CN104685708A - 具有用于双频带接收和传送的天线布置的无线通信节点 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无线通信网络中的节点(1)，节点(1)包括具有至少一个天线列（2，3）的天线布置(60)。每个天线列(2，3)包括具有至少两个子阵列（4a，4b，4c，4d；5a，5b，5c，5d；6a，6b，6c，6d；7a，7b，7c，7d）的子阵列的第一和第二集合（4，5；6，7）。每个子阵列（4a，4b，4c，4d；5a，5b，5c，5d；6a，6b，6c，6d；7a，7b，7c，7d）包括至少一个天线元素（8，9；10，11；12，13；14，15；16，17；18，19；20，21；22，23；24，25；26，27；28，29；30，31；32，33；34，35；36，37；38，39）。子阵列的第一和第二集合（4，5；6，7）包括具有第一偏振(P1)的天线元素（8，9；10，11；12，13；14，15；24，25；26，27；28，29；30，31）和具有与第一偏振正交的第二偏振(P2)的天线元素（16，17；18，19；20，21；22，23；32，33；34，35；36，37；38，39）。子阵列的每个集合（4，5；6，7）经对应相位变化装置（42，43，46，47）连接到对应滤波器装置（40，41，44，45）。每个滤波器装置（40，41；44，45）在相应组合的端口（48，49，50，51）与相应滤波器端口（52，53，54，55；56，57，58，59）之间分隔在第一频带(f1)的信号与在第二频带(f2)的信号，使得第一滤波器端口（52，54；56，58）布置用于在一个频带（f1，f2）的信号的传送和接收，并且第二滤波器端口（53，55；57，59）布置用于在另一频带（f2，f1）的信号的接收。节点提供至少具有两个传送信道和四个接收信道的双频带天线布置。
Description
技术领域
本发明涉及在无线通信网络中的节点，其中，节点包括天线布置。天线布置又包括至少一个天线列，其中，每个天线列包括子阵列的第一集合和子阵列的第二集合。子阵列的每个集合包括至少两个子阵列，并且每个子阵列又包括至少一个天线元素。子阵列的第一集合包括具有第一偏振的天线元素，并且子阵列的第二集合包括具有第二偏振的天线元素，其中，第一偏振和第二偏振相互正交。
背景技术
无线通信网络中有通信节点，例如，基站。基站通常包括扇区覆盖天线布置。此类天线布置包括对应于用于上行链路和下行链路的分支的多个天线端口，其中，下行链路表示从基站到诸如移动终端的其它节点的传送TX，并且上行链路表示从诸如移动终端的其它节点到基站的接收RX。下行链路分支因此是TX分支，并且上行链路分支因此是RX分支。
通常，典型的系统配置可包括传送信道形式的两个TX分支和接收信道形式的两个RX分支，但具有两个TX分支和四个RX分支的系统配置更具吸引力，这是因为另外两个RX分支提供大的上行链路改进，而成本和体积增大较小。然而，在天线布置中要求两个另外的天线端口。
在一频带上的两个TX和四个RX分支将与来自另一频带的两个TX和四个RX分支组合时，要求甚至更复杂的天线布置。
现在存在的用于具有两个TX分支和四个RX分支的此类双频带天线布置的最常见配置是具有用于所有天线端口和频率的单独倾角的双列天线。这能够通过将双工器放置在天线元素后，并且将单独移相器用于每个频带和偏振而实现。
基于紧凑的双列天线，用于具有两个TX分支和四个RX分支的此类双频带天线布置的现有解决方案因此要求每天线子阵列和偏振一个双工器。例如，标准天线可表征为每天线列4-9个子阵列和两个偏振。这意味着双列天线包含16-36个双工器和8个相移器。在不大幅增大天线的体积的情况下能够安装所有这些组件是个问题，特别是对于频率间隔小的频带。
因此，在节点中需要复杂度更低的双频带天线布置，其中，其最小复杂度形式的天线布置具有两个传送信道和四个接收信道。一般情况下，天线布置具有四个传送信道和八个接收信道。
发明内容
本发明的目的是在节点中提供一种双频带天线布置，其中，天线布置至少具有两个传送信道和四个接收信道，并且其中，双频带天线布置比以前所知的复杂度更低。
借助于在无线通信网络中的节点实现了所述目的，其中，节点包括天线布置。天线布置又包括至少一个天线列，其中，每个天线列包括子阵列的第一集合和子阵列的第二集合。子阵列的每个集合包括至少两个子阵列，并且每个子阵列又包括至少一个天线元素。子阵列的第一集合包括具有第一偏振的天线元素，并且子阵列的第二集合包括具有第二偏振的天线元素，其中，第一偏振和第二偏振相互正交。子阵列的每个第一集合经第一对应相位变化装置连接到对应第一滤波器装置，并且子阵列的每个第二集合经第二对应相位变化装置连接到对应第二滤波器装置。每个滤波器装置具有连接到对应相位变化装置的相应组合的端口并且与在第一频带的信号和在第二频带的信号相关联。这些频带在频谱上相互分开。每个滤波器装置还具有相应第一滤波器端口和相应第二滤波器端口。每个滤波器装置布置成在相应组合的端口与相应滤波器端口之间分隔在第一频带的信号和在第二频带的信号，使得第一滤波器端口布置用于在一个频带的信号的传送和接收，并且第二滤波器端口布置用于在另一频带的信号的接收。
根据示例，节点包括在物理上相互分开的第一天线列和第二天线列。
根据另一示例，对于每个天线列，第一滤波器端口连接到不同传送信道。
根据另一示例，存在第一传送信道和第二传送信道。第一传送信道与第一偏振相关联，并且第二传送信道与第二偏振相关联。
根据另一示例，对于每个天线列，第一滤波器端口连接到不同接收信道，并且第二滤波器端口连接到不同接收信道。
在从属权利要求中公开了更多示例。
借助于本发明获得了多个优点。主要获得了复杂度更低的双频带天线布置，其中，其最小复杂度形式的天线布置具有两个传送信道和四个接收信道。一般情况下，天线布置具有四个传送信道和八个接收信道。
附图说明
现在将参照附图更详细地描述本发明，其中：
图1 示出在无线通信网络中节点的示意侧视图；以及
图2 示出根据本发明的天线布置的示意图。
具体实施方式
参照图1，存在无线通信系统中的节点1，节点1包括天线布置60。
参照图2，天线布置60包括第一天线列2和第二天线列3。天线列2、3在方位方向A在物理上相互分隔距离d，并且在垂直方向E具有相应主延伸，其中，方位方向A与垂直方向E相互正交。天线列2、3布置成以熟知方式借助于天线辐射瓣79、80辐射和/或接收信号，如图1中通过虚线以示意图方式所示。
每个天线列2、3包括子阵列的对应第一集合4；6和子阵列的对应第二集合5；7。子阵列的每个集合4，5，6，7通过虚线指示。
第一天线列2的子阵列的第一集合4包括四个子阵列4a、4b、4c、4d，并且第一天线列2的子阵列的第二集合5包括四个其它子阵列5a、5b、5c、5d。第一天线列2的子阵列的第一集合4的每个子阵列包括具有第一偏振P1的两个天线元素8，9；10，11；12，13；14，15。此外，第一天线列2的子阵列的第二集合5的每个子阵列包括具有第二偏振P2的两个对应天线元素16，17；18，19；20，21；22，23，其中，第一偏振P1和第二偏振P2相互正交。
同样地，第二天线列3的子阵列的第一集合6包括四个子阵列6a、6b、6c、6d，并且第二天线列3的子阵列的第二集合7包括四个其它子阵列7a、7b、7c、7d。第二天线列3的子阵列的第一集合6的每个子阵列包括具有第一偏振P1的两个天线元素24，25；26，27；28，29；30，31。此外，第二天线列3的子阵列的第二集合7的每个子阵列包括具有第二偏振P2的两个对应天线元素32，33；34，35；36，37；38，39。子阵列4a，4b，4c，4d；5a，5b，5c，5d；6a，6b，6c，6d；7a，7b，7c，7d通过虚线指示。
根据本发明，第一天线列2的子阵列的第一集合4经第一相移器42连接到第一双工器40，第一相移器42因此具有通过虚线以示意图方式指示的连接到第一天线列2的子阵列的第一集合4的四个天线侧端口61和连接到第一双工器40的组合的端口48的一个双工器侧端口62。第一双工器40又还包括第一滤波器端口52和第二滤波器端口53。
同样地，第二天线列2的子阵列的第二集合5经第二相移器43连接到第二双工器41，第二相移器43因此具有通过虚线以示意图方式指示的连接到第一天线列2的子阵列的第一集合5的四个天线侧端口63和连接到第二双工器41的组合的端口49的一个双工器侧端口64。第二双工器41又还包括第一滤波器端口54和第二滤波器端口55。
第二天线列3包括将更简要描述的对应布置。第二天线列3包括具有组合的端口50、第一滤波器端口56和第二滤波器端口57的第三双工器44，第二天线列3还包括具有组合的端口51、第一滤波器端口58和第二滤波器端口59的第四双工器45。组合的端口50、51经在相移器46、47的对应双工器侧端口65、67，连接到对应第三和第四相移器46、47。第三和第四相移器46、47每个还经通过虚线以示意图方式指示的对应第四天线侧端口66、68连接到对应子阵列6a，6b，6c，6d；7a，7b，7c，7d。
双工器40、41；44，45的组合的端口48、49、50、51与在第一频带f1的信号和在第二频带f2的信号相关联，其中，频带f1、f2在频谱上相互分开。更详细地说，双工器40，41；44，45的组合的端口48、49、50、51布置用于在第一频带f1和第二频带f2的信号的接收和传送。
双工器40，41；44，45以熟知方式布置成在相应组合的端口48、49、50、51与相应滤波器端口52，53，54，55；56，57，58，59之间分隔在第一频带f1的信号和在第二频带f2的信号，使得每个第一滤波器端口52，54；56，58布置用于在一个频带f1、f2的信号的传送和接收，并且每个第二滤波器端口53，55；57，59布置用于在另一频带f2、f1的信号的接收。例如，如果每个第一滤波器端口52，54；56，58布置用于在第一频带f1的信号的传送和接收，则每个第二滤波器端口53，55；57，59布置用于在第二频带f2的信号的接收。
滤波器端口52，53；54，55；56，57；58，59也构成天线端口，这是因为这些端口52，53；54，55；56，57；58，59是到天线列2、3的接口。
由于相移器42，43；46，47安置在双工器40，41；44，45与天线元素8，9；10，11；12，13；14，15；16，17；18，19；20，21；22，23；24，25；26，27；28，29；30，31；32，33；34，35；36，37；38，39之间，因此，在此示例中只需要四个双工器和四个相移器而不是如最初提及的16-32个双工器和8个相移器。
第一天线端口52，54；56，58经对应第一分支71、第三分支73、第五分支75和第七分支77连接到第一收发器装置69。同样地，第二天线端口53，55；57，59经对应第二分支72、第四分支74、第六分支76和第八分支78连接到第二收发器装置70。第一收发器装置69布置用于在第一频带f1的接收和传送，并且第二收发器装置70布置用于在第二频带f2的接收和传送。
第一滤波器端口52，54；56，58还布置用于传送和接收。第一分支71和第一分支75的每一个分支连接到第一传送信道TX1和第一接收信道RX1。此外，第三分支73和第七分支77的每一个分支连接到第二传送信道TX2和第二接收信道RX2。
以这种方式，第一分支71在第一频带f1连接到第一传送信道TX1和第一接收信道RX1，并且第三分支73在第一频带f1连接到第二传送信道TX2和第二接收信道RX2。此外，第五分支75在第二频带f2连接到第一传送信道TX1和第一接收信道RX1，并且第七分支77在第二频带f2连接到第二传送信道TX2和第二接收信道RX2。
第二滤波器端口53，55；57，59还布置用于接收。第二分支72和第六分支76的每一个分支连接到第三接收信道RX3，并且第四分支74和第八分支78的每一个分支连接到第四接收信道RX4。
以这种方式，第二分支72在第二频带f2连接到第三接收信道RX3，并且第四分支74在第二频带f2连接到第四接收信道RX4。此外，第六分支75在第一频带f1连接到第三接收信道RX3，并且第八分支78在第一频带f1连接到第四接收信道RX4。
这意味着总共有两个传送信道TX1、TX2和四个接收信道RX1、RX2、RX3、RX4。借助于双工器40、41、44、45，对于子阵列4，5，6，7的每个集合，接收两个不同频带f1、f2是可能的。对于每个天线列2、3，子阵列的两个集合4，5，6，7在不同接收信道RX1，RX3；RX2，RX4上接收，这允许偏振分集。然而，对于本发明，这不是必需的，但构成了有利配置。然而，对于每个双工器40、41、44、45，一个滤波器端口52、54、56、58连接到一个频带的接收信道和传送信道，并且另一滤波器端口53、55、57、59连接到另一频带的接收信道，这是必需的。
通过将用于第一频带f1的两个传送信道TX1、TX2放置在第一天线列2上，以及将用于第二频带f2的两个传送信道TX1、TX2放置在第二天线列3上，在下行链路上实现了单独的倾角，这对于限制在小区之间的下行链路干扰是重要的。
第一频带f1的另外第三接收信道RX3和第四接收信道RX4将获得与用于第二频带f2的传送信道TX1、TX2相同的倾角，且反之亦然。假设在第一频带f1与第二频带f2之间的设置不是完全不同，这对总接收性能具有有限的系统影响。
本发明不限于以上所述，而是可在随附权利要求范围内变化。例如，可设想只有一个天线列。在本发明的最小复杂度的形式中，每个天线列包括至少两个子阵列，其中，每个子阵列包括一个天线元素。
偏振可具有任何方向，但应始终正交。
使用如正交和平行的术语时，这些术语不得理解为是在数学上精确的，而是在实际上可获得的范围内。
第一天线列2的第一子阵列4a，5a的第一天线元素8，16和第二天线元素9，17示为单独的天线元素，但实际上经常组合成例如以交叉形式共享相同物理位置的两个相应的双偏振天线元素。同样地，在子阵列的所有相对集合4a，4b，4c，4d；5a，5b，5c，5d；6a，6b，6c，6d；7a，7b，7c，7d中，天线元素可形成双偏振天线元素，每个双偏振天线元素4a，4b，4c，4d；5a，5b，5c，5d布置用于第一偏振P1和第二偏振P2的传送和接收。
偏振P1和P2示为垂直于以示意图方式指示的天线元素8，9；10，11；12，13；14，15；16，17；18，19；20，21；22，23；24，25；26，27；28，29；30，31；32，33；34，35；36，37；38，39，这是对于缝隙形式的天线元素的情况 ，但这只作为示例。对于双极天线元素，偏振P1、P2与天线元素平行，并且对于贴片天线元素，偏振沿贴片的方向延伸，而与其馈入无关。
在上述内容中，术语分支71、72、73、74、75、76、77、78可包括几个信号连接。传送信道TX和接收信道TX可视为对应于所述信号连接的传送分支和接收分支。
相移器42，43；46，47可由任何适合的相位变化装置构成，并且双工器40，41；44，45可由任何适合的滤波器装置构成。
通常，天线布置60包括至少一个天线列2，3，每个天线列2，3包括子阵列的第一集合4；6和子阵列的第二集合5；7。子阵列的每个集合4，5；6，7包括至少两个子阵列4a，4b，4c，4d；5a，5b，5c，5d；6a，6b，6c，6d；7a，7b，7c，7d，并且每个子阵列4a，4b，4c，4d；5a，5b，5c，5d；6a，6b，6c，6d；7a，7b，7c，7d又包括至少一个天线元素8，9；10，11；12，13；14，15；16，17；18，19；20，21；22，23；24，25；26，27；28，29；30，31；32，33；34，35；36，37；38，39。子阵列的第一集合4；6包括具有第一偏振P1的天线元素8，9；10，11；12，13；14，15；24，25；26，27；28，29；30，31，并且子阵列的第二集合5；7包括具有第二偏振P2的天线元素16，17；18，5；7，21；16，17；18，19；20，21；22，23；32，33。
子阵列的每个第一集合4；6经第一对应相位变化装置42，46连接到对应第一滤波器装置40，44，并且子阵列的每个第二集合5；7经第二对应相位变化装置43，47连接到对应第二滤波器装置41，45。每个滤波器装置40，41；44，45具有连接到对应相位变化装置42，43；46，47的相应组合的端口并且与在第一频带f1的信号和在第二频带f2的信号相关联。每个滤波器装置40，41；44，45还具有相应第一滤波器端口52，54；56，58和相应第二滤波器端口53，55；57，59。每个滤波器装置40，41；44，45布置成在相应组合的端口48，49，50，51与相应滤波器端口52，53，54，55；56，57，58，59之间分隔在第一频带f1的信号和在第二频带f2的信号，使得每个第一滤波器端口52，54；56，58布置用于在一个频带的信号的传送和接收，并且每个第二滤波器端口53，55；57，59布置用于在另一频带的信号的接收。
Claims (9)
1.一种在无线通信网络中的节点(1)，所述节点(1)包括天线布置(60)，所述天线布置(60)又包括至少一个天线列（2，3），每个天线列(2, 3)包括子阵列的第一集合（4；6）和子阵列的第二集合（5；7），子阵列的每个集合（4，5；6，7）包括至少两个子阵列（4a，4b，4c，4d；5a，5b，5c，5d；6a，6b，6c，6d；7a，7b，7c，7d），并且每个子阵列（4a，4b，4c，4d；5a，5b，5c，5d；6a，6b，6c，6d；7a，7b，7c，7d）又包括至少一个天线元素（8，9；10，11；12，13；14，15；16，17；18，19；20，21；22，23；24，25；26，27；28，29；30，31；32，33；34，35；36，37；38，39），子阵列的所述第一集合（4；6）包括具有第一偏振(P1)的天线元素（8，9；10，11；12，13；14，15；24，25；26，27；28，29；30，31），并且子阵列的所述第二集合（5；7）包括具有第二偏振(P2)的天线元素（16，17；18，19；20，21；22，23；32，33；34，35；36，37；38，39），所述第一偏振(P1)和所述第二偏振(P2)相互正交，其特征在于子阵列的每个第一集合（4；6）经第一对应相位变化装置（42，46）连接到对应第一滤波器装置（40，44），并且子阵列的每个第二集合（5；7）经第二对应相位变化装置（43，47）连接到对应第二滤波器装置（41，45），每个滤波器装置（40，41；44，45）具有连接到所述对应相位变化装置（42，43；46，47）的相应组合的端口（48，49，50，51）并且与在第一频带(f1)的信号和在第二频带(f2)的信号相关联，所述频带（f1，f2）在频谱上相互分开，每个滤波器装置（40，41；44，45）还具有相应第一滤波器端口（52，54；56，58）和相应第二滤波器端口（53，55；57，59），每个滤波器装置（40，41；44，45）布置成在所述相应组合的端口（48，49，50，51）与相应滤波器端口（52，53，54，55；56，57，58，59）之间分隔在所述第一频带(f1)的信号和在所述第二频带(f2)的信号，使得每个第一滤波器端口（52，54；56，58）布置用于在一个频带（f1，f2）的信号的传送和接收，并且每个第二滤波器端口（53，55；57，59）布置用于在另一频带（f2，f1）的信号的接收。
2.如权利要求1所述的节点，其特征在于所述节点(1)包括第一天线列(2)和第二天线列(3)，所述天线列（2，3）在物理上相互分开。
3.如权利要求2所述的节点，其特征在于所述天线列（2，3）在垂直方向(E)具有相应主延伸。
4.如权利要求3所述的节点，其特征在于所述天线列（2，3）在方位方向(A)或所述垂直方向(E)上分开，所述方位方向(A)和所述垂直方向(E)相互正交。
5.如前面权利要求任一项所述的节点，其特征在于对于每个天线列（2，3），所述第一滤波器端口（52，54；56，58）连接到不同传送器信道（TX1,TX2)。
6.如权利要求5所述的节点，其特征在于存在第一传送器信道(TX1)和第二传送器信道(TX2)，所述第一传送信道(TX1)与所述第一偏振(P1)相关联，并且所述第二传送信道(TX2)与所述第二偏振(P2)相关联。
7.如前面权利要求任一项所述的节点，其特征在于对于每个天线列（2，3），所述第一滤波器端口（52，54；56，58）连接到不同接收信道（RX1,RX2)，并且所述第二滤波器端口（53，55；57，59）连接到不同接收信道（RX3，RX4）。
8.如前面权利要求任一项所述的节点，其特征在于每个滤波器装置（40，41；44，45）由双工器构成。
9.如前面权利要求任一项所述的节点，其特征在于所述相移装置布置成控制所述子阵列（4a，4b，4c，4d；5a，5b，5c，5d；6a，6b，6c，6d；7a，7b，7c，7d）的相位，从而启用所述天线阵列（2，3）的天线辐射主瓣（79，80）的电转向。
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