de suporte de antena. Se os LNAs requeridos podem ser incorporados na unidade de filtro 641 usando uma configuração de circuito similar a aquela mostrada para os conjuntos de antena 654A e 654B, porém mantendo freqüências de filtro (TX1, RX1, TX2, RX2) específicas para respectivas estações base.

Figura 9 mostra um outro sistema de antena 700 da invenção, adequado para uso com freqüências contíguas, enquanto evita compartilhamento de alimentador entre sinais de transmissão e recepção. Acoplamento de inclinação de copolarização ou anti-polarização está também disponível. O sistema de antena 700 possui um conjunto de filtro de antena 702 através do qual todos os sinais de transmissão e recepção passam. O conjunto de filtro de antena 702 é separado (isto é, montado externamente a radomes de antena 704A e 704B, que contém respectivas pilhas de antena de dipolo cruzado 706A e 706B. A primeira pilha de antena 706A possui dipolos cruzados tais como 708A e 710A com polarização positiva (+45 graus) e negativa (-45 graus) conectados a redes de alimentação incorporadas 712A e 714A respectivamente. De modo similar, a segunda pilha de antena 706B possui dipolos cruzados tais como 708B (polarização positiva) e 710B (polarização negativa) conectados a redes de alimentação incorporadas 712A e 714A, respectivamente.

O sistema de antena 700 possui primeira e segunda estações base BS91 e BS92: a primeira estação base BS91 possui uma porta de transmissão/recepção P91 para transmitir e receber sinais (TX1/RX1) e uma porta de diversidade de espaço P91D para um sinal de diversidade de espaço de recepção (RX1 D); de modo similar, a segunda estação base BS92 possui uma porta de transmissão/recepção P92 para transmitir e receber sinais (TX2/RX2) e uma porta de diversidade de espaço P92D para um sinal de diversidade de espaço de recepção (RX2D).

Sinais de transmissão e recepção passam entre os radomes de antena 704A e 704B e as estações base BS91 e BS92, via um arranjo em série do conjunto de filtro de antena 702, primeiro a quarto alimentadores F91 a F94 em paralelo e um conjunto de filtro de estação base 720.

O conjunto de filtro de antena 702 incorpora dois filtros de transmissão (TX) 722A e 722B que são ambos de banda larga, isto é, suficientemente larga para passar todas as freqüências de transmissão. Este também incorpora quatro filtros de receptor (RX) 724A, 726A, 724B e 726B, todos os quais são de banda estreita, isto é, suficientemente estreita para passar somente uma primeira freqüência de recepção (RXl) ou uma segunda freqüência de recepção (RX2) (conforme indicado nela) porém não ambas. Este conjunto também possui LNAs 728A, 730A, 728B e 730B para amplificar sinais de recepção. Sufixos AeB para filtros e LNAs indicam uso para sinais passando para ou a partir de pilhas de antena 706A e 706B, respectivamente. O conjunto de filtro de antena 702 também incorpora combinadores 732 e 734 para combinar sinais amplificados filtrados pelos respectivos pares de filtro de recepção 724A-724B e 730A-730B. Esta combinação é arranjada de tal modo que sinais de recepção que são combinados, são aqueles derivados ambos de diferentes pilhas de antena e de dipolos de polarização diferentes: por exemplo, o combinador 734 combina sinais de recepção derivados de dipolos de polarização positiva tais como 708A da primeira pilha de antena 706A, com sinais de recepção derivados de dipolos de polarização negativa tais como 7IOB da segunda pilha de antena 706B.

O conjunto de filtros de estação base 720 incorpora filtros de

recepção (TX1, RXl, TX2, RX2) 740,, 742,, 744,, 7402, 7422 e 7442, todos os quais são de banda estreita: isto é, estes filtros são suficientemente estreitos para passar somente uma (TX1 ou TX2) de duas freqüências de transmissão, no caso de filtros de transmissão 740, e 7402, ou somente uma (RX1 ou RX2) de duas freqüências de recepção no caso dos filtros de recepção 742,, 744,, 7422 e 7442. O conjunto de filtro de estação base 720 também incorpora divisores 736 e 738 para sinais de recepção, que tenham passado pelo terceiro e quarto alimentadores F93 e F94, respectivamente. Os divisores 736 e 738 provêm sinais de entrada para pares de LNAs 739,-7392 e 745,-7452 que por sua vez provêm sinais de entrada para filtros de recepção 742,-7422, e 744,- 7442, respectivamente.

Os sinais de transmissão (TX1, TX2) passam da primeira e segunda estações base BS91 e BS92 para o conjunto de filtro de estação base 720, são filtrados pelos filtros de transmissão de banda estreita 740, e 7402 e passam pelo primeiro e segundo alimentadores F91 e F92 para o conjunto de filtro de antena 702 para filtragem pelos filtros de transmissão de banda larga 722A e 722B, respectivamente. Estes então passam pelos radomes de antena 704A e 704B para radiação a partir dos dipolos de polarização positiva (por exemplo, 708A) da primeira pilha de antena 706A e dipolos de polarização negativa (por exemplo, 710B) da segunda pilha de antena 706B respectivamente.

Os dipolos de polarização positiva (por exemplo, 708A) da primeira pilha de antena 706A e dipolos de polarização negativa (por exemplo, 710B) da segunda pilha de antena 706B geram sinais de recepção que são filtrados em 724A e 724B e amplificados em 728A e 728B, respectivamente, e então combinados em 734 e alimentam o terceiro alimentador F93. A saída do terceiro alimentador F93 é dividida em 736 no conjunto de filtro de estação base 720, amplificada em 739] e 7392 e filtrada em 742] e 7422, para prover sinais de recepção (RX1, RX2) para entrada na primeira e segunda portas de transmissão/recepção de estação base P91 e P92, respectivamente.

Similarmente, os dipolos de polarização negativA (por exemplo, 710A) da primeira pilha de antena 706A e dipolos de polarização positiva (por exemplo, 708B) da segunda pilha de antena 706B geram sinais de recepção que são filtrados em 726A e 726B e amplificados em 73 OA e 730B, respectivamente, e então combinados em 732 e alimentam o quarto alimentador F94. A saída do quarto alimentador F94 é dividida em 738 no conjunto de filtro de estação base 720, amplificada em 745ι e 7452 e filtrada em 744] e 7442, para prover sinais de recepção de diversidade de espaço (RX1 D, RX2D) para entrada na primeira e segunda portas de diversidade de espaço de estação base P91D e P92D, respectivamente.

O sistema de antena 700 da invenção evita compartilhamento de alimentador entre sinais de transmissão e entre sinais de transmissão e recepção: isto reduz significativamente, a magnitude dos produtos de inter- modulação que seriam, de outra forma, gerados nos alimentadores. É também de construção modular, o que facilita o projeto: isto é, radomes de antena 704A e 704B são módulos idênticos (ignorando pequenas variações de fabricação), e não são específicos para um intervalo de freqüência licenciado particular, por exemplo, conforme licenciado (ver acima) pela Agência de Rádio Comunicações do Reino Unido (UK), ao invés disso, o conjunto de filtro de antena 702 define tal intervalo de freqüência (TX ou RX) e é um módulo separado dos radomes 704A e 704B. O conjunto de filtro de estação base 720 define freqüências de usuário individuais (TX1, TX2) (RX1, RX2) dentro de tal intervalo de freqüência: este é um outro módulo separado mas não é requerido que esteja localizado no topo de um mastro de suporte de antena: - ao invés disso este pode ser co-localizado com o equipamento da estação base, conforme ilustrado. Referindo-se agora à Figura 10, é mostrado um sistema de

antena adicional 1040 da invenção, que é uma versão modificada daquele descrito com referência à Figura 7. Este provê diversidade de espaço de transmissão em adição a receber diversidade de espaço de recepção. Este é adequado para uso com freqüências não contíguas, e acoplamento de inclinação de copolarização e anti-polarização é disponível. Partes numericamente referenciadas (onde mencionado acima) equivalentes às descritas anteriormente são de mesma referência - com um prefixo 1000 substituindo 500.

O sistema 1040 é equivalente à realização anterior 540, com a única exceção de que, ao invés de somente duas (ou quatro) alimentações incorporadas, 543A e 545B serem conectadas a ambos filtros de transmissão e filtros de recepção, o sistema de antena 1040 possui quatro alimentadores incorporados 1043A, 1045A, 1043B e 1045B que são todos conectados.

O sistema de antena 1040 possui primeira e segunda estações base BSlOl e BS102 que possuem ambas duas portas de transmissão/recepção PlOl-PlOlD e P102-P102D para ambos sinais de transmissão e recepção (TX1/RX1, TX2/RX2) e sinais de diversidade de espaço de transmissão e recepção (TX1D/RX1D, TX2D/RX2D). As portas de transmissão/recepção Pl01, P101D, P102 e P102D são conectadas via respectivos alimentadores FlOl a Fl04 para sinais de comutação entre as quatro alimentações incorporadas 1043A, 1045A, 1043B e 1045B e as estações base BS101 e BS102: esta conectividade é tal que cada estação base está associada a dois sinais de transmissão com uma respectiva freqüência de portadora e diferentes pilhas de antena 1044A e 1044B e diferentes polarizações de dipolo (mutuamente ortogonais) produzindo diversidade de espaço; de modo similar, cada estação base está associada a dois sinais de recepção com uma respectiva freqüência de portadora e diferentes pilhas de antena 1044A e 1044B, também com diferentes polarizações de dipolo, produzindo diversidade de espaço. Conseqüentemente, a primeira e segunda estações base BSlOl e BSl02 possuem ambas diversidade de espaço de transmissão em adição a diversidade de espaço de recepção, e as freqüências de portadora diferem entre as estações base. Todos os quatro alimentadores FlOl a F104 carregam ambos sinais de transmissão e recepção. Em outros aspectos, a construção e operação são equivalentes às descritas com referência à Figura 7.

Figura 11 mostra um sistema de antena adicional 1140 da invenção, que é baseado em sistemas anteriormente descritos, porém com modificação e extensão para prover a primeira, segunda, terceira e quarta estações base BSlll a BSl 14 cada uma com diversidade de espaço de recepção e compartilhando dois ângulos de inclinação. Este é também adequado para uso com freqüências de transmissão e recepção contíguas, porque estas são roteadas através de diferentes pilhas de antena e acoplamento de inclinação de copolarização ou anti-polarização está disponível. As estações base são arranjadas em pares adjacentes de numeração ímpar e numeração par, isto é, as estações base BSlll e BSl 13 são adjacentes uma à outra e assim são as estações base BSl 12 e BSl 14, cada par adjacente estando associado a um respectivo ângulo de inclinação comum. Cada estação base opera com uma respectiva freqüência de transmissão e uma respectiva freqüência de recepção: isto é, primeira, segunda, terceira e quarta estação base BSl 11, BSl 12, BSl 13 e BSl 14 operam respectivamente com respectivas primeira, segunda, terceira e quarta freqüências de transmissão TX1, TX2, TX3 e TX4 e também com primeira, segunda, terceira e quarta freqüências de recepção RXl, RX2, RX3 e RX4.

O sistema de antena 1140 incorpora primeiro e segundo conjuntos de antena 1154A e 1154B com primeira e segunda pilhas de antena 1144A e 1144B, respectivamente, equivalentes ao ilustrado na Figura 10, exceto que todos os filtros de conjunto de antena tais como 1156A e 1158A são agora de banda larga. A primeira pilha de antena 1144A possui dipolos de polarização positiva e negativa (por exemplo, 1108A, 1110A) associados a redes de alimentação incorporadas 1143A e 1145A, respectivamente: de modo similar, a segunda pilha de antena 1144B possui dipolos de polarização positiva e negativa (por exemplo, 1108B, 1110B associados a redes de alimentação incorporadas 1143B e 1145B, respectivamente. As redes de alimentação incorporadas 1143A, 1145A, 1143B e 1145B são conectadas respectivamente a primeira, segunda, terceira e quarta unidades de amplificador/filtro de banda larga 1160A(+), 1160A(-), 1160A(+) e 1160B(-), que comutam sinais entre estas redes e primeiro a quarto alimentadores Flll a Fl 14, respectivamente e provêm filtragem de banda larga de sinais de transmissão e recepção e amplificação de baixo ruído de sinais de recepção.

Os quatro alimentadores Flll a F114 conectam as quatro unidades de amplificador/filtro de banda larga 1160A(+), 1160A(-), 1160A(+) e 1160B(-) a primeira, segunda, terceira e quarta unidades de amplificador/filtro de banda estreita 1136/1, 1136/2, 1136/3 e 1163/4, respectivamente em um conjunto de filtro de estação base 1163: estas unidades de amplificador/filtro de banda estreita são de construção similar, exceto que estas possuem bandas passantes de filtro que diferem pelo menos parcialmente. A unidade 1163/1 possui um filtro de transmissão de banda estreita Ta com uma banda passante na primeira freqüência de transmissão (TX1), um primeiro filtro de recepção de banda estreita Ral com uma banda passante (RX13) que passa a primeira e terceira freqüências de recepção (RX1 e RX3), um segundo filtro de recepção de banda estreita Ra2 com uma banda passante na primeira freqüência de recepção (RXl) e um terceiro filtro de recepção de banda estreita Ra3 com uma banda passante na terceira freqüência de recepção (RX3). O primeiro filtro de recepção de banda estreita Ral pode ser implementado como dois filtros em paralelo com bandas passantes para a primeira e terceira freqüências de recepção (RX1 e RX3) respectivamente.

Um primeiro sinal de transmissão de freqüência (TXl) a partir da primeira estação base BSlll passa para a primeira unidade de amplificador/filtro de banda estreita 1163/1, onde é filtrado pelo filtro de transmissão Ta e então comutado, via primeiro alimentador Flll para a primeira unidade de amplificador/filtro de conjunto de antena 1160A(+) para filtragem de banda larga em 1156(+). Após filtragem em 1156(+), este sinal é radiado da primeira pilha de antena 1144A com polarização positiva.

A primeira pilha de antena 1144A obtém do espaço livre um sinal de recepção de polarização positiva, que passa para a primeira unidade de amplificador/filtro 1160A(+) para filtragem de banda larga em 1158(+), amplificação em 1155A(+) e filtragem banda larga adicional em 1157(+), após o que é inserido no primeiro alimentador F111. Este sinal de recepção passa do primeiro alimentador Flll para a primeira unidade de amplificador/filtro de banda estreita 1163/1 para filtragem pelo primeiro filtro de recepção Ral e divisão em Sa em dois sinais para amplificação pelo primeiro e segundo LNAs Lal e La2, respectivamente. Sinais de recepção emitidos a partir do primeiro e segundo LNAs Lal e La2 são filtrados pelo segundo e terceiro filtros de recepção Ra2 e Ra3 e são então emitidos e em conexão cruzada com a primeira e terceira estações base BSlll e BSl 13, respectivamente: isto provê um primeiro sinal de recepção de freqüência (RXl) para a primeira estação base BSl 11 e um terceiro sinal de recepção de diversidade de espaço de freqüência (RX3D) para a terceira estação base BSl 13.

De uma maneira similar, outras unidades de amplificador/filtro de banda estreita 1163/2 e 1163/4 definem outras freqüências de sinal de transmissão (TX2, TX3, TX4) e outros pares de freqüências de sinal de recepção (RX2-RX4, RX3-RX1, RX4-RX2). As quatro unidades de amplificador/filtro de banda estreita 1163/1 a 1163/4 são conectadas via alimentadores Flll a Fl 14 a unidades de amplificador/filtro de banda larga 1160A(+) a 1160B(-), respectivamente, e portanto, estes estão associados a diferentes pilhas de antena 1144A e 1144B e/ou diferentes polarizações de dipolo (conforme ilustrado). Estes provêm sinais de transmissão e recepção em freqüências que diferem para estações base diferentes BSlll a BSl 14, para todas as quatro das quais provêm sinais de recepção com diversidade de espaço. O arranjo é tal que a primeira, segunda, terceira e quarta estações base BSl 11, BSl 12, BSl 13 e BSl 14 operam com primeira, segunda, terceira e quarta freqüências de transmissão/recepção TX1/RX1, TX2/RX2, TX3/RX3 e TX4/RX4, respectivamente; pares adjacentes de numeração ímpar e de numeração par de estações base, isto é, o par adjacente BSlll e BSl 13 e o par adjacente BSl 12 e BSl 14, recebem sinais de e transmitem sinais para dipolos de mesma polarização em diferentes pilhas de antenas. Neste ponto de vista, primeira e segunda estações base BSlll e BSl 13 estão associadas a dipolos de polarização positiva 1108A e 1108B em pilhas de antenas 1144A e 1144Β, respectivamente, e segunda e quarta estações base BSl 12 e BSl 14 estão associadas a dipolos de polarização negativa IllOA e 1110B naquelas pilhas de antena.

Conforme ilustrado, o sistema de antena 1140 não mostra diversidade de espaço para sinais de transmissão, pois isto seria aumentaria indesejavelmente a complexidade da ilustração. Entretanto, a diversidade de espaço de transmissão pode ser facilmente obtida em adição a receber diversidade de espaço adicionando às quatro unidades de amplificador/filtro de banda estreita 1163/1 a 1163/4, filtragem de transmissão adicional com freqüências de banda passante TX3, TX1, TX4 e TX2 e conectadas entre a primeira a quarta portas de diversidade de estação base PlllD a P114D e primeiro a quarto alimentadores Flll a Fl 14, respectivamente. As portas de diversidade PlllD a Pl 14D são então adaptadas para pares de freqüência de transmissão/recepção de diversidade de espaço TX1D/RX1D, TX2D/RX2D, TX3D/RX3D e TX4D/RX4D, respectivamente.

Os conjuntos de antena 1154A e 1154B possuem controles de ângulo de inclinação tais como TA(+)A que são ajustados de tal modo que a primeira e terceira estações base BSlll e BSl 13 usando freqüências de transmissão TXl e TX3 (isto é, grupo de freqüências de numeração ímpar) compartilham um primeiro ângulo de inclinação comum (a) conforme indicado por uma seta 0a. De modo similar, a segunda e quarta estações base BSl 12 e BSl 14 usando freqüências de transmissão TX2 e TX4 (isto é, grupo de freqüências de numeração par) compartilham um primeiro ângulo de inclinação comum (b) conforme indicado por uma seta Gb- Ambos acoplamento de inclinação de copolarização e anti-polarização podem ser implementados. Nesta realização 1140 da invenção, grupos de freqüências de portadora de numeração ímpar e de numeração par (1, 3 e 2, 4) são distinguidos, entre outros, por cada grupo compartilhando um ângulo de inclinação diferente daquele do outro grupo. Filtros de banda larga (por exemplo, 1156(+)) nos conjuntos de antena 1154A e 1154B são supostos como apresentando as mesmas bandas passantes: nesse caso, os filtro de transmissão (TX) tais como 1156A(+) precisam ter bandas passantes largas o bastante para passar todas as quatro freqüências de portadora de transmissão (TX1, TX2, TX3 e TX4) usadas pelas estações base BSlll a BSl 14; similarmente, filtros de recepção (RX) de banda larga tais como 1154A(+) e 1157A(+) precisam ter bandas passantes largas o bastante para passar todas as quatro freqüências de portadora de transmissão (RX1, RX2, RX3 e RX4) usadas pelas estações base BSlll a BSl 14. O conjunto de filtros de estação base 1263 provê isolamento entre cada freqüência de recepção de estação base.

Cada unidade de amplificador/filtro de banda larga (1160A(+)) está associada a uma respectiva unidade de amplificador/filtro de banda estreita (1163/1) no conjunto de filtro de estação base 1163: se os filtros de banda larga (por exemplo, 1156(+)) nos conjuntos de antena 1154A e 1154B possuem bandas passantes diferentes, então cada unidade de filtro de banda larga precisa passar freqüências associadas à respectiva unidade de amplificador/filtro de banda estreita.

Figura 12 mostra um sistema de antena adicional 1240 da invenção que é baseado em sistemas descritos anteriormente, porém com modificação e extensão para prover que a primeira, segunda, terceira e quarta estações base BSlll a BSl 14 compartilhem um ângulo de inclinação designado (a) e outras quatros estações base (não mostradas) compartilhem um outro ângulo de inclinação designado (b). Vários itens no desenho são rotulados ou sufixados (a) no desenho para indicar associação com o ângulo de inclinação (a). O sistema de antena 1240 é adequado para uso com ambas freqüências contíguas e não contíguas, porque os sinais que podem, de outro modo ter dificuldade neste sentido são roteados separadamente; ainda mais, acoplamento de inclinação de copolarização ou anti-polarização está disponível.

As quatro estações base mostradas são arranjadas em pares adjacentes de numeração ímpar e numeração par, isto é, estações base BSl 11 e BSl 13 são adjacentes uma à outra e assim também as estações base BSl 12 e BSl 14, cada par adjacente sendo associado a um respectivo ângulo de inclinação comum. Cada estação base opera com uma respectiva freqüência de transmissão e uma respectiva freqüência de recepção: isto é, primeira, segunda, terceira e quarta estações base BSl 11, BSl 12, BSl 13 ou BSl 14 operam com primeira, segunda, terceira e quarta estações base BSl 11, BSl 12, BSl 13 ou BSl 14 operam com primeira, segunda, terceira e quarta freqüências de transmissão/recepção TX1/RX1, TX2/RX2, TX3/RX3 e TX4/RX4, respectivamente. Estações base de numeração ímpar BSlll e BSl 13 são portanto, associadas a freqüências de numeração ímpar e estações base de numeração par BSl 12 e BSl 14 a freqüências de numeração par. Freqüências contíguas que são numeradas de 1 a 4 em seqüência, portanto, correspondem a dois grupos de freqüências não contíguas, um grupo com freqüências de numeração ímpar (1 e 3) e o outro grupo com freqüências de numeração par (2 e 4).

O sistema de antena 1240 incorpora primeiro e segundo conjuntos de antena 1154A e 1154B (não mostrados neste desenho) conforme ilustrado e descrito com referência à Figura 11. Conforme indicado pelas setas 124IA e 1241B, estes conjuntos de antena são conectados a primeiro, segundo, terceiro e quarto alimentadores Fl21, F122, F123 e F124, do mesmo modo que o primeiro a quarto alimentadores Flll aF114 são mostrados respectivamente conectados na Figura 11.

O primeiro e terceiro alimentadores F121 e F123 são conectados a um primeiro conjunto de filtro de estação base 1263(a) associados ao ângulo de inclinação (a) indicado por uma seta 0(a); o segundo e quarto alimentadores F122 e F124 são conectados a um segundo conjunto de filtro de estação base 1263(b) indicado por um quadrado de linhas tracejadas: este é de construção similar ao primeiro conjunto de filtro de estações base 1263(a), exceto que possui bandas passantes de filtro diferentes e que está associado ao ângulo de inclinação (b).

Uma primeira freqüência (TXl) de sinal de transmissão a partir da primeira estação base BS121 passa para o primeiro conjunto de filtro de estação base 1263(a), onde é filtrada pelo primeiro e segundo filtro de transmissão de banda estreita TNll e TN21 incorporados na primeira e segunda unidades de filtro de transmissão/recepção TRFl e TRF2, respectivamente; este é então comutado via primeiro alimentador F121 para o primeiro conjunto de antena 1154A para processamento, conforme descrito com referência à Figura 11 e radiação a partir da primeira pilha de antena 1144A com polarização positiva.

Similarmente, um terceiro sinal de transmissão freqüência (TX3) de a partir da terceira estação base BS123 passa para o primeiro conjunto de filtro de estação base 1263(a), para filtragem pelo terceiro e quarto filtros de transmissão de banda estreita TN33 e TN43 incorporados em uma terceira e segunda unidades de filtro de transmissão/recepção TRF3 e TRF2, respectivamente; este é então comutado via primeiro alimentador F121 para o primeiro conjunto de antena 1154A para radiação a partir da primeira pilha de antena 1144A com polarização positiva, como anteriormente.

A primeira pilha de antena 1144A obtém do espaço livre um sinal de recepção de polarização positiva, que passa atreves do primeiro alimentador F121 para um primeiro filtro de recepção de banda larga RB1, incorporado na segunda unidade de filtro de transmissão/recepção TRF2; após filtragem por este filtro, o sinal de recepção é dividido por um primeiro divisor SRl em três sinais para amplificação pelo primeiro, segundo e terceiro LNAs LRB1, LRB2 e LRB3. Sinais amplificados emitidos a partir dos primeiro e segundo LNAs LRBl e LRB2 são filtrados pelo primeiro e segundo filtros de recepção de banda estreita RNll e RN23 com bandas passantes definindo primeira e terceira freqüências de recepção RXl e RX3 e incorporadas na primeira e terceira unidades de filtro de transmissão/recepção TRFl e TRF3, respectivamente. Sinais filtrados pelos filtros de recepção RNll e RN23 provêm respectivamente um primeiro sinal de recepção de freqüência (RXl) para a primeira estação base BS21 e um terceiro sinal de recepção de diversidade de espaço de freqüência (RX3D) para a terceira estação base BS123. cada um dos filtros de recepção de banda estreita RNl 1 e RN23 e outros a serem descritos mais tarde, possuem uma largura de banda suficiente apenas para a freqüência de sinal de recepção da respectiva estação base à qual estão conectados. Isto reduz interferência fora de faixa apresentada a estações base BS121, etc.

Um sinal amplificado emitido pelo terceiro LNA LRB3 é dividido por um segundo divisor SR2 em dois sinais que são filtrados pelo terceiro e quarto filtros de recepção de banda estreita RN32 e RN44, com bandas passantes definindo respectivamente segundo e quarto sinais de recepção de freqüência (RX2D e RX4D) com diversidade de espaço para a segunda e quarta estações base BS122 e BS 124, respectivamente.

Similarmente, um segundo sinal de transmissão freqüência (TX2) de a partir da segunda estação base BS122 passa para o primeiro conjunto de filtro de estação base 1263(a), onde é filtrado pelo quinto e sexto filtros de transmissão de banda estreita TN52 e TN62 incorporados em uma quarta e quinta unidades de filtro de transmissão/recepção TRF4 e TRF5, respectivamente; este é então comutado via terceiro alimentador F123 para o segundo conjunto de antena 1154B para processamento, conforme descrito com referência à Figura lie para radiação a partir da segunda pilha de antena 1144B com polarização positiva.

Um quarto sinal de freqüência de transmissão (TX4) a partir da quarta estação base BS124 passa para o primeiro conjunto de filtro de estação base 1263(a), para filtragem pelo sétimo e oitavo filtros de transmissão de banda estreita TN74 e TN84 incorporados em uma sexta e quinta unidades de filtro de transmissão/recepção TRF6 e TRF5, respectivamente; este é então comutado via terceiro alimentador F123 para o segundo conjunto de antena 1154B para processamento, conforme descrito com referência à Figura 11 e radiação a partir da segunda pilha de antena 1144B com polarização positiva, conforme anteriormente.

A segunda pilha de antena 1144B obtém do espaço livre um sinal de recepção de polarização positiva, que passa através do terceiro alimentador F121 para um filtro de recepção de banda larga RB2, incorporado à quinta unidade de filtro de transmissão/recepção TRF5: após filtragem por este filtro, o sinal de recepção é dividido por um terceiro divisor SR3 em três sinais para amplificação pelo quarto, quinto e sexto LNAs LRB4, LRB5 e LRB6, respectivamente. Sinais amplificados emitidos pelos quarto e quinto LNAs LRB4 e LRB5 são filtrados pelo quinto e sexto filtros de recepção de banda estreita RN52 e RN64 com bandas passantes definindo segunda e quarta freqüências de recepção RX2 e RX4 e incorporadas na quarta e sexta unidades de filtro de transmissão/recepção TRF4 e TRF6, respectivamente. Sinais filtrados pelos filtros de recepção RN52 e RN54 provêm respectivamente um segundo sinal de recepção de freqüência (RX2) para a segunda estação base BS122 e um quarto sinal de recepção de diversidade de espaço de freqüência (RX4D) para a quarta estação base BS124.

Uma saída de sinal amplificada a partir do sexto LNA LRB6 é dividida por um quarto divisor SR4 em dois sinais que são filtrados pelo sétimo e oitavo filtros de recepção de banda estreita RN71 e RN83 com bandas passantes definindo respectivamente primeira e terceira freqüências de recepção RXl e RX3. Sinais filtrados por estes filtros de recepção provêm primeiro e terceiro sinais de recepção de freqüência (RXID e RX3D) com diversidade de espaço para a primeira e terceira estações base BS121 e BS123, respectivamente.

O primeiro conjunto de filtro de estação base 1263(a) provê sinais de transmissão e recepção associados a polarização positiva para passagem via primeira pilha de antena 1144A e primeiro alimentador F121 para ou a partir da primeira e terceira estações base BS121 e BS123, ou alternativamente via segunda pilha de antena 1144B e terceiro alimentador F123 para ou a partir da segunda e quarta estações base BS122 e BS124. Cada estação base possui uma respectiva freqüência de transmissão e uma respectiva freqüência de recepção. Sinais combinados em cada alimentador possuem freqüências não contíguas, e assim o problema dos filtros não darem separação adequadas de freqüências contíguas, não ocorre. Todas as quatro estações base BS121 a BS124 estão associadas ao mesmo ângulo de inclinação de antena (a) e polarização positiva com o qual seus sinais são transmitidos a partir da ou recebidos pela pilha de antena 1144A ou 1144B.

O segundo conjunto de filtro de estação base 1263(b) não será descrito em detalhe, porque é equivalente ao primeiro conjunto de filtro de estações base 1263 (a) exceto quanto a mudanças de bandas passantes de filtro conforme apropriado, para suas freqüências de sinal de transmissão e recepção: este provê de modo similar filtragem e roteamento de sinais de transmissão e recepção associados a quatro estações base adicionais (não mostradas), isto é, quinta a oitava estações base. Estes sinais são entretanto, associados a polarização negativa (em oposição a polarização positiva previamente): estes passam através da primeira pilha de antena 1144A e segundo alimentador F122 para ou a partir da quinta e sétima estações base, ou alternativamente via segunda pilha de antena 1144B e quarto alimentador F124 para ou a partir da sexta e oitava estações base. Novamente aqui, cada estação base possui uma respectiva freqüência de transmissão (TX5, TX6, TX7 ou TX8 e uma respectiva freqüência de recepção (RX5, RX6, RX7 ou RX8), e sinais combinados em cada alimentador possuem freqüências não contíguas. Todas as quatro destas estações base adicionais estão associadas ao mesmo ângulo de inclinação de antena e polarização, porém agora trata-se do ângulo de inclinação (b) e de polarização negativa: estes sinais de estações base são portanto, transmitidos a partir de ou recebidos pela pilha de antena 1144A ou 1144B com ângulo de inclinação diferente e polarização diferente comparados às estações base BS121 a BS124.

Estações base de numeração ímpar (por exemplo, BS121 e BS123) estão associadas a freqüências de numeração ímpar que são não contíguas, do mesmo modo freqüências de numeração par e estações base (por exemplo, BS122 e BS124). Alimentadores (por exemplo, F121), unidades de filtro de antena (por exemplo, 1160(a)(+)) e polarizações de pilha de antena (ver Figura 11) são usadas para freqüências de numeração ímpar ou freqüências de numeração par, porém não para ambas. Conseqüentemente, freqüências contíguas adjacentes indicadas pelos números de sufixo 1 e 2 ou 2 e 3, etc., não são combinadas antes da radiação a partir das antenas 1144A e 1144B e não dão origem a problemas de combinação em circuitos de antena ou estação base. O sistema de antena 1240 é portanto, adequado para operação em freqüência contígua. Também, novamente aqui esta realização 1240 possui grupos de freqüências de portadora de numeração ímpar e numeração par (1, 3, 5, 7 e 2, 4, 6, 8) distinguidos por cada grupo compartilhar um ângulo de inclinação diferente daquele do outro grupo.

O sistema de antena 1240 tem capacidade de modificação para adicionar freqüências de operação adicionais. Para adicionar uma nova freqüência de transmissão de numeração ímpar e uma freqüência de recepção de mesma numeração com operador e estação base associados, uma unidade de filtro de transmissão/recepção adicional, que passa estas freqüências, é adicionado do lado esquerdo do conjunto de filtro de estação base 1263(a); também, um filtro de transmissão de banda estreita que passa a nova freqüência de transmissão é adicionado à segunda unidade de filtro de transmissão/recepção TRF2. O primeiro divisor SRl é arranjado para dividir em quatro sinais de recepção, ao invés de três; o quarto ou sinal extra de recepção assim formado é amplificado por um LNA adicional, filtrado na unidade de filtro transmissão/recepção adicional e passado para nova estação base. O quarto divisor SR4 é arranjado para dividir em três sinais de recepção ao invés de dois, e o terceiro ou sinal extra de recepção assim formado é filtrado em um filtro de receptor de banda estreita adicional e passado para a nova estação base como um novo sinal de recepção de diversidade de espaço (RXqD onde q é um número ímpar maior que 3).

Capacidade para freqüências de transmissão e recepção de numeração par adicionais pode ser provida similarmente do lado direito do conjunto de filtro de estação base 1263(a) adicionando filtros, saídas de divisor e um LNA. O outro conjunto de filtro de estação base 1263(b) pode ser modificado de maneira similar para freqüências de transmissão e recepção de numeração ímpar e par adicionais.

Tabela 1 abaixo indica um número de configurações de sistema de antena que são possíveis, por meio da invenção: estes são distinguidos por números variáveis de 1 a 6, e a variante 3 possui três versões 3a, 3b e 3c. Na Tabela, a Pilha de Antena Aea Pilha de Antena B são designadas por analogia com pilhas de antena de sufixos AeB nas Figuras 2 a 13, por exemplo, pilhas de antenas 44A e 44B; polarização de dipolo refere-se a polarizações (+) e (-) de dipolos tais como 46A, 46B e 48A. Freqüências (por exemplo, TX1, RX1) e suas equivalentes na diversidade de espaço (por exemplo, RXl D) são conforme previamente definido. Severidade de IP refere-se à severidade dos produtos de inter- modulação, as configurações na Tabela 1 sendo classificadas em ordem ascendentes de nível relativo de IPs antecipado de 1 a 6, com o nível 6 sendo a severidade mais alta. Tabela 1. Alocação de Freqüências de Portadora de Transmissão e Recepção

Canais

Variante

Polarização de Dipolo da Pilha de Antena A

Polarização de Dipolo da Pilha de Antena B

Severidade IP

Comentários

TXl RXl

RX2D

RXlD

TX2 RX2

TXl RXl

RX2D

TX2 RX2

RXlD

3a

TXl RXl

TX2 RX2

RXlD

RX2D

Ângulos de inclinação RX & RXD co- polarizados__

Ângulos de inclinação RX & RXD anti- polarizados

Ângulos de inclinação de recepção & diversidade de recepção co-polarizados_

3b

TXl RXl

TX2 RX2

RX2D

RXlD

Ângulos de inclinação de recepção & diversidade de recepção anti-polarizados_

3c

TXl RXl RX2D

TX2 RX2 RXlD

TXl RXl

TX3 RX3 RX2D

RXlD

TX2 RX2 RX3D

Ângulos de inclinação de recepção & diversidade de recepção co-polarizados. TX2, TX3 possuem inclinação comum._

TXl RXl

TX3 RX3 RX2D

TX2 RX2 RX3D

RXlD

Ângulos de inclinação de recepção & diversidade de recepção anti-polarizados. TX2, TX3 possuem inclinação comum._

TXl RXl RX4D

TX3 RX3 RX2D

TX4 RX4 RXlD

TX2 RX2 RX3D

Ângulos de inclinação de recepção & diversidade de recepção co-polarizados. TX1, TX4 possuem inclinação comum. TX2, TX3 possuem inclinação comum._

Medições indicam que conjuntos de antena muti-pilha e conjuntos multi-antena, geram níveis mais baixos de produtos de inter- modulação (IPs) quando sinais de transmissão são anti-polarizados, porque isto resulta em isolamento mais alto entre transmissores. O nível real de tais IPs dependerá do acoplamento no trajeto pelo ar entre conjuntos de antena, e também do acoplamento introduzido através de um cavalete no qual os conjuntos de antena são montados. As variantes 1, 3a, 4 e 6 possuem ângulos de inclinação co-polarizados. As variantes 2, e 5 possuem ângulos de inclinação anti-polarizados, para recepção & diversidade de recepção. Variantes 1 a 6 também indicam uma seqüência de melhoramento para adição de freqüências de portadora de transmissão adicionais, a menos que seja determinado em contrário por fatores tais como níveis de IP ou vantagens de polarização.

Em um sistema UMTS, TX3 pode ser um sinal de diversidade de transmissão para TXl, de tal modo que TX3 = TX1D. Similarmente, TX4 pode ser um sinal de diversidade de transmissão para TX4, de tal modo que TX4 = TX2D. Embora seja preferível que os sinais associados (TX, TXD, RX, RXD) tenham um ângulo de inclinação idêntico, isto não é essencial quando cobertura adicional é provida por um canal de transmissão de diversidade, mesmo onde um sinal de transmissão e seu sinal de transmissão associado não iluminam inteiramente áreas geográficas superpostas. Tal técnica pode trocar o benefício de diversidade nas bordas das células pelo benefício da cobertura próxima a um local de sistema de antena: isto pode ser útil como uma liberdade de otimização de projeto de rede adicional, especialmente para ambientes de borda de célula com alta dispersão, talvez servindo a telefones móveis movendo-se rapidamente, onde a maior parte do benefício da diversidade é a partir do Receptor Rake, Codificação e Intercalamento de Canais de Dados, e onde um local é ainda também alto, acima de um ambiente de demanda de tráfego denso. Em geral, o ajuste de ângulo de inclinação em uma faixa de 2 a 6 graus é suficiente para otimizar a cobertura e minimizar interferência de site adjacente. Com uma largura de feixe de tipicamente 7 ou 8 graus no plano vertical, um ganho de diversidade de receptor pode ser obtido mesmo onde um ou mais dos diversos sinais de recepção possuem um ângulo de inclinação diferente. Entretanto, o compartilhamento de ângulos de inclinação para sinais de recepção causam uma dependência inter-canal, de tal modo que o ajuste do ângulo de transmissão para um canal mudará a cobertura de recepção para o outro.

Tabela 1 indica um número de configurações de canal dual, porém realizações têm sido descritas com conjuntos de antena, cada um possuindo quatro portas conduzindo sinais de recepção. Embora em geral cada conjunto de antena tenha dois ângulos de inclinação que são diferentes, a largura do feixe de antena no plano vertical é suficientemente larga para prover uma parte maior da área de cobertura associada a cada feixe seja comum a ambos os ângulos de inclinação. Conseqüentemente, uma estação base associada a um sinal de recepção RXl e um único sinal de recepção RXlD pode ser reforçada para ter dois ou três sinais de receptor de diversidade RXlDl, RX1D2 e RX1D3 com um melhoramento adicional subseqüente no desempenho de comunicações de enlace ascendente.

Todas as realizações da invenção são descritas com ângulos de inclinação acoplados de copolarização. Ângulos de inclinação acoplados de anti-polarização podem ser obtidos pela troca de conexões para portas de um dos conjuntos de antena e pela troca de conexões para controle de inclinação de conjunto de antena.

Realizações da invenção distinguem entre diferentes usuários, estações base, padrões celulares (por exemplo, GSM, UMTS) etc., com base na freqüência de sinal: conseqüentemente, realizações da invenção operando com freqüências de sinal múltiplas na transmissão ou recepção podem acomodar freqüências múltiplas de usuário ou operador, estações base múltiplas ou padrões rádio celular múltiplos ou uma mistura destes. Exemplos relevantes para a invenção incluem o uso do sistema de antena por uma operadora usando duas freqüências diferentes ou dois padrões radio celulares diferentes, e diferentes operadoras usando tais freqüências ou padrões.

Para reduzir interferência e manter boa sensibilidade e seletividade de recepção, é preferível que um sinal de recepção em uma entrada para uma porta de recepção (ou porta de transmissão/recepção) de uma estação base, tenha um número mínimo de freqüências de sinal de recepção indesejadas, seja nos mesmos ou em canais de recepção próximos. Isto é particularmente verdadeiro em um sistema de Acesso Múltiplo por Divisão de Código (CDMA), ou para uma instalação de antena que é compartilhada entre canais alocados a sistemas diferentes. Por esta razão, realizações descritas acima mostram filtros em cada trajeto de recepção tendo uma banda passante apropriada para freqüências de canal ou sistema, adequada a cada estação base.

Se o desejo de evitar sinais de recepção indesejados é menos importante, filtros de recepção podem ter uma largura de banda mais larga, reduzindo então ambas complexidade de filtro e número de filtros requeridos.

A incorporação de LNAs em um conjunto de filtro de estação base é uma opção dependendo da tolerância de perdas do alimentador e ganho de entrada de canal de recepção requerido para a estação base. Se um conjunto de antena tem um LNA com ganho suficiente e faixa dinâmica para prover um sinal de recepção ótimo em uma entrada de recepção de estação base, então um LNA em um conjunto de filtro de estação base pode não ser necessário. Entretanto, a incorporação dos LNAs em um conjunto de filtro de estação base permite estações base tendo exigências de ganho de recepção ou nível diferentes.

Claims

1. Sistema de antena que possui duas antenas de inclinação ajustável, de polarização dual, com separação física provendo diversidade de espaço, caracterizado pelo fato de que: a) cada antena possui polarizações associadas a respectivos ângulos de inclinação elétrica independentemente ajustáveis; e b) cada antena possui ângulos de inclinação elétrica que são controláveis para serem iguais aos da outra antena e para prover um dentre acoplamento de inclinação de copolarização e acoplamento de inclinação de anti-polarização.

2. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ser para operação com pelo menos uma primeira freqüência de portadora associada a um par de polarizações de antena possuindo um dentre um acoplamento de inclinação de copolarização e acoplamento de inclinação de anti-polarização e pelo menos uma segunda freqüência de portadora associada a um outro par de polarizações de antena tendo um dentre acoplamento de inclinação de anti-polarização e acoplamento de inclinação de copolarização, respectivamente, os ângulos de inclinação de antena sendo controláveis para prover a pelo menos uma primeira freqüência de portadora e a pelo menos uma segunda freqüência de portadora a serem associadas a diferentes ângulos de inclinação elétrica.

3. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma primeira freqüência de portadora e a pelo menos uma segunda freqüência de portadora são o primeiro e segundo grupos de freqüências de portadora, respectivamente.

4. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma primeira freqüência de portadora e a pelo menos uma segunda freqüência de portadora são associadas a uma dentre múltiplas operadoras, múltiplas estações base e padrões celulares múltiplos.

5. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de incluir dois alimentadores para conduzir sinais entre o equipamento de estação base e as antenas.

6. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de incluir três alimentadores para conduzir sinais entre equipamento de estação base e antenas, um dos alimentadores sendo somente para sinais de recepção, os sinais de recepção estando associados ambos a diferentes antenas e a diferentes polarizações de antena.

7. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de incluir quatro alimentadores para conduzir sinais entre equipamento de estação base e antenas, dois dos alimentadores sendo somente para sinais de recepção, e ambos associados a diferentes antenas e a diferentes polarizações de antena.

8. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de incluir meio de filtragem de banda larga co- localizado com antenas em conjuntos de antena e meio de filtragem de banda estreita co-localizado com equipamento de estação base.

9. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de incluir quatro alimentadores para conduzir sinais de transmissão e recepção entre equipamento de estação base e antenas, dois dos alimentadores estando associados a diferentes polarizações de uma das antenas, e outros dois dos alimentadores estando associados a diferentes polarizações das outras antenas.

10. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de incluir meio de filtragem de banda estreita co- localizado com antenas em conjuntos de antena.

11. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de incluir quatro alimentadores para conduzir sinais entre equipamento de estação base e as antenas designadas como primeira e segunda antenas, dois dos alimentadores sendo para primeiro e segundo sinais de transmissão associados respectivamente a uma primeira polarização da primeira antena e uma segunda polarização da segunda antena, um outro dos alimentadores sendo para receber sinais também associados respectivamente à primeira polarização da primeira antena e segunda polarização da segunda antena, e um quarto dos alimentadores sendo para receber sinais associados respectivamente à segunda polarização da primeira antena e primeira polarização da segunda antena.

12. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada polarização de cada antena está associada a um respectivo meio de filtragem de banda larga, um respectivo alimentador e um respectivo meio de filtragem de banda estreita.

13. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que cada meio de filtragem de banda larga está localizado em um conjunto de antena e é conectado pelo respectivo alimentador ao respectivo meio de filtragem de banda estreita, co-localizado com o equipamento de estação base.

14. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o meio de filtragem de banda estreita é arranjado para dividir sinais com freqüências contíguas em grupos de sinais com freqüências não contíguas.

15. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de incluir meio de filtragem para definir sinais de mesma freqüência associados a diferentes antenas e prover diversidade de espaço em pelo menos um dos modos de operação de transmissão e recepção.

16. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma antena possui elementos de antena arranjados para transmissão de um primeiro sinal de transmissão de freqüência e a outra antena possui elementos de antena arranjados para transmissão de um primeiro sinal de transmissão de diversidade de espaço de freqüência.

17. Sistema de antena de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ser arranjado para prover um sinal de recepção a ser associado com múltiplos sinais de diversidade de recepção.

18. Método para operar um sistema de antena que possui duas antenas de inclinação ajustável, de polarização dual, com separação física provendo diversidade de espaço, caracterizado pelo fato de incluir: a) ajustar ângulos de inclinação de polarizações de cada antena independentemente; e b) controlar cada um dos ângulos de inclinação elétrica de antena para serem iguais aos da outra antena para prover um dentre acoplamento de inclinação de copolarização e acoplamento de inclinação de anti-polarização.

19. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de incluir operar com pelo menos uma primeira freqüência de portadora associada a um par de polarizações de antena possuindo um dentre um acoplamento de inclinação de copolarização e acoplamento de inclinação de anti-polarização e pelo menos uma segunda freqüência de portadora associada a um outro par de polarizações de antena tendo um dentre acoplamento de inclinação de anti-polarização e acoplamento de inclinação de copolarização, respectivamente, e controlando os ângulos de inclinação de antena para prover a pelo menos uma primeira freqüência de portadora e a pelo menos uma segunda freqüência de portadora a serem associadas a diferentes ângulos de inclinação elétrica.

20. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de a pelo menos uma primeira freqüência de portadora e a pelo menos uma segunda freqüência de portadora são o primeiro e segundo grupos de freqüências de portadora, respectivamente.

21. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de a pelo menos uma primeira freqüência de portadora e a pelo menos uma segunda freqüência de portadora são associadas a uma dentre múltiplas operadoras, múltiplas estações base e padrões celulares múltiplos.

22. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de incluir conduzir sinais entre equipamento de estação base e as antenas, usando dois alimentadores.

23. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de incluir conduzir sinais entre equipamento de estação base e as antenas, usando três alimentadores, usando um dos alimentadores somente para receber sinais de recepção, os sinais de recepção estando associados ambos a diferentes antenas e a diferentes polarizações de antena.

24. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de incluir conduzir sinais entre equipamento de estação base e as antenas usando quatro alimentadores, usando dois dos alimentadores somente para sinais de recepção, os sinais de recepção estando associados ambos a diferentes antenas e a diferentes polarizações de antena.

25. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de incluir meio de filtragem de banda larga co-localizado com antenas em conjuntos de antena e meio de filtragem de banda estreita co- localizado com equipamento de estação base.

26. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de incluir conduzir sinais de transmissão e recepção entre equipamento de estação base e as antenas usando quatro alimentadores, dois dos alimentadores estando associados a diferentes polarizações de uma das antenas, e outros dois dos alimentadores estando associados a diferentes polarizações das outras antenas.

27. Método de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de incluir filtragem de banda estreita com meio de filtragem co- localizado com as antenas nos conjuntos de antena.

28. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de incluir usar quatro alimentadores para conduzir sinais entre equipamento de estação base e as antenas designadas como primeira e segunda antenas, usar dois dos alimentadores para primeiro e segundo sinais de transmissão associados respectivamente a uma primeira polarização da primeira antena e uma segunda polarização da segunda antena, usar um outro dos alimentadores para receber sinais também associados respectivamente à primeira polarização da primeira antena e segunda polarização da segunda antena, e usar um quarto dos alimentadores para receber sinais associados respectivamente à segunda polarização da primeira antena e primeira polarização da segunda antena.

29. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que cada polarização de cada antena está associada a filtragem de banda larga, um respectivo alimentador e filtragem de banda estreita.

30. Método de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de a filtragem de banda larga é implementada em um conjunto de antena e a filtragem de banda estreita é implementada por meio co-localizado com o equipamento de estação base.

31. Método de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de incluir usar o meio de filtragem de banda estreita para dividir sinais com freqüências contíguas em grupos de sinais com freqüências não contíguas.

32. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de incluir filtragem para definir sinais de mesma freqüência associados a diferentes antenas e prover diversidade de espaço em pelo menos um dos modos de operação de transmissão e recepção.

33. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que uma antena possui elementos de antena arranjados para transmissão de um primeiro sinal de transmissão de freqüência e a outra antena possui elementos de antena arranjados para transmissão de um primeiro sinal de transmissão de diversidade de espaço de freqüência.

34. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de incluir prover um sinal de recepção a ser associado a múltiplos sinais de diversidade de recepção.