CN106663870B - 用于移动通信系统的基站天线设备 - Google Patents

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Abstract

用于移动通信系统的基站天线设备。本发明自动修正由于发送路径或接收路径中的异常引起的垂直面内指向性的变形，设置有：发送系统检测单元(13‑1至13‑4)，分别地检测发生在各个发送路径中的异常；接收系统检测单元(23‑1至23‑4)，分别地检测发生在各个接收路径中的异常；以及控制部(30、40)，如果由发送系统检测单元(13‑1至13‑4)检测到异常发送路径，则通过修改正常发送路径的发送信号的相位和振幅设置来修正由于发送路径异常而引起的发送天线垂直面内指向性的变形，并且如果由接收系统检测单元(23‑1至23‑4)检测到异常接收路径，则通过修改正常接收路径的接收信号的相位和振幅设置来修正由于接收路径异常而引起的接收天线垂直面内指向性的变形。

Description

用于移动通信系统的基站天线设备
技术领域
本发明涉及用于移动通信系统的基站天线设备，更具体地涉及一种用于修正可能由于发送路径和接收路径中的异常而发生的垂直面内指向性的变形的技术。
背景技术
在用于移动通信系统的基站天线设备中，需要调整垂直面内指向性，以形成适当的通信区域。因此，例如在根据专利文献1的阵列天线中，通过调整作为在供电电路中设置的移相器来改变束倾斜角。
在另一方面，在专利文献2中，例如公开了一种自适应性阵列天线设备，该设备包括以下构造：对于各天线设置作为用于以数字或模拟方式改变无线信号频率的信号的相位和振幅的单元的相位和振幅改变单元，并且移相器的相移量被控制成使得实施与具体无线信号频率的所估计的进入方向适应的指向性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特開2001-211025号公報
专利文献2：特開2008-312197号公報
发明内容
本发明要解决的技术问题
在如上所述的传统天线设备中，如果诸如移相器中的故障或同轴电缆断裂这样的异常在各天线所连接到的一些路径中发生，则指向性可能被打乱。然而，传统天线设备无法对上述的异常情况立即做出响应，由此在这种情况下，无法保证适当的通信区域，这会导致服务质量的劣化。
在这些背景下，本发明的目的是提供一种用于移动通信系统的基站天线设备，该基站天线设备能够将由于发送路径和接收路径中的异常而引起的、垂直面内变形的指向性自动修正成与正常状态下垂直面内指向性类似的指向性。
解决技术问题的技术方案
根据本发明，一种用于移动通信系统的基站天线设备被构造成向分别连接到两个或更多个发送路径的发送天线经由发送路径供给无线信号频率的高频电力信号，以及对由分别连接到两个或更多个接收路径的接收天线的接收信号经由各接收路径进行合成，其中，发送天线和接收天线这两者相互以预定距离沿铅直方向排列，并且为了实现上述目的，该基站天线设备包括：发送系统检测单元，该发送系统检测单元被构造成分别地检测发生在各个发送路径中的异常；接收系统检测单元，该接收系统检测单元被构造成分别地检测发生在各个接收路径中的异常；以及控制部，该控制部被构造成：如果已经由发送系统检测单元检测到任何异常发送路径，则通过对正常发送路径中的发送信号的相位和振幅进行变更设定来修正由于发送路径中的异常而引起的发送天线的垂直平内指向性的变形，并且如果已经由接收系统检测单元检测到任何异常接收路径，则通过对正常接收路径中的接收信号的相位和振幅进行变更设定来修正由于接收路径中的异常而引起的接收天线的垂直面内指向性的变形。
根据本发明的一个方面的用于移动通信系统的基站天线设备，控制部被构造成基于预先存储在存储部中的数据表中的数据，执行正常发送路径中的发送信号的相位和振幅的变更设定以及正常接收路径中的接收信号的相位和振幅的变更设定。
根据本发明的另一个方面，在用于移动通信系统的基站天线设备中，用于分别地检测发生在各个发送路径中的异常的发送系统检测单元被构造成将通过各个发送路径的发送信号的电平与基准值进行比较，并且用于分别地检测发生在各个接收路径中的异常的接收系统检测单元被构造成将通过各个接收路径的接收信号的电平与基准值进行比较。
根据本发明的又一个方面，在用于移动通信系统的基站天线设备中，控制部包括：发送系统相位和振幅设定单元，该发送系统相位和振幅设定单元对于各个发送路径单独设置，被构造成设定通过各个发送路径的发送信号的相位和振幅这两者；以及接收系统相位和振幅设定单元，该接收系统相位和振幅设定单元对于各个接收路径单独设置，被构造成设定通过各个接收路径的接收信号的相位和振幅这两者，并且在基站天线设备中，通过使用对于发送路径中的正常发送路径设置的发送系统相位和振幅设定单元来对正常发送路径中的发送信号的相位和振幅进行变更设定，并且通过使用对于接收路径中的正常接收路径设置的接收系统相位和振幅设定单元来对正常接收路径中的接收信号的相位和振幅进行变更设定。
可以对于各个单独设置的发送系统相位和振幅设定单元，在该发送系统相位和振幅设定单元的后级设置有放大器，并且可以对于各个单独设置的接收系统相位和振幅设定单元，在该接收系统相位和振幅单元的前级设置有放大器。
根据本发明的又一个方面，使用对于发送无线信号频率和接收无线信号频率共用的发送接收共用天线作为各个发送天线和各个接收天线，并且发送接收共用天线经由分配合成器连接到对应的发送路径和对应的接收路径。
进一步地，基站天线设备可以包括经由分配合成器连接的多个发送接收共用天线。
根据本发明的又一个方面，基站天线设备可以还包括：被构造成如果检测到异常发送路径，则将连接到该异常发送路径的发送天线从该发送路径断开并且将该路径终结为成该路径的特性阻抗的单元；以及被构造成如果检测到异常接收路径，则将连接到该异常接收路径的接收天线从该接收路径断开并且将该路径终结为该路径的特性阻抗的单元。
根据本发明的又一个方面，发送天线的排列距离和接收天线的排列距离都被设定成满足以下条件：
0.5λ≤d≤1λ，
其中，λ是工作频带的中心频率的波长。
请注意，控制部被构造成，如果产生了异常的发送路径恢复了正常，则执行用于将发送天线的垂直面内指向性恢复为正常指向性的处理，并且如果发生了异常的接收路径恢复了正常，则执行用于将接收天线的垂直面内指向性恢复为正常指向性的处理。
本发明的有益效果
根据本发明，如果一个或更多个发送路径和接收路径中的异常已经发生，则垂直面内指向性可以被自动修正成近似于正常状态下垂直面内指向性，由此可以将通信区域的变化抑制成最小，并且可以防止服务的劣化。另外，通过改变无线信号频率的信号的相位和振幅来修正指向性，所以不需要用于将无线信号频率的信号解调成基带中的信号的电路。
附图说明
[图1]例示了根据本发明的基站天线设备的第一实施方式的框图。
[图2]例示了在已经检测到异常时垂直面内指向性的变化的图。
[图3]例示了在所有发送路径处于它们的正常状态时发送天线在垂直面内指向性的图。
[图4]例示了在异常已经发生在具体发送路径中时发送天线在垂直面内指向性的图。
[图5]例示了发送天线在垂直面中的修正后指向性的图。
[图6]例示了重叠图3至图5所例示的指向性的状态的图。
[图7]例示了根据本发明的基站天线设备的第二实施方式的框图。
[图8]例示了根据本发明的基站天线设备的第三实施方式的框图。
[图9]例示了根据本发明的基站天线设备的第四实施方式的框图。
[图10]例示了根据本发明的基站天线设备的第五实施方式的框图。
[图11]例示了移相器的配置的示例的框图。
[图12]例示了检测器的配置的示例的框图。
具体实施方式
图1例示了根据本发明的基站天线设备的实施方式。该天线设备用于按照频分双工(FDD)方法来执行通信，并且包括无线部10、分配器11、合成器21、控制部30以及存储部40。
无线部10被构造成执行频率转换、模数转换、信号处理、通信控制等，向分配器11输出无线信号频率的高频电力信号，输入从合成器21输出的、下面描述的合成信号，并且与控制部30通信。
n(n是等于或大于2的整数：在该实施方式中，n＝4)个发送路径连接到分配器11。在第一发送路径中，设置移相器12-1、检测器13-1以及发送天线14-1，并且各用对应的附图标记表示的类似部件分别设置在第二发送路径、第三发送路径以及第四发送路径中。
m(m是等于或大于2的整数：在该实施方式中，m＝4)个接收路径连接到合成器21。在第一接收路径中，设置移相器22-1、检测器23-1以及接收天线24-1，并且各用对应的附图标记表示的类似部件分别设置在第二接收路径、第三接收路径以及第四接收路径中。
移相器12-1至12-4和22-1至22-4，如在图11中所示作为具有它们构造的示例的移相器，包括：相位调整器121，该相位调整器121被构造成改变输入信号的相位；振幅调整器122，该振幅调整器122被构造成调整输入信号的振幅；以及信号转换器123，该信号转换器123被构造成将分别从控制部30输入的用于相位调整的数字控制信号和用于振幅调整的数字控制信号转换成对应的直流控制信号，并且向相位调整器121和振幅调整器122输出所转换的直流控制信号。
在相位调整器121中，例如容量由用于相位调整的直流控制信号改变的容量可变二极管用作相移元件。与由微带线构成的相位调整器相比，使用该容量可变二极管的相位调整器121可以被构造成小的装置，由此如果它设置在各发送路径和接收路径中，不占用大量安装空间。
振幅调整器122衰减器，其衰减由用于振幅调整的直流控制信号改变。
请注意，对于在控制部30与信号转换器123之间的信号发送和接收，使用诸如RS485这样的串行接口，其中，可以使用支持将多个装置连接在同一信号线上的总线连接。凭借上述配置，变得即使在设备中所设置的移相器的数量增多的情况下，也不需要增多信号线的数量。
检测器13-1至13-4和23-1至23-4，如图12例示作为具有它们构造的示例的检测器，包括：耦合器131，该耦合器131与主路径耦合并且被构造成提取已衰减了预定量的高频信号；滤波器132，该滤波器132被构造成允许特定频率的信号通过；检波器133，该检波器133被构造成检测已经通过滤波器132的信号，并且如果所检测信号的电平低于基准值，则向路径切换器135输出切换信号；信号转换器134，该信号转换器134被构造成将来自检波器133的输出信号转换成数字信号并向控制部10输出所转换的数字信号；以及路径切换器135，该路径切换器具有用于由来自检波器133的切换信号将对应的路径从天线断开并且将对应路径已从其断开的天线的线路终结为断开路径的特性阻抗(例如，50Ω)。
对于信号在控制部30与信号转换器134之间的发送和接收，使用诸如RS485的串行接口，在该接口中，可以使用启用同一信号线上的多个装置的连接的连接。凭借上述配置，变得即使增大设备中所设置的移相器的数量，也不需要增大信号线的数量。
发送天线14-1至14-4以它们之间的预定距离d1沿铅直方向排列，并且接收天线24-1至24-4也以距离d2沿铅直方向排列。在本实施方式中，上述距离d1和d2被设置为满足表达式0.5λ≤d≤1λ(λ是工作频带的中心频率的波长)；然而，距离不限于此。
参照图1，从无线部10向分配器11输出的无线信号频率的高频电力信号由分配器11分配成四个信号，并且所产生的信号被分别输出到发送路径。在该过程中，根据来自控制部40的控制信号来设定移相器12-1至12-4中的振幅值以及由移相器12-1至12-4引起的相移量，使得可以实施发送天线的垂直面内预定指向性。因此，连接到发送路径的发送天线14-1至14-4被激励为使得可以实施垂直面内预定指向性。
在另一方面，接收天线24-1至24-4分别向接收路径输出与所接收的无线信号频率的电波的强度对应的接收信号。在该过程中，根据来自控制部40的控制信号来设定移相器22-1至22-4中的振幅值以及由移相器22-1至22-4引起的相移量，使得可以实施接收天线的垂直面内预定指向性。已经通过各个移相器22-1至22-4的信号由合成器21合成，并且所合成的信号作为接收信号被输出到无线部10。
控制部30包括用于与无线部10的串行通信的接口、用于控制各个移相器12-1至12-4以及22-1至22-4的端口、用于向和从各个检测器13-1至13-4以及23-1至23-4发送和接收信号的端口以及用于向和从存储部40发送和接收信号的端口。用于控制部30的软件可以由无线部10来重写。
为非易失性存储器的存储部40包括发送系统数据表和接收系统数据表，在这两个表中，已经预先存储用于设定移相器12-1至12-4以及22-1至22-4中的振幅值和相移量的数据。数据表可以经由控制部30由无线部10来重写。
现在，将描述在图1中例示的、例如分配器11与检测器13-3之间的、四个发送路径中的一个路径中(例如，在发送天线14-3连接到的第三发送路径中)已经发生在同轴电缆的任何断裂时要执行的工作。
在这种情况下，来自用于第三发送路径的检测器13-3的检波器133(参见图12)的输出信号的电平下降。控制部30监测从各个检测器13-1至13-4的检波器133输出的信号的电平，由此基于仅从检测器13-3的检波器133输出的信号的电平降至低于基准值的电平，控制部30确定异常仅发生在第三发送路径中。
在另一方面，用于第三发送路径的检测器13-3基于从检波器133(参见图12)输出的信号的电平已经下降来输出切换信号，并且控制路径切换器135(参见图12)执行切换工作。通过执行上述工作，设置用于第三发送路径的检测器13-3的路径与天线断开，并且路径已从其断开的天线中的线路被终结为断开路径的特性阻抗(例如，50Ω)。由该路径切换器135进行的切换由安装在装置内部的元件，诸如高频继电器和PIN二极管，来实施。
终结被执行以抑制来自用于异常已经发生的发送路径的天线(在上述示例中，发送天线14-3连接到第三发送路径)的再辐射，并且将来自再辐射对指向性的不利影响抑制至最小值。
顺便地，假定在上述所有n(＝4)个发送路径处于正常状态时设定了发送天线的垂直面内预定正常指向性，并且如果异常发生在发送路径中的i(1≤i<n)个发送路径中，则将根据用于异常已经发生的i个路径的发送天线的设置位置引起垂直面内指向性的变形。可以通过控制用于正常发送路径的移相器中的振幅值和相移量来修正变形的垂直面内指向性，即，变形的垂直面内指向性从而可以被近似于指向性变形之前的、垂直面内正常指向性。
类似地，假定在所有m(＝4)个接收路径处于正常状态时设定了接收天线的垂直面内预定正常指向性，并且如果异常发生在接收路径中的k(1≤k<m)个接收路径中，则将引起根据数量k个异常路径的垂直面内指向性的变形。可以通过控制用于正常接收路径的移相器中的振幅值和相移量来修正变形的垂直面内指向性，即，变形的垂直面内指向性从而可以被近似于指向性变形之前的、垂直面内正常指向性。
在存储部40的发送系统数据表中，预先存储了用于设定用于获得发送天线的垂直面内预定正常指向性的、用于发送系统移相器12-1至12-4的振幅值和相移量的指向性指令数据，并且内部还预先存储了对于修正在异常已经发生在i个路径中时引起的垂直面内指向性的变形所需的、用于设定用于其他(n-i)个正常发送路径中的移相器的振幅值和相移量的指向性指令数据。
类似地，在存储部40的接收系统数据表中，预先存储了用于设定用于获得接收天线的垂直面内预定正常指向性的、用于接收系统移相器22-1至22-4的振幅值和相移量的指向性指令数据，并且内部还预先存储了对于修正在异常已经发生在k个路径中时引起的垂直面内指向性的变形所需的、用于设定用于其他(m-k)个正常接收路径中的移相器的振幅值和相移量的指向性指令数据。
上述数据表中所存储的指向性指令数据可以通过预先执行实验和模拟来获得。
接着，将具体描述数据表的构造。
如果异常已经发生在四个发送路径中的一个路径中或如果异常已经发生在四个接收路径中的一个路径中，则应用具有下面被描述为“第一示例”的构造的数据表，并且如果异常已经发生在四个发送路径中的两个路径中或如果异常已经发生在四个接收路径中的两个路径中，那么应用具有下面被描述为“第二示例”的构造的数据表。注意，在各数据表中，所存储的指向性指令数据用圆圈(“○”)来指示。
[第一示例]
[表1]
Figure GDA0002068343980000081
根据该数据表，如果异常路径是第一路径，则设定用于第二路径至第四路径的指向性指令数据。
[第二示例]
[表2]
Figure GDA0002068343980000082
根据该数据表，如果异常路径是第一路径和第二路径，则设定用于第三路径和第四路径的指向性指令数据。
如果所有n个发送路径正常，则控制部30从发送系统数据表读出对应的指向性指令数据，并且控制用于发送移相器12-1至12-4的振幅值和相移量，使得可以通过使用指向性指令数据来实施发送天线的垂直面内预定正常指向性。
在另一方面，例如，如果确定仅第三发送路径异常，则控制部30从发送系统数据表读出对应于异常的指向性指令数据，并且控制用于发送移相器12-1、12-2以及12-4的振幅值和相移量，使得通过使用指向性指令数据来修正由于第三发送路径中的异常而引起的、发送天线的垂直面内指向性的变形。
如果所有n个发送路径作为上述过程的结果而处于它们的正常状态，则实施发送天线的垂直面内预定正常指向性。如果异常已经发生在i个发送路径中，则实施近似于垂直面中的正常指向性的、垂直面内指向性。
控制部30还对于接收系统根据上述处理执行处理，由此，如果所有m个接收路径正常，则实施接收天线的垂直面内预定正常指向性，并且如果异常已经发生在k个路径中，则实施近似于垂直面内正常指向性的、垂直面内指向性。
接着，将参照图2描述检测到异常时可能发生的垂直面内指向性的变化。电波的倾斜角被表示为θtilt，该倾斜角在水平方向上的基准如图2(a)例示。在该示例中，所有路径正常的情况的倾斜角θtilt是图2(b)中例示的θ0。
假定与上述情况相同，第三发送路径异常，则倾斜角如图2(c)例示的从θ0至θ1。然后，现在已经检测到第三发送路径中的异常的控制部30执行参照存储部40中所存储的数据表中的指向性指令数据的上述处理，并且如图2(d)例示，作为该处理的结果，倾斜角被自动修正成近似于θ0的θ2。
总之，上述数据表中的方向性指令数据包括被设置设定成使θ0与θ2之间的差Δθ最小化的值。
顺便地，如果任何异常发生在发送路径中的任一个中，则断开与异常发送路径连接的发送天线，由此减小工作中的发送路径的数量。因此，垂直面内指向性的半值宽度往往随着工作中的发送天线的数量减小而增大，即，服务区域往往变得大于所设计的服务区域。
为了对应于此，上述数据表中的指向性指令数据的值可以被设置设定成防止在异常已经发生在发送路径中时可能出现的、服务区域的变化。更具体地，服务区域可以随着电波的倾斜角增大而变小，因此数据表中的指向性指令数据的值可以被设定成使得图2(e)中作为示例例示的电波的倾斜角将被设定，即，使得将设定比图2(d)中例示的电波的倾斜角大了角度α的倾斜角。上述调整角α也通过执行实验和模拟来确定。
请注意，数据表中的指向性指令数据不是仅考虑到天线方位，而是还考虑到了其他天线特性(例如，旁瓣电平)而设定的。
图3是例示了在所有n个发送路径正常时获得的、发送天线的垂直面指向性的图，图4是例示了在异常已经发生在发送路径中时获得的指向性的图，图5是例示了通过使用发送系统数据表中的指向性指令数据修正的指向性的图，并且图6是例示了图3至图5中所例示的指向性叠加的状态的图。注意，图5中例示的所修正指向性是作为通过使用考虑到图2(d)中例示的调整角α设置的指向性指令数据执行的修正的结果而获得的。
如从图6明显的，根据本发明，如果异常已经发生在发送路径中，则实施近似于垂直面内正常指向性的、垂直面内指向性，并且还可以由于通过使用考虑到上述调整角α获得的指向性指令数据来增大的束倾斜角而防止服务区域的变化。
在执行了上述指向性修正处理之后，若发生了异常的路径恢复到它的正常状态，然后用于异常路径的检测器的路径切换器135(参见图12)执行复位工作，因此，连接对应于该路线的天线。另外，控制部40确定所有路径正常并执行指向性的控制，使得实施垂直面内预定正常指向性。
如上所述，根据本实施方式的基站天线设备，如果异常已经发生在具体发送路径和/或接收路径中，则修正垂直面内指向性，使得它被近似于在正常状态下施加的垂直面内指向性，由此可以将通信区域的变化降至最小。另外，改变无线信号频率的信号的相位和振幅，由此，用于解调至基带的电路变得不必要，并且进一步地，使用在非易失性存储器上所存储的数据表中的数据来进行指向性的修正和控制，复杂计算处理变得不必要，由此变得可以通过将便宜的微处理器(MPU)用作处理单元来构建系统。
注意，在本实施方式中，可以互换移相器22-1至22-4的位置与检波器23-1至23-4的位置。
顺便地，在一些移动通信系统中，数十瓦的发送功率被输入到天线，在诸如这种情况的情况下，如果实际上采用图1中所例示的配置，则需要具有高电力电阻的装置作为移相器12-1至12-4。然而，具有高电力电阻的移相器在尺寸上较大。
图7例示了能够避免使用具有高电力电阻的移相器的本发明的第二实施方式。该实施方式包括以下构造：分别在发送系统移相器12-1至12-4的后级设置有放大器15-1至15-4。凭借该构造，少量的电力可以用作要输入到移相器12-1至12-4的电力，由此变得可以将具有低电力电阻的小装置(例如，使用容量可变二极管的移相器)用作移相器12-1至12-4。
当然，如附图中例示，可以分别在接收系统移相器22-1至22-4的前级设置有放大器25-1至25-4。在该构造中，可以互换放大器25-1至25-4的位置与检波器23-1至23-4的位置。
诸如放大器这样的元件通常具有相位特性和振幅特性的个体差异。然而，根据本发明的天线设备具有在各路径中设置移相器的结构，并且由此，即使如上所述增加了诸如放大器这样的元件，也使得可以对于各路径修正相位特性和振幅特性。更具体地，可以仅通过预先测量单个元件(诸如上述放大器)的相位特性和振幅特性或在元件已经被安装到各路径之后各整体路径的相位特性和振幅特性，且通过基于所获测量数据修正存储部40中所存储的数据表中的数据来修正相位和振幅。因此，即使如上所述的增加了诸如放大器这样的元件，也不需要通过增加修正元件、电路等进行硬件改变。注意，数据表中数据的修正可以经由控制部由无线部10来执行。
图8例示了本发明的第三实施方式，该实施方式使用对于发送无线信号频率和接收无线信号频率共用的发送接收共用天线(收发器)17-1至17-4，而不是使用上述第一实施方式的发送天线14-1至14-4和接收天线24-1至24-4。在本实施方式中，天线17-1至17-4经由分配合成器16-1至16-4分别连接到对应的发送路径和接收路径。
图9中例示的第四实施方式具有除了上述第三实施方式外还设置图7中例示的放大器15-1至15-4的构造。
另外，图10中例示的第五实施方式具有上述第四实施方式的发送接收共用天线17-1至17-4分别被设置为阵列的构造。在本实施方式中，天线通过使用用附图标记“a”和“b”表示的两个发送接收共用天线来设置为阵列，但阵列还可以由三个或更多个发送接收共用天线来构成。
请注意，图1至图7中例示的天线14-1至14-4和天线24-1至24-4也可以被分别构造成阵列。
本发明不限于上述实施方式，并且可以包括诸如下面作为示例描述的实施方式的各种修改例。
[1]在图12例示的检测器中，将使用检波器133检测到的信号的电平与基准值进行比较，并且可以按需根据来自控制部30的控制信号来改变并调整基准值。需要将上述基准值设定成使得可以适当检测设置检测器的线路中的异常。
[2]各实施方式的无线部10可以包括用于通过向控制部30发送控制信号来独立设定各移相器的相位和振幅的功能。例如，可以设定成图2(a)中例示的倾斜角θtilt。另外，在该修改例中，如果检测到任何异常路径，则控制移相器的相位和振幅，使得其垂直面内指向性被近似于如上所述没有异常路径存在的状态下施加的垂直面内指向性。
[3]可以采用无线部10包括控制部30和存储部40的实施方式。在这种情况下，无线部10执行与检测器13-1至13-4以及23-1至23-4的信号发送和接收，以及移相器12-1至12-4以及22-1至22-4的控制。另外，无线部10能够与上游设备(例如，执行基带信号处理的基站设备)执行通信。
[4]在上述实施方式中，异常确定基准值被共同设定到四个发送路径，并且异常确定基准值被共同设定到四个接收路径。然而，当然还可以对于四个发送路径和四个接收路径不同地设定独立的异常确定基准值。
[5]如上所述，控制部30监测从检测器13-1至13-4以及检测器23-1至23-4的检波器133(参见图12)输出的信号的电平，并且如果输出信号的电平变得低于基准值，那么控制部30确定异常已经发生在对应的路径中，并且执行指向性的修正。
然而，因为对垂直面内指向性的影响程度在上述输出信号电平的下降程度高的严重异常情况与输出信号电平的下降程度低的轻微异常情况之间不同，所以在以较高精度执行垂直面内指向性的修正时，优选地根据异常程度来执行指向性的修正。
为了满足上述需求，可以采用以下构造：多个基准值(例如，三个基准值Ta、Tb、Tc(Ta>Tb>Tc))被设定成对于四个发送路径共同的异常确定基准值，多个基准值(例如，三个基准值Ra、Rb、Rc(Ra>Rb>Rc))被类似地设定成对于四个接收路径共同的异常确定基准值，具有上面被描述为“第一示例”的构造的数据表分别对应于基准值Ta、Tb、Tc和基准值Ra、Rb、Rc中的每一个来设定。
在该构造中，假定来自用于第一发送路径的检波器133的输出信号的电平为VT1，控制部30例如关于电平VR1是否满足异常确定条件(Ta≥VT1>Tb、Tb≥VT1>Tc以及Tc≥VT1)中的任一个执行确定。如果确定电平VT1满足异常确定条件Ta≥VT1>Tb，那么控制部30通过应用对应于基准值Ta设定的发送系统数据表中的指向性指令数据来执行指向性的修正。请注意，在接收系统路径中的异常的情况下执行类似的处理。
更具体地，如果来自发送系统路径中的检波器133的输出信号的电平VT分别满足条件Ta≥VT>Tb、Tb≥VT>Tc以及Tc≥VT，则应用与基准值Ta、Tb、Tc对应设置的三个发送系统数据表。类似地，如果来自接收系统路径中的检波器133的输出信号的电平VR分别满足条件Ra≥VR>Rb、Rb≥VR>Rc以及Tc≥VR，则应用与基准值Ra、Rb、Rc对应设置的三个接收系统数据表。
[6]本发明还可以应用于按照时分双工(TDD)方法执行的通信。
附图标记的说明
10：无线部
11：分配器
12-1至12-4：移相器
13-1至13-4：检测器
14-1至14-4：发送天线
15-1至15-4：放大器
16-1至16-4：分配合成器
17-1至17-4：发送接收天线
21：合成器
22-1至22-4：移相器
23-1至23-4：检测器
24-1至24-4：接收天线
25-1至25-4：放大器
30：控制部
40：存储部
121：相位调整器
122：振幅调整器
123：信号转换器
131：耦合器
132：滤波器
133：检波器
134：信号转换器
135：路径切换器

Claims (11)

1.一种用于移动通信系统的基站天线设备，所述基站天线设备被构造成向分别连接到两个或更多个发送路径的发送天线经由所述发送路径供给无线信号频率的高频电力信号，并且对分别连接到两个或更多个接收路径的接收天线的接收信号经由各接收路径进行合成，其中，所述发送天线和所述接收天线相互以预定距离沿铅直方向排列，所述基站天线设备包括：
发送系统检测单元，该发送系统检测单元被构造成分别地检测发生在各个所述发送路径中的异常；
接收系统检测单元，该接收系统检测单元被构造成分别地检测发生在各个所述接收路径中的异常；以及
控制部，该控制部被构造成：在由所述发送系统检测单元检测到任何异常发送路径的情况下，将异常发送路径从相应的发送天线断开并且通过对正常发送路径中的发送信号的相位和振幅进行变更设定来修正由于所述发送路径中的异常而引起的所述发送天线的垂直面内指向性的变形，并且在由所述接收系统检测单元检测到任何异常接收路径的情况下，将异常接收路径从相应的接收天线断开并且通过对正常接收路径中的接收信号的相位和振幅进行变更设定来修正由于所述接收路径中的异常而引起的接收天线的垂直面内指向性的变形，
其中，由所述控制部执行所述发送天线的垂直面内指向性的校正从而设定比在正常状态下施加的电波的倾斜角大了调整角α的倾斜角，并且
其中，该调整角α的大小防止由于垂直面内指向性的半值宽度的增大而导致的服务区域的变化，该半值宽度的增大是由于发送路径中的异常导致的工作中的发送天线的数量减少以及由于接收路径中的异常导致的工作中的接收天线的数量减少。
2.根据权利要求1所述的用于移动通信系统的基站天线设备，其中，所述控制部被构造成基于预先存储在存储部中的数据表中的数据，执行所述正常发送路径中的发送信号的相位和振幅的变更设定以及所述正常接收路径中的接收信号的相位和振幅的变更设定。
3.根据权利要求1或2所述的用于移动通信系统的基站天线设备，其中，用于分别地检测发生在各个所述发送路径中的异常的所述发送系统检测单元被构造成将通过各个所述发送路径的发送信号的电平与基准值进行比较，并且用于分别地检测发生在各个所述接收路径中的异常的所述接收系统检测单元被构造成将通过各个所述接收路径的接收信号的电平与基准值进行比较。
4.根据权利要求1所述的用于移动通信系统的基站天线设备，
其中，所述控制部包括：
发送系统相位和振幅设定单元，该发送系统相位和振幅设定单元对于各个所述发送路径单独设置，被构造成设定通过各个所述发送路径的所述发送信号的相位和振幅这两者；以及
接收系统相位和振幅设定单元，该接收系统相位和振幅设定单元对于各个所述接收路径单独设置，被构造成设定通过各个所述接收路径的接收信号的相位和振幅这两者，
其中，通过使用对于所述发送路径中的所述正常发送路径而设置的所述发送系统相位和振幅设定单元来对所述正常发送路径中的发送信号的相位和振幅进行变更设定，并且通过使用对于所述接收路径中的所述正常接收路径设置的所述接收系统相位和振幅设定单元来对所述正常接收路径中的接收信号的相位和振幅进行变更设定。
5.根据权利要求4所述的用于移动通信系统的基站天线设备，其中，对于各个单独设置的发送系统相位和振幅设定单元，在该发送系统相位和振幅设定单元的后级设置有放大器。
6.根据权利要求4或5所述的用于移动通信系统的基站天线设备，其中，对于各个单独设置的接收系统相位和振幅设定单元，在该接收系统相位和振幅设定单元的前级设置有放大器。
7.根据权利要求1所述的用于移动通信系统的基站天线设备，其中，使用对于发送无线信号频率和接收无线信号频率共用的发送接收共用天线作为各个所述发送天线和各个所述接收天线，并且所述发送接收共用天线经由分配合成器连接到对应的所述发送路径和所述接收路径。
8.根据权利要求7所述的用于移动通信系统的基站天线设备，其中，所述基站天线设备包括经由所述分配合成器连接的多个所述发送接收共用天线。
9.根据权利要求1所述的用于移动通信系统的基站天线设备，所述基站天线设备还包括：
被构造成在检测到所述异常发送路径的情况下，将连接到该异常发送路径的所述发送天线从该发送路径断开，并且将该路径终结为该路径的特性阻抗的单元；以及
被构造成在检测到所述异常接收路径的情况下，将连接到该异常接收路径的所述接收天线从该接收路径断开，并且将该路径终结为该路径的特性阻抗的单元。
10.根据权利要求1所述的用于移动通信系统的基站天线设备，其中，所述发送天线的排列距离和所述接收天线的排列距离都被设定成满足以下条件：0.5λ≤d≤1λ，其中，λ是工作频带的中心频率的波长。
11.根据权利要求1所述的用于移动通信系统的基站天线设备，其中，所述控制部被构造成，在产生了异常的所述发送路径恢复了正常的情况下，执行用于将所述发送天线的垂直面内指向性恢复为正常指向性的处理，并且在发生了异常的所述接收路径恢复了正常的情况下，执行用于将所述接收天线的垂直面内指向性恢复为正常指向性的处理。
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