CN100550513C - 一种智能天线的室外射频系统装置及通道校正实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能天线的室外射频系统装置及通道校正实现方法，所述智能天线的室外射频系统装置，包括：天线阵，跳线，射频前端模块、N通道收发信机模块、校正控制与处理模块、射频控制与接口模块。依照本发明所述的方法和装置，由于射频通道放在室外与天线阵通过较短的馈电电缆连接，对射频通道增益的要求降低，简化了收发通道的设计，降低了基站设计成本和开通维护成本，校正控制及上下行通道数据加权在室外射频系统实现，简化了基站对校正的控制，室外射频单元与室内基带/主控单元通过光缆传输复用信号和控制命令，使一个基带处理/主控单元可以同时处理多个室外射频系统传输的信号。

Description

一种智能天线的室外射频系统装置及通道校正实现方法

技术领域

本发明涉及移动通讯领域智能天线系统的阵列通道装置，特别是涉及一种具有校正功能的智能天线阵列通道的射频系统装置。

背景技术

在智能天线系统，阵列各收发通道传输特性不一致(相对幅相误差)影响智能天线系统的性能。当通道传输特性差异较大时，将导致系统性能的严重下降而难以维持系统的通讯功能。因而阵列通道的设计和通道校正(通道间传输特性的检测和补偿)技术在智能天线系统显得非常重要。阵列通道的射频系统包括了智能天线系统中从天线端到基带处理单元间的各个收发信通道和信号传输控制部分。

现有智能天线系统的传统设计方法有两种：

(1)室外塔放型：由天线阵、室外塔放(即射频前端包括低噪放、线性功放)、室内外连接馈电电缆和室内主机(收发信机、基带处理单元、主控单元等)构成；

(2)全室内基站型：由天线阵、室内外连接馈电电缆和室内基站(射频前端、收发信机、基带处理单元、主控单元等)构成。射频系统涉及到智能天线的室内外两个部分。

上述这两种智能天线阵列通道的校正处理及上/下行通道数据加权处理等都是在基带进行，通道校正涉及到智能天线的基带处理单元和射频系统。在实际商用时，由于各个基站架设环境的不同，不同的站点天线阵与室内基站部分的馈电电缆长度有较大差异(部分站点的馈电电缆较长损耗也大)，导致对上/下行信号的衰减设置不同；在同一基站的各射频馈电电缆间存在传输特性的差异，由于补偿馈电电缆的损耗而提高了收发通道的增益导致了系统成本增加；由于阵列多个相干通道馈电电缆较长，增加了基站架设难度和开通维护成本；由于射频通道涉及到室内、室外两个部分，系统易受干扰；对于通道校正，相应的通道构成和校正过程控制复杂，且校正处理占用基带的资源。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提出一种具有通道校正功能的智能天线阵列通道的射频系统装置，这种射频系统将收发通道集中设计在一起，省去了室内外射频馈电电缆，收发通道增益和成本相对降低，并能独立完成通道校正功能，仅与基站室内的基带处理部分通过光缆进行上下行链路的数据传输，控制相对灵活简单。

为了实现上述发明目的，本发明具体是这样实现的：

一种智能天线的室外射频系统装置，所述装置包括天线阵，跳线和射频系统；其中，

所述天线阵用于提供N个天线单元以及N个天线接口；

所述跳线用于连接所述射频系统与天线阵；

所述射频系统用于对上下行校正链路的过程进行控制，以及在收到校正启动命令后启动上下行通道校正，以及计算上下行通道数据的权值，以及对上行各通道接收数据进行幅相加权处理后进行N个通道数据的复用后传输到基带单元，以及对下行由基带传输过来的信号进行N个下行通道数据的解复用后对各下行通道数据进行加权，以及对各下行通道数据加权后输出的信号进行上变频并经天线发射。

一种射频通道校正及通道数据加权的实现方法，包括如下步骤：

设置室外射频系统正常工作，智能天线系统各部分正常进入工作状态；

室外射频系统接到校正命令后启动上下行通道校正并计算权值输出到收发信机；

收发信机对上下行通道数据按校正权值进行加权处理，并对上行各通道接收数据进行幅相加权处理后进行N个通道数据的复用后传输到基带单元，以及对下行由基带传输过来的信号进行N个下行通道数据的解复用后对各下行通道数据进行加权，以及对各下行通道数据加权后输出的信号进行上变频并经天线发射。

依照本发明所述的方法和装置可以实现智能天线基站室外射频系统的通道校正，由于射频通道放在室外与天线阵通过较短的馈电电缆连接，对射频通道增益的要求降低，简化了收发通道的设计，降低了基站设计成本和开通维护成本，校正控制及上下行通道数据加权在室外射频系统实现，简化了基站对校正的控制，室外射频单元与室内基带/主控单元通过光缆传输IQ LINK复用信号和控制命令，使一个基带处理/主控单元可以同时处理多个室外射频系统传输的信号。同时简化了基站系统的设计。

附图说明

图1是本发明的智能天线系统的装置结构示意图，虚线上部为室外射频系统；

图2是图1中射频系统的结构示意图；

图3是本发明的室外射频系统校正方法流程图。

具体实施方式

本发明所述的智能天线阵列通道的射频系统装置与天线阵和跳线构成智能天线的室外射频系统装置。

本发明所述的智能天线阵列通道的射频系统装置由以下部分组成：射频前端模块、收发信机、通道校正与处理模块、射频控制与管理模块。

本发明的智能天线阵列通道的射频系统装置按照以下技术方案实现：

其包括主要由依次成双向电路联结的天线阵(等距线阵或均匀圆环阵)、跳线(射频系统与天线阵的连接馈线和校正电缆)、射频系统、光缆、基带处理及基站主控单元等构成含实时校正功能的智能天线基站系统。

所述天线阵为N阵元的等距线阵或均匀圆环阵，天线阵中设有N个天线单元及N个天线接口，并设有一个校正信号耦合网络及校正信号接口。

所述跳线是指射频系统与天线阵之间很短(与原来的馈电电缆相比)的射频电缆。

所述射频系统包括射频前端模块、N通道收发信机模块、校正控制与处理模块、射频控制与管理模块四个部分。

所述射频前端模块包括：N路上行通道前置的低噪声放大器和N路下行通道后置的多载波射频功率放大器，以及与阵列天线的接口和校正检测信号接口，与收发信机间的射频电缆接口；

所述N通道收发信机模块包括：N个相干收发通道(其中的一个通道同时作为校正用的参考通道)，收发通道包括N个相干特性的上下行射频无线信号转换模块、数字中频处理模块、上下行IQ LINK信号复用和解复用处理模块；还包括对上/下行通道数据进行幅相误差的加权处理功能模块。

所述校正控制与处理模块包括：校正过程控制、校正处理两个功能模块；

所述射频控制与管理模块包括：射频系统无线参数的配置控制和配置管理、射频系统告警状态的管理信息上报，射频系统时钟的产生，光接口收发处理、以太网交换，操作维护接口、环境与电源监控等功能。

上述结构组成的射频系统，由于上行通道和下行通道的有源部分集中设计在一起，与天线阵的连接跳线很短(通常为2米)，因此省去了现有智能天线系统的馈电电缆，同时降低了上下行通道的增益，内部构成校正链路实现通道的校正检测和补偿。室内外间通过光缆传输的是复用的上/下行基带数据和控制数据，基站室内单元仅完成对各室外单元传输的基带数据处理。

所述的室外射频系统装置的上下行通道校正功能按以下技术方案实现：

上行校正时，以收发信机中的某一通道(如第一收发通道)的发信机作为校正信号的发射参考通道实施信源功能，通过校正检测信号接口输出到天线阵。而上行各接收通道进行正常的校正信号接收及校正信号的传输和处理，以此构成上行校正链路。

下行校正时，以收发信机中的某一通道(如第一收发通道)的收信机作为校正信号的接收参考通道实施校正过程的接收检测功能，各下行发射通道发出的校正信号由天线阵的校正接口输出到射频系统的校正检测信号接口再到接收参考通道，以此构成下行校正链路。

所述的上行校正链路包括：校正控制与处理、第一通道发信机、校正电缆、天线阵列(等距线阵或均匀圆环阵)、射频前端(低噪放和滤波器)、馈电电缆、被校正的上行N个通道的收信机；

所述的下行校正链路包括：N个分时进行发射的发信通道，馈电电缆、射频前端(功放和滤波器)、天线阵列(等距线阵或均匀圆环阵)、校正电缆、开第一通道收信机、校正控制与处理；

所述的校正控制与处理模块：上下行校正链路的过程控制；上下行校正信号的调制发射控制和通道响应信号的采样、算法处理、权值验证和权值输出。

所述的上/下行通道数据的加权处理功能：上行各通道接收数据幅相加权处理后进入射频控制与管理模块进行N个通道数据的复用后传输到基带单元。下行由基带传输过来的信号进入射频控制与管理模块进行N个下行通道数据的解复用后传输到收发信机进行各下行通道数据的加权，并上变频输出到射频前端后经天线发射。

下面根据图1～图3给出本发明的实施例，进一步详细说明本发明所述的方法和装置。

参见图1，图中示出使用了本发明方法和装置的智能天线系统的结构。主要包括依次成双向电路联结的天线阵列100、跳线101、射频系统102、光缆103、基带处理和基站主控单元104。

参见图2，图2给出图1中射频系统的具体结构，主要包括射频前端模块200(包括N个低噪放和N个功放电路模块及其连接射频电缆)、N通道相干收发信机201(包括校正参考通道201A、其它2～N个收发通道201B、上/下行通道数据的加权处理模块201C、上/下行信号复用解复用)、射频控制与接口202(包括无线参数配置、模拟通道配置、光接口收发处理、以太网交换，操作维护接口、环境与电源监控等功能。)、校正控制与处理203(包括校正算法处理203A、校正过程控制203B)。

参见图3，图3示出校正时由图1构成智能天线系统中由天线阵100、跳线101、射频系统102构成的射频通道的上/下通道校正及通道数据加权的实现流程。天线阵100中的耦合网络入口(校正电缆接口)与各天线各入口间的双向传递函数预先进行测试并储存在基站校正处理模块内，本发明不含对等距线阵的预先校正。

图3中射频通道的上/下通道校正及通道数据加权的实现流程包括：步骤300，开始；步骤301，设置室外射频系统正常工作，智能天线系统各部分正常进入工作状态；步骤302，室外射频系统等待接收基站主控单元校正启动命令，若接到校正命令则往下执行303；步骤303，校正控制与处理单元启动上下行通道校正并计算权值输出到收发信机；步骤304，收发信机对上下行通道数据按校正权值进行加权处理；步骤305，收发信机对来自内部各收信通道的上行已加权的通道数据复用、对下行数据解复用后加权并输出到内部各发信机；步骤306，校正结束。

Claims (9)

1、一种智能天线的室外射频系统装置，其特征在于，所述装置包括天线阵，跳线和射频系统；所述天线阵为N阵元的等距线阵或均匀圆环阵，所述跳线为射频电缆；其中，

所述天线阵用于提供N个天线单元以及N个天线接口；

所述跳线用于连接所述射频系统与天线阵；

所述射频系统用于对上下行校正链路的过程进行控制，以及在收到校正启动命令后启动上下行通道校正，以及计算上下行通道数据的权值，以及对上行各通道接收数据进行幅相加权处理后进行N个通道数据的复用后传输到基带单元，以及对下行由基带传输过来的信号进行N个下行通道数据的解复用后对各下行通道数据进行加权，以及对各下行通道数据加权后输出的信号进行上变频并经天线发射，所述射频系统包括射频前端模块、N通道收发信机模块、校正控制与处理模块、射频控制与接口模块；所述射频前端模块，包括N路上行通道前置的低噪声放大器和N路下行通道后置的多载波射频功率放大器，以及与阵列天线的接口和校正检测信号接口，与收发信机间的射频电缆接口；所述N通道收发信机模块，包括N个相干收发通道和对上或下行通道数据进行幅相误差的加权处理模块。

2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述天线阵还进一步用于提供一个校正信号耦合网络及校正信号接口。

3、如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述天线阵为N阵元的等距线阵或均匀圆环阵。

4、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述射频系统包括：

校正控制与处理模块，用于对上下行校正链路的过程进行控制，以及在收到校正启动命令后启动上下行通道校正，以及计算上下行通道数据的权值；

N通道收发信机模块，用于对上行各通道接收数据进行幅相加权处理后进行N个通道数据的复用后传输到基带单元，以及对下行由基带传输过来的信号进行N个下行通道数据的解复用后对各下行通道数据进行加权，以及对各下行通道数据加权后输出的信号进行上变频并经天线发射。

5、如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述射频系统还进一步包括：

射频前端模块，用于提供N路上行通道前置的低噪声放大器和N路下行通道后置的多载波射频功率放大器，与阵列天线相连的接口，和输出校正检测信号的接口，与收发信机相连的射频电缆接口。

6、如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述射频系统还进一步包括：

射频控制与接口模块，用于对射频系统无线参数的配置进行控制和管理，以及上报射频系统告警状态的管理信息，以及产生射频系统时钟。

7、如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述N通道收发信机模块包括N个相干收发通道和对上或下行通道数据进行幅相误差的加权处理模块，其中，

所述N通道收发信机模块的收发通道用于提供N个相干特性的上下行射频无线信号转换模块、数字中频处理模块、上下行IQ LINK信号复用和解复用处理模块，还包括对上或下行通道数据进行幅相误差的加权处理功能模块。

8、如权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述射频系统与室内基带或主控单元通过光缆传输IQ LINK复用信号和控制命令，使一个基带处理或主控单元同时处理多个室外射频系统装置传输的信号。

9、一种射频通道校正及通道数据加权的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

设置室外射频系统正常工作，智能天线系统各部分正常进入工作状态；

室外射频系统接到校正命令后启动上下行通道校正并计算权值输出到收发信机；

收发信机对上下行通道数据按校正权值进行加权处理，并对上行各通道接收数据进行幅相加权处理后进行N个通道数据的复用后传输到基带单元，以及对下行由基带传输过来的信号进行N个下行通道数据的解复用后对各下行通道数据进行加权，以及对各下行通道数据加权后输出的信号进行上变频并经天线发射。

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