CN106797243B - 移动通信系统的基站装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种移动通信系统的基站装置，该装置包括：天线系统，该天线系统具有第一天线和第二天线，所述第一天线发送接收MIMO(Multi Input Multi Output)路径中的第一路径的信号，所述第二天线发送接收MIMO路径中第二路径的信号；第一双向器，所述第一双向器具有处理所述第一路径的发送信号的发送滤波器和处理所述第二路径的接收信号的接收滤波器；第二双向器，所述第二双向器具有处理所述第一路径的接收信号的接收滤波器和处理所述第二路径的发送信号的发送滤波器；路径变更部，所述路径变更部将所述第一双向器提供的发送信号向所述第一天线提供，将所述第一天线提供的接收信号向所述第二双向器提供，将所述第二双向器提供的发送信号向所述第二天线提供，将所述第二天线提供的接收信号向所述第一双向器提供。

Description

移动通信系统的基站装置
技术领域
本发明涉及包括无线通信(PCS、Cellular、CDMA、GSM、LTE等)系统的中继机在内的基站，尤其，涉及一种用于在基于MIMO(Multi Input Multi Output)方式处理的、在发送信号和接收信号间能够提供更高的隔离度的移动通信系统的基站装置。
背景技术
在包括无线通信系统的中继机在内的基站中使用的天线可具有多种形态和结构，最近，无线通信天线利用偏振分集方式，2T2R(2Tx/2Rx)一般使用MIMO方式的双偏极化天线结构。这种情况下，发送接收路径的信号分别利用双向器，通常采用隔离发送和接收信号的结构。
图1是现有的一实施例涉及的移动通信系统的基站装置的方框结构图。图1中公开了一般的移动通信基站中使用的2T2R MIMO结构的天线系统10及在该系统10的各发送接收路径中提供的第一双向器20和第二双向器21。天线系统10中具有第一天线100(Ant0)和第二天线101(Ant1)，所述第一天线100(Ant0)在所述2T2R结构中发送和接收第一路径P0的信号，所述第二天线101(Ant1)发送和接收第二路径P1的信号，第一天线100和第二天线101设计为可生成互相正交的偏振。
此外，具有第一双向器20和第二双向器21，所述具有第一双向器20和第二双向器21分别与天线系统10的第一天线100和第二天线101连接，且分别用于分离和结合第一路径P0和第二路径P1的发送和接收信号。第一双向器20与第一发送接收部(P0发送接收部)30连接，第二双向器21与第二发送接收部(P1发送接收部)31连接。第一发送接收部30处理第一路径的发送和接收信号，第二发送接收部31处理第二路径P1的发送和接收信号。
第一双向器20具有利用T-连接器(T-junction)202，连接处理第一路径P0的发送信号发送滤波器204(Tx0)和处理第一路径P0的接收信号的接收滤波器206(Rx0)的结构，第二双向器21具有利用T-连接器212，连接处理第二路径P1的发送信号的发送滤波器214(Tx1)和处理第二路径P1的接收信号接收滤波器216(Rx1)的结构。
此时，第一路径P0中，发送信号和接收信号的隔离度相当于通过T-连接器202连接第一路径P0的发送滤波器204和接收滤波器20而构建第一双向器20时产生的隔离度。即，第一双向器20的发送端和接收端间的隔离度为第一路径P0中发送和接收的总隔离度。同样，第二路径P1中，发送信号和接收信号的隔离度为相当于通过T-连接器212连接发送滤波器214和接收滤波器216而构建第二双向器21时产生的发送端和接收端间的隔离度。
因此，为了增加发送信号和接收信号间的隔离度，在第一双向器20和第二双向器21中，增加过滤特性(例如，边缘特性)的方案实质上作为唯一的方案被考虑，这种情况下，通常可采用增加各发送和接收滤波器的级数，或者在欲隔离的频率中增加陷波(notch)的个数的方案。但是，这种方案具有会增加滤波器的尺寸、制造及生产的难度的问题。
此外，为了迎合移动通信市场中所要求的更快的处理速度及改善的品质，基站正向小型(或者超小型)单元形式进化，开发的天线系统和基站设备呈现为一体型趋势，将由所述的发送滤波器和接收滤波器构成的双向器小型化及轻量化的呼声正在变大。因此，如上所述，在考虑到双向器的尺寸和重量等的同时增加所述发送信号和接收信号间的隔离度是十分棘手的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一装置，该装置能够在减小处理发送接收路径的发送和接收信号的双向器的尺寸和重量的同时，降低开发及生产双向器的难度，而且提升发送信号和接收信号间的隔离度，或者维持和满足一定要求水平的隔离度。
为了实现所述目的，根据本发明的一特征，一种移动通信系统的基站装置，该装置包括：天线系统，该天线系统具有第一天线和第二天线，所述第一天线发送接收MIMO(MultiInput Multi Output)路径中的第一路径的信号，所述第二天线发送接收MIMO路径中第二路径的信号；第一双向器，所述第一双向器具有处理所述第一路径的发送信号的发送滤波器和处理所述第二路径的接收信号的接收滤波器；第二双向器，所述第二双向器具有处理所述第一路径的接收信号的接收滤波器，和处理所述第二路径的发送信号的发送滤波器；路径变更部，所述路径变更部将所述第一双向器提供的发送信号向所述第一天线提供，将所述第一天线提供的接收信号向所述第二双向器提供，将所述第二双向器提供的发送信号向所述第二天线提供，将所述第二天线提供的接收信号向所述第一双向器提供。
根据本发明的另一特征，一种移动通信系统的基站装置，该装置包括：天线系统，该天线系统具有第一天线和第二天线，所述第一天线发送接收MIMO(Multi Input MultiOutput)路径中的第一路径的信号，所述第二天线发送接收MIMO路径中第二路径的信号；双向器，所述双向器具有处理所述第一路径的发送信号的发送滤波器和处理所述第二路径的接收信号的接收滤波器；接收滤波器，所述接收滤波器处理所述第一路径的接收信号；路径变更部，将所述双向器提供的发送接收信号向所述第一天线提供，将所述第一天线提供的接收信号向所述接收滤波器提供，将所述第二天线提供的接收信号向所述双向器提供。
如上所述，本发明涉及的提供发送信号和接收信号间的隔离度的装置，例如，基于后叙的实施例，处理发送接收信号的双向器中具有隔离度，而且还可以获得30～50dB水平的发送接收信号隔离度。
现有的处理发送接收信号的双向器是基于依赖滤波器结构自身所带的隔离特征的结构，为了获得所需的隔离度，需要比较多的个数(级数)以上的共振器和陷波结构(notch structure)。与此相比，利用本发明获得30～50dB的额外隔离度，在同等条件下仅通过较少的共振器个数也可以获得所需的隔离度，通过减少等陷波结构的个数，可减少滤波器的个数和制造难度。利用本发明，既可以获得满意的高性能特性，也可以构建更小更轻便的滤波器和双向器。
附图说明
图1是现有的一实施例涉及的移动通信系统的基站装置的方框结构图。
图2是本发明的第一实施例涉及的移动通信系统的基站装置的方框结构图。
图3是本发明的第二实施例涉及的移动通信系统的基站装置的方框结构图。
图4是本发明的第三实施例涉及的移动通信系统的基站装置的方框结构图。
图5是本发明的第四实施例涉及的移动通信系统的基站装置的方框结构图。
图6a和图6b是本发明的实施例的变形示例。
具体实施方式
以下参照附图对本发明涉及的优选实施例进行详细说明。以下说明中显示如具体组成要素等特定事项，这是为了有助于能够全面地理解本发明而提供的，所述特定事项在本发明的范围内可进行所定的变形或者变更，这对于本技术领域的具有一般知识的技术人员而言，是显而易见的。而且附图中对于同一组成要素尽可能地使用了相同的附图标记。
图2是本发明的第一实施例涉及的移动通信系统的基站装置的方框结构图。图2类似于图1图示的现有的示例，公开了一般的移动通信基站中使用的2T2R MIMO结构的天线系统10及在该系统10的发送和接收路径中提供的第一双向器20和第二双向器21。天线系统10中具有第一天线100(Ant0)和第二天线101(Ant1)，所述第一天线100(Ant0)在所述2T2R结构中发送和接收第一路径P0的信号，所述第二天线101(Ant1)发送和接收第二路径P1的信号，第一天线100和第二天线101设计为可生成互相正交的偏振。
这种结构中，根据本发明的特征，具有路径变更部，所述路径变更部使天线系统10的第一天线100在第二天线101、第一双向器20及第二双向器21之间，变更第一和第二发送接收信号的路径，将第一双向器20提供的发送信号向第一天线100提供，将第一天线100提供的接收信号向第二双向器21提供，将第二双向器21提供的发送信号向第二天线101提供，第二天线101提供的接收信号向第一双向器20提供。所述路径变更部能够以一对第一循环器40和第二循环器41的形式构成。
具体结构如下，第一循环器40通过第一端子与第一双向器20连接，第二端子与第一天线100连接，第三端子与第二循环器41的第三端子连接而设置，通过第一端子输入的信号将通过第二端子输出，通过第二端子输入的信号将通过第三端子输出，通过第三端子输入的信号将通过第一端子输出。
第二循环器41通过第一端子与第二双向器21连接，第二端子与第二天线101连接，第三端子与第一循环器40的第三端子连接的方式而设置，通过第一端子输入的信号将通过第二端子输出，通过第二端子输入的信号将通过第三端子输出，通过第三端子输入的信号将通过第一端子输出。
此外，类似于现有技术，具有第一双向器20和第二双向器21，所述第一双向器20和第二双向器21分别与天线系统10的第一天线100和第二天线101连接，且用于分别分离或者结合第一路径P0和第二路径P1的发送和接收信号，但是第一双向器20与现有技术不同除了具有处理第一发送接收部(P0发送接收部)30的发送信号的发送滤波器204之外，还具有处理第二发送接收部(P1发送接收部)31的接收信号的接收滤波器206’。即，由于第一路径和第二路径的发送和接收信号的频率频带相同，因此，实质上第一双向器20的硬件的结构虽然可能与所述图1所示的现有技术的结构相同，但是接收滤波器206’与第二发送接收部31连接且用于过滤第二路径的接收信号。
同样地，第二双向器21具有处理第二发送接收部(P1发送接收部)31的发送信号的发送滤波器214和处理第一发送接收部30的接收信号的接收滤波器216'。即，第二双向器21中，接收滤波器216’与第一发送接收部30连接且用于过滤第一路径的接收信号。
第一双向器20具有通过T-连接器(T-junction)202将处理第一路径的发送信号的发送滤波器204和处理第二路径的接收信号的接收滤波器206’连接的结构，第二双向器21具有通过T-连接器212连接处理第二路径的发送接收信号的发送滤波器214和处理第一路径的接收信号的接收滤波器216’的结构。
根据所述结构，在第一双向器20的第一路径的发送滤波器204上发送的信号经过第一循环器40向天线系统10的第一天线100提供，并向空中(air)发射。在空中第一路径的接收信号被第一天线101接收，并经过第一循环器40向第二循环器41提供之后，向第二双向器21的第一路径的接收滤波器216’提供。此时，第一路径的发送接号和接收信号基于第一双向器20和第二双向器21被分离具有完美的分离度。
同样地，在第二双向器21的第二路径的发送滤波器214上发送的信号经过第二循环器41向天线系统10的第二天线101提供并向空中(air)发射。在空中第二路径的接收信号被第二天线101接收并向第二循环器41提供，第二循环器41向第一循环器40提供之后，向第一双向器20的第一路径的接收滤波器206’提供。此时，第一路径的发送接号和接收信号基于第一双向器20和第二双向器21被分离具有完美的分离度。
观察图2中图示的所述结构可知，本发明涉及的装置是利用循环器40和41的方向性，具有在2T2R(或者以上)MIMO基站中，可增加发送端和接收端的隔离度的结构。
具体说明如下，一天线系统10中，第一天线100和第二天线101相互以90正交设置，向空中发送接收信号时，基于天线100和101间的正交(orthogonal)特性，天线100、101间的发送接收信号可获得一般的30dB水平的隔离度。
此时，例如，第二路径的接收滤波器206’由于通过T-连接器212与第一路径的发送滤波器204捆绑在一起，因此隔离度基于第一路径的发送滤波器204的隔离特性而被决定。然而，第一路径的发送滤波器204和第二路径的接收滤波器206’由于最终分别与第一天线100和第二天线101连接，因此，基于所述两个天线100和101的正交特性，可获得约为30dB水平的隔离度。因此，第一路径的发送信号和第二路径的接收信号在各自的发送滤波器204和接收滤波器206'的隔离度的基础上额外获得30dB的天线100和101的隔离度。同上，第二路径的发送信号和第一路径的接收信号在各自的发送滤波器214和接收滤波器216'的隔离度的基础上额外获得30dB的天线100和101的隔离度。
如上所述，本发明中，发送信号和接收信号间的隔离度除了双向器的固有隔离度之外还可获得基于天线间的正交特性获得的30dB水平的额外的发送接收信号隔离度。基于此，发送信号和接收信号间所需的隔离度例如为90dB时，本发明中只需要构建满足60dB水平的隔离度的双向器。与此相比，现有技术由于只能通过使用双向器满足90dB隔离度的要求，因此构建双向器时，在结构和尺寸的层面，会面临更大的困难。
图3是本发明的第二实施例涉及的移动通信系统的基站装置的方框结构图。图3图示的第二实施例涉及的结构与图2图示的第一实施例的结构基本上相同，但是，在第一双向器20和第二双向器21中，各自内部分配和结合发送滤波器和接收滤波器的信号的结构存在差异。
相比于图2图示的所述第一实施例中，例如，第一双向器20具有通过利用T-连接器202将发送滤波器204和接收滤波器206’连接的结构，而图3图示的第二实施例中，代替所述T-连接器202而使用第三循环器203。详细结构如下，图3图示的第一双向器20中，第三循环器203通过第一端子与发送滤波器204连接，第二端子与第一循环器40的第一端子连接，第三端子与接收滤波器206’连接而设置。此时通过第三循环器203的第一端子输入的信号将通过第二端子输出，通过第二端子输入的信号将通过第三端子输出。
同样地，第二双向器21具有通过使用第四循环器205连接发送滤波器214和接收滤波器216’的结构，第四循环器205通过第一端子与发送滤波器214连接，第二端子与第二循环器41的第一端子连接，第三端子与接收滤波器216’连接而设置。通过第四循环器205的第一端子输入的信号将提通过第二端子输出，通过第二端子输入的信号将通过第三端子输出。
图3中图示的所述实施例中，例如第一路径的发送信号和第二路径的接收信号在经过第三循环器203的同时可额外获得循环器固有的约为20dB的隔离度。而且该信号还可获得天线系统10的30dB隔离度，从而可额外获得的总隔离度约为50dB。同样，第二路径的发送信号的第一路径的接收信号也可额外获得约为50dB的分离度。
图4是本发明的第三实施例涉及的移动通信系统的基站装置的方框结构图。图4图示的第三实施例涉及的结构与图2图示的第一实施例的结构基板上相同，但是，结构的区别在于，代替第二双向器21而是将第一路径的接收滤波器23连接在第二循环器41的第一端子上。所述的图4图示的结构与图2图示的第一实施例涉及的结构相比，除了不具有处理第二路径的发送信号有关的组成要素和功能之外，其他部分与图2图示的第一实施例的组成要素和功能相同。即，可知，所述图2和图3中图示的第一实施例和第二实施例的结构是用于构建2T2R MIMO方式而采用的结构，而图4图示的结构是用于构建1T2R MIMO方式的结构。
图5是本发明的第四实施例涉及的移动通信系统的基站装置的方框结构图。图5图示的第四实施例涉及的结构实质上是双重采用所述图4图示的第三实施例结构的结构。即，图5图示的结构双重具有图4图示的1T2RMIMO方式，从而可知是用于构建2T4RMIMO方式的结构。
图6a和图6b是本发明的实施例的变形示例。例如，图2图示的第一实施例中，第一循环器40的方向性图示为顺方向(顺时针)，第二循环器41的方向性图示为逆方向(逆时针方向)。然而，实际上构建产品时，可通过组合两个顺方向的循环器而构建。
如图6a所示，顺方向循环器a和b组合的一对具有整体上包括4个信号循环传递端子的非可逆电路结构(nonreciprocal circuit topology)。该结构中，如图6b所示，顺方向循环器对40和42的各端子上连接第一双向器20、第一天线100、第二双向器21、第二天线101，从而可构建逻辑上与所述图2图示的第一实施例的结构相同的结构。
如上所述，可构成本发明的一实施例涉及的提供发送信号和接收信号间的隔离度的装置，另外，本发明的所述说明中，对具体地实施例进行了说明，但在不超出本发明范围的情况下可进行各种变形。
例如，所述的说明中，虽然记载了天线系统10中两个天线为了获得隔离度而互为正交偏振设置，但是除此之外，两个天线虽不正交但也可以通过维持合理的空间距离而隔离地设置，从而具有能够确保分离度的结构。
此外，虽然所述图2和图3中图示的第一实施例和第二实施例中公开了相当于2T2RMIMO方式的结构，但是通过双重使用该结构(或者双重以上的多重)可构建4T4R(或者其以上)MIMO方式。
此外，所述图4和图5中图示的第三实施例和第四实施例中，虽然双向器的结构图示为通过利用T-连接器结构而构建的，但是除此之外，该双向器的结构也可以采用如图3的使用循环器的结构。
如上所述，本发明可具有各种变形和变更，因此本发明的范围不限于所述的实施例，而是应该由权利要求范围及与权利要求范围等同的范围而确定。

Claims (4)

1.一种基站装置，其为移动通信系统的基站装置，该装置包括：
天线系统，其具有第一天线和第二天线，所述第一天线发送接收MIMO(MultiInputMulti Output)路径中的第一路径的信号，所述第二天线发送接收MIMO路径中第二路径的信号；
第一双向器，其具有处理所述第一路径的发送信号的发送滤波器和处理所述第二路径的接收信号的接收滤波器；
第二双向器，其具有处理所述第一路径的接收信号的接收滤波器和处理所述第二路径的发送信号的发送滤波器；
路径变更部，其将所述第一双向器提供的发送信号向所述第一天线提供，将所述第一天线提供的接收信号向所述第二双向器提供，将所述第二双向器提供的发送信号向所述第二天线提供，将所述第二天线提供的接收信号向所述第一双向器提供，其中，
所述第一双向器和第二双向器具有利用循环器连接内部的发送和接收滤波器的结构；
所述路径变更部由第一循环器和第二循环器构成；
所述第一循环器中，第一端子、第二端子及第三端子分别与所述第一双向器、所述第一天线及所述第二循环器的第三端子连接，所述第一循环器中，通过第一端子输入的信号将通过第二端子输出，通过第二端子输入的信号将通过第三端子输出，通过第三端子输入的信号将通过第一端子输出；
所述第二循环器中第一端子、第二端子及第三端子分别与所述第二双向器、所述第二天线及所述第一循环器的第三端子连接，所述第二循环器中，通过第一端子输入的信号将通过第二端子输出，通过第二端子输入的信号将通过第三端子输出，通过第三端子输入的信号将通过第一端子输出。
2.根据权利要求1所述的基站装置，其特征在于，
所述第一天线和第二天线以可生成相互正交的偏振的形式设置。
3.一种基站装置，其为移动通信系统的基站装置，该装置包括：
天线系统，其具有第一天线和第二天线，所述第一天线发送接收MIMO(MultiInputMulti Output)路径中的第一路径的信号，所述第二天线发送接收MIMO路径中第二路径的信号；
双向器，其具有处理所述第一路径的发送信号的发送滤波器和处理所述第二路径的接收信号的接收滤波器；
接收滤波器，处理所述第一路径的接收信号；
路径变更部，其将所述双向器提供的发送信号向所述第一天线提供，将所述第一天线提供的接收信号向所述接收滤波器提供，将所述第二天线提供的接收信号向所述双向器提供，其中，
所述双向器具有利用循环器连接内部的发送和接收滤波器的结构；
所述路径变更部由第一循环器和第二循环器构成；
所述第一循环器中，第一端子、第二端子及第三端子分别与所述双向器、所述第一天线及所述第二循环器的第三端子连接，所述第一循环器中，通过第一端子输入的信号将通过第二端子输出，通过第二端子输入的信号将通过第三端子输出，通过第三端子输入的信号将通过第一端子输出；
所述第二循环器中第一端子、第二端子及第三端子分别与所述接收滤波器、所述第二天线及所述第一循环器的第三端子连接，所述第二循环器中，通过第一端子输入的信号将通过第二端子输出，通过第二端子输入的信号将通过第三端子输出，通过第三端子输入的信号将通过第一端子输出。
4.根据权利要求3所述的基站装置，其特征在于，
所述第一天线和第二天线以可生成相互正交的偏振的形式设置。
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