CN102760975A - 一种基站天线和基站 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种基站天线和基站。一种基站天线，包括：N个天线端口、多通道馈电网络、天线阵列和通道选择单元，N为大于等于4的自然数；所述通道选择单元具有N个输入端和N个输出端，每个所述输入端与一个所述天线端口连接，每个所述输出端与所述多通道馈电网络的一个输入端相连，所述通道选择单元用于为任意一个天线端口选择所述多通道馈电网络的一个通道，使任意一个天线端口对应的信号覆盖范围可以动态调整，达到动态调整基站天线信号覆盖范围的目的。

Description

一种基站天线和基站
技术领域
本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种基站天线和基站。
背景技术
随着移动通信的发展，运营商对移动通信系统容量提出了越来越高的要求。移动通信网络提高系统容量主要有两种方法，一种是在每个网络扇区中采用更多的发射和接收通道，通过多输入多输出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Output)技术，即通过空时编码将发送数据分成多个数据子流在多个天线上同时发射数据子流的方法获得分集增益，提升系统容量。另一种方法是将现有的3扇区组网分成更多的扇区，例如6扇区组网，提升频率的复用效率，提升系统容量。
发明人发现，在使用上述两种方法时，基站天线信号的覆盖范围固定不变，不能根据用户的地理分布或话务量动态调整信号覆盖。发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种基站天线和基站，通过在基站天线中增设通道选择单元，从而动态调节基站天线信号的覆盖范围。
第一方面，提供了一种基站天线，包括：N个天线端口、多通道馈电网络、天线阵列和通道选择单元，N为大于等于4的自然数；
其中，所述天线阵列包括M列天线单元阵列，每列所述天线单元阵列包括至少一个天线单元，M为大于等于4的自然数；
所述天线端口一端用于连接信源，接收来自信源的信号，另一端用于连接所述通道选择单元；
所述通道选择单元具有N个输入端和N个输出端，每个所述输入端与一个所述天线端口连接，每个所述输出端与所述多通道馈电网络的一个输入端相连，所述通道选择单元用于为任意一个所述天线端口选择所述多通道馈电网络的一个通道；
所述多通道馈电网络具有N个输入端和M个输出端，每个所述输入端对应一个通道，每个所述输出端连接一列所述天线单元阵列，用于对所述天线单元阵列馈电。
在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述基站天线还包括M个移相单元，每个所述移相单元用于连接所述多通道馈电网络的一个输出端和一列所述天线单元阵列，用于对所述多通道馈电网络输出的信号进行移相，以使得所述天线阵列辐射的波束水平劈裂。
结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述N＝4，M＝4，四个所述移相单元分别为第一移相单元、第二移相单元、第三移相单元、第四移相单元，所述四个移相单元顺序排列，相移量分别为-15度、+75度、-90度、0度。
第二方面，提供了一种基站，包括信源和基站天线，其中，
所述信源通过至少一个所述基站天线的天线端口与所述基站天线相连，用于向所述基站天线发送信号；
所述基站天线包括N个天线端口、多通道馈电网络、天线阵列和通道选择单元，N为大于等于4的自然数；
其中，所述天线阵列包括M列天线单元阵列，每列所述天线单元阵列包括至少一个天线单元，M为大于等于4的自然数；
所述天线端口一端用于连接信源，接收来自信源的信号，另一端用于连接所述通道选择单元；
所述通道选择单元具有N个输入端和N个输出端，每个所述输入端与一个所述天线端口连接，每个所述输出端与所述多通道馈电网络的一个输入端相连，所述通道选择单元用于为任意一个所述天线端口选择所述多通道馈电网络的一个通道；
所述多通道馈电网络具有N个输入端和M个输出端，每个所述输入端对应一个通道，每个所述输出端连接一列所述天线单元阵列，用于对所述天线单元阵列馈电。
在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述信源是基站收发台BTS或者射频拉远模块RRU。
结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述基站天线还包括M个移相单元，每个所述移相单元用于连接所述多通道馈电网络的一个输出端和一列所述天线单元阵列，用于对所述多通道馈电网络输出的信号进行移相，以使得所述天线阵列辐射的波束水平劈裂。
结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述N＝4，M＝4，四个所述移相单元分别为第一移相单元、第二移相单元、第三移相单元、第四移相单元，所述四个移相单元顺序排列，相移量分别为-15度、+75度、-90度、0度；所述天线阵列的四列天线单元阵列分别为第一天线单元阵列、第二天线单元阵列、第三天线单元阵列、第四天线单元阵列，所述四个天线单元阵列顺序排列，所述第一移相单元连接所述第四天线单元阵列，所述第二移相单元连接所述第一天线单元阵列，所述第三移相单元连接所述第二天线单元阵列，所述第四移相单元连接所述第三天线单元阵列。
通过上述方案，通过在基站天线中增加通道选择单元，可以为任意一个天线端口选择多通道馈电网络的一个通道，使任意一个天线端口对应的信号覆盖范围可以动态调整，达到动态调整基站天线信号覆盖范围的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基站天线的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种基站天线的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种基站天线的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种基站的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种基站天线100，如图1所示，包括：N个天线端口101、多通道馈电网络102、天线阵列103和通道选择单元104，N为大于等于4的自然数。
其中，天线阵列103包括M列天线单元阵列1031，每列天线单元阵列1031包括至少一个天线单元，M为大于等于4的自然数；天线端口101一端用于连接信源，接收来自信源的信号，另一端用于连接通道选择单元104；通道选择单元104具有N个输入端和N个输出端，每个所述输入端与一个天线端口101连接，每个所述输出端与所述多通道馈电网络102的一个输入端相连，通道选择单元104用于为任意一个天线端口101选择多通道馈电网络102的一个通道；多通道馈电网络102具有N个输入端和M个输出端，每个输入端对应一个通道，每个所述输出端连接一列天线单元阵列1031，用于对天线单元阵列1031馈电。
对于天线阵列，当各天线单元阵列的馈电幅度、相位确定时，天线的辐射方向图会唯一确定；而当天线各阵列的馈电幅度、相位发生改变时，天线的辐射方向图会相应的改变。多通道馈电网络，也可以称为多通道混合网络或多通道赋形网络，用于对天线阵列馈电，通常具有多个输入端，每个输入端对应一个通道，不同通道对应天线阵列辐射的一个波束，不同通道对应的波束可以相互独立，不同的波束可以覆盖不同的范围。比较常见的多通道馈电网络是巴特勒矩阵，通常由相位调节装置和开关装置构成。本发明实施例中，多通道馈电网络可以使用现有技术中已有的馈电网络，这里不再赘述。
本发明实施例中，通过在基站天线中增加通道选择单元，可以为任意一个天线端口选择多通道馈电网络的一个通道，即动态改变天线端口与多通道馈电网络输入端的连接关系，使任意一个天线端口对应的信号覆盖范围可以动态调整，达到动态调整基站天线信号覆盖范围的目的。
可选的，本实施例中的基站天线还可以用于扇区劈裂，如图2所示，上述基站天线还包括M个移相单元105，每个所述移相单元用于连接多通道馈电网络的一个输出端和一列天线单元阵列，用于对多通道馈电网络输出的信号进行移相，以使得天线阵列辐射的波束水平劈裂。
上述实施例中，通过在基站天线中增加移相单元，可以使基站天线辐射的波束水平劈裂，增大了基站天线的容量。另外，通道选择单元的对通道的选择可以通过远程控制进行调整，不需要人工上塔后进行调整，进而简化了扇区劈裂的过程。
参考图3，基站天线可以将每个扇区劈裂为两扇区，N＝4，M＝4，即基站天线接收信源发送四路信号，天线阵列包括四列天线单元阵列时，四个移相单元105分别记为第一移相单元、第二移相单元、第三移相单元、第四移相单元，上述四个移相单元顺序排列，相移量分别为-15度、+75度、-90度、0度；天线阵列的四列天线单元阵列分别记为第一天线单元阵列、第二天线单元阵列、第三天线单元阵列、第四天线单元阵列，上述四个天线单元阵列顺序排列，第一移相单元连接第四天线单元阵列，第二移相单元连接第一天线单元阵列，第三移相单元连接第二天线单元阵列，第四移相单元连接第三天线单元阵列。
本实施例中，基站天线利用较少的移相单元和天线单元阵列，实现扇区劈裂，提高了基站天线的容量。
需要说明的是，本发明实施例均是以基站天线发射信号为例对各组成部分的结构和工作过程进行说明，上述基站天线同样可以用于接收信号。
本发明另一实施例提供了一种基站，如图4所示，包括信源200以及前述实施例中的基站天线100。
其中信源200通过至少一个基站天线的天线端口101与所述基站天线100相连，用于向所述基站天线发送信号；
基站天线100包括N个天线端口101、多通道馈电网络102、天线阵列103和通道选择单元104，N为大于等于4的自然数。其中，天线阵列103包括M列天线单元阵列1031，每列天线单元阵列1031包括至少一个天线单元，M为大于等于4的自然数；天线端口101一端用于连接信源，接收来自信源的信号，另一端用于连接通道选择单元104；通道选择单元104具有N个输入端和N个输出端，每个所述输入端与一个天线端口101连接，每个所述输出端与所述多通道馈电网络102的一个输入端相连，通道选择单元104用于为任意一个天线端口101选择多通道馈电网络102的一个通道；多通道馈电网络102具有N个输入端和M个输出端，每个输入端对应一个通道，每个所述输出端连接一列天线单元阵列1031，用于对天线单元阵列1031馈电。
其中，该信源200用于接收或者发送信号，在本实施例中，可以是基站收发台(BTS，Base Transceiver Station)或者射频拉远模块(RRU，Radio Remote Unit)，本发明实施例对此不作限定。
需要说明的是，信源可以有一个或多个输出端通过天线端口与上述基站天线相连，实际应用时可以根据信源通道的具体数目和通信系统具体需要灵活配置。例如，当信源仅有一个或两个通道时，只能每个信源使用一个或两个天线端口，可以同时使用多个信源来充分利用上述基站天线的通道；当信源有多个通道时，也可以仅使用一部分天线端口。
本实施例中，基站天线100可以是前述实施例中的基站天线，通过增加通道选择单元灵活选择信源信号传输的通道，可以动态调整基站信号的覆盖范围。
本实施例中，当基站天线采用图2或图3所示的基站天线时，可以实现扇区劈裂，提高了基站天线的容量。当采用图3所示的基站天线时，信源通过四个天线端口与所述基站天线相连。
需要说明的是，本发明实施例的技术方案可以用于各种无线通信系统，例如当前2G，3G通信系统和下一代通信系统，例如全球移动通信系统(GSM，Global System for Mobile communications)，码分多址(CDMA，Code Division Multiple  Access)系统，时分多址(TDMA，Time DivisionMultiple Access)系统，宽带码分多址(WCDMA，Wideband Code DivisionMultiple Access Wireless)，频分多址(FDMA，Frequency Division MultipleAddressing)系统，正交频分多址(OFDMA，Orthogonal Frequency-DivisionMultiple Access)系统，单载波FDMA(SC-FDMA)系统，通用分组无线业务(GPRS，General Packet Radio Service)系统，长期演进(LTE，LongTerm Evolution)系统，以及其他此类通信系统。
总之，以上所述仅为本发明技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基站天线，包括：N个天线端口、多通道馈电网络、天线阵列和通道选择单元，N为大于等于4的自然数；
其中，所述天线阵列包括M列天线单元阵列，每列所述天线单元阵列包括至少一个天线单元，M为大于等于4的自然数；
所述天线端口一端用于连接信源，接收来自信源的信号，另一端用于连接所述通道选择单元；
所述通道选择单元具有N个输入端和N个输出端，每个所述输入端与一个所述天线端口连接，每个所述输出端与所述多通道馈电网络的一个输入端相连，所述通道选择单元用于为任意一个所述天线端口选择所述多通道馈电网络的一个通道；
所述多通道馈电网络具有N个输入端和M个输出端，每个所述输入端对应一个通道，每个所述输出端连接一列所述天线单元阵列，用于对所述天线单元阵列馈电。
2.根据权利要求1所述的基站天线，还包括M个移相单元，每个所述移相单元用于连接所述多通道馈电网络的一个输出端和一列所述天线单元阵列，用于对所述多通道馈电网络输出的信号进行移相，以使得所述天线阵列辐射的波束水平劈裂。
3.根据权利要求2所述的基站天线，所述N＝4，M＝4，四个所述移相单元分别为第一移相单元、第二移相单元、第三移相单元、第四移相单元，所述四个移相单元顺序排列，相移量分别为-15度、+75度、-90度、0度；
所述天线阵列的四列天线单元阵列分别为第一天线单元阵列、第二天线单元阵列、第三天线单元阵列、第四天线单元阵列，所述四个天线单元阵列顺序排列，所述第一移相单元连接所述第四天线单元阵列，所述第二移相单元连接所述第一天线单元阵列，所述第三移相单元连接所述第二天线单元阵列，所述第四移相单元连接所述第三天线单元阵列。
4.一种基站，包括信源和基站天线，其中，
所述信源通过至少一个所述基站天线的天线端口与所述基站天线相连，用于向所述基站天线发送信号；
所述基站天线包括N个天线端口、多通道馈电网络、天线阵列和通道选择单元，N为大于等于4的自然数；
其中，所述天线阵列包括M列天线单元阵列，每列所述天线单元阵列包括至少一个天线单元，M为大于等于4的自然数；
所述天线端口一端用于连接信源，接收来自信源的信号，另一端用于连接所述通道选择单元；
所述通道选择单元具有N个输入端和N个输出端，每个所述输入端与一个所述天线端口连接，每个所述输出端与所述多通道馈电网络的一个输入端相连，所述通道选择单元用于为任意一个所述天线端口选择所述多通道馈电网络的一个通道；
所述多通道馈电网络具有N个输入端和M个输出端，每个所述输入端对应一个通道，每个所述输出端连接一列所述天线单元阵列，用于对所述天线单元阵列馈电。
5.根据权利要求4所述的基站，所述信源是基站收发台BTS或者射频拉远模块RRU。
6.根据权利要求5所述的基站，所述基站天线还包括M个移相单元，每个所述移相单元用于连接所述多通道馈电网络的一个输出端和一列所述天线单元阵列，用于对所述多通道馈电网络输出的信号进行移相，以使得所述天线阵列辐射的波束水平劈裂。
7.根据权利要求6所述的基站，所述N＝4，M＝4，四个所述移相单元分别为第一移相单元、第二移相单元、第三移相单元、第四移相单元，所述四个移相单元顺序排列，相移量分别为-15度、+75度、-90度、0度；
所述天线阵列的四列天线单元阵列分别为第一天线单元阵列、第二天线单元阵列、第三天线单元阵列、第四天线单元阵列，所述四个天线单元阵列顺序排列，所述第一移相单元连接所述第四天线单元阵列，所述第二移相单元连接所述第一天线单元阵列，所述第三移相单元连接所述第二天线单元阵列，所述第四移相单元连接所述第三天线单元阵列。
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