CN112864584A - 具有现场启用的远程电子倾斜能力的基站天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有现场启用的远程电子倾斜能力的基站天线。本发明提供一种配置天线的方法，所述天线包括多个RET单元，所述多个RET单元与多个辐射元件阵列中的相应阵列相关联，其中，对于包括所述阵列中的至少一个的子集中的每个阵列，将与所述阵列相关联的RET单元的输出设置为对应于所述阵列的预选电子下倾的位置。将第一RET单元配置文件加载到所述天线的存储器中，其中所述第一RET单元配置文件不包括与所述子集中包括的阵列相关联的RET单元的配置数据。提供第二RET单元配置文件，所述第二RET单元配置文件包括所有RET单元的配置数据。

Description

具有现场启用的远程电子倾斜能力的基站天线

相关申请的交叉引用

本申请依据35 U.S.C.§119请求享有2019年11月27日提交的美国临时专利申请序列号62/940,926的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明涉及通信系统，特别涉及具有远程电子倾斜(remote electronic tilt)能力的基站天线。

背景技术

蜂窝通信系统用于向固定和移动用户提供无线通信。蜂窝通信系统可以包括多个基站，每个基站都为通常称为“小区”的指定覆盖区域提供无线蜂窝服务。每个基站可以包括一个或多个基站天线，所述基站天线用于向基站所服务的小区内的用户发射射频(“RF”)信号并从所述用户接收RF信号。每个基站天线包括用于发射和接收RF信号的辐射元件(例如，贴片或交叉偶极子辐射元件)的一个或多个线性和/或平面阵列。每个阵列集中在特定方向上发射或从特定方向接收的RF能量。在给定方向上阵列的“增益”是阵列在该方向上集中RF能量的能力的度量。阵列的“辐射方向图”(也称为“天线波束”)是阵列在所有不同方向上的增益的汇集。每个天线波束可以设计成服务于预定覆盖区域，例如小区或其一部分，通常称为“扇区”。每个天线波束可以设计成在其预定覆盖区域内具有最小的增益水平，并且在覆盖区域之外具有低得多的增益水平以减少相邻小区/扇区之间的干扰。

早期的基站天线生成的天线波束具有固定的形状，意味着一旦安装基站天线，其天线波束就无法改变，除非技术人员物理重新配置天线。然而，基于网络覆盖要求，蜂窝运营商可能发现调节由辐射元件阵列生成的天线波束的仰角(即，相对于水平线的竖直角度，在此天线波束具有最高增益)以便改变阵列的覆盖区域是有利的。仰角也称为天线波束的“倾斜”角。大多数现代基站天线包括所称的远程电子倾斜(“RET”)能力，此能力允许无线操作员从远程位置以电子方式改变由每个阵列生成的天线波束的倾斜角。可以通过将控制信号传输到天线来以电子方式改变天线波束的倾斜角，从而使天线改变RF信号的子分量的相位，所述RF信号由生成天线波束的阵列的单独的辐射元件发射和接收。

为了以电子方式改变由辐射元件阵列生成的天线波束的倾斜角，可以在阵列的辐射元件上施加相位锥度。可以通过调节移相器上的设置来施加这样的相位锥度，所述移相器沿着无线电设备和阵列的各个辐射元件之间的RF传输路径定位。一种广泛使用的移相器类型是机电“电刷”移相器，其包括主印刷电路板和可以在主印刷电路板上方旋转的“电刷”印刷电路板。这样的电刷移相器通常将在主印刷电路板处接收的输入RF信号分为多个子分量，然后将这些子分量中的至少一些耦合到电刷印刷电路板。RF信号的子分量可以沿着多个弧形迹线从电刷印刷电路板耦合回到主印刷电路板，其中每个弧具有不同的直径。每个弧形迹线的每个端部可以连接到辐射元件的相应子组。通过在主印刷电路板上方机械地旋转电刷印刷电路板，可以改变RF信号的子分量耦合回到主印刷电路板的位置，因此改变从移相器到辐射元件的相应子组的传输路径的长度。这些路径长度的变化导致RF信号的相应子分量的相位变化，并且由于弧具有不同的半径，因此沿着不同路径的相位变化将不同。在授予Timofeev的美国专利号7,907,096中讨论了该变型的示例性移相器，该专利的公开内容在此全文引入。通常，通过向RF信号的一些子分量施加各种幅度(例如，+X°，+2X°和+3X°)的正相移并通过向RF信号的其他子分量施加相同幅度(例如，-X°，-2X°和-3X°)的负相移而施加相位锥度。可替代地使用其它机电移相器，例如，可调U形(trombone)移相器或滑动介质移相器，如可使用广泛的各种电子移相器。

使用机电移相器的基站天线通常包括多个所称的RET单元，该RET单元用于移动与相应辐射元件阵列相关联的移相器的可移动元件。每个RET单元可包括致动器和可移动输出构件。在许多情况下，致动器实施为直流(“DC”)电动机，且可移动输出构件包括响应于致动器的移动而线性地或旋转地移动的构件。在一些情况下，单个致动器(称为多RET致动器)可以在多个RET单元之间共享，以便减小天线的成本、重量和/或大小。多RET致动器可包括驱动电机，该驱动电机可使用例如机动选择系统或齿轮系统选择性地连接到多个RET单元中的一个的输出构件。

为了改变由基站天线的辐射元件阵列生成的天线波束的下倾角，可以将控制信号传输到天线，所述控制信号使与阵列相关联的RET单元在其输出构件中产生期望的移动量。控制信号可以通过天线接口标准组织(AISG)控制信道传输到基站天线中包含的RET控制器。RET控制器包括解码和处理AISG控制信号中包括的AISG命令的软件，并且作为对AISG控制信号的响应，将一个或多个控制信号传输到RET单元。传输到RET单元的控制信号可激活RET单元的致动器以移动其输出构件。在RET单元的输出构件与和阵列相关联的移相器的可移动元件之间延伸的机械联动装置用于将RET单元的输出构件的移动转换成移相器的可移动元件(例如，电刷臂)的移动。机械联动装置可以包括例如一系列纵向延伸的玻璃纤维杆，该玻璃纤维杆通过在天线的宽度和/或深度方向上延伸的联动装置连接。

发明内容

根据本发明的实施例，提供配置天线的方法。所述天线包括多个辐射元件阵列和多个RET单元，其中每个RET单元与所述辐射元件阵列中的一个或多个的相应分组相关联。根据本发明的某些方法，对于包括所述辐射元件阵列中的至少一个的子集中的每个辐射元件阵列，将与所述辐射元件阵列相关联的RET单元的输出设置成对应于所述辐射元件阵列的预选电子下倾的位置。将第一RET单元配置文件加载到所述天线的存储器中，其中所述第一RET单元配置文件不包括与所述子集中包括的辐射元件阵列相关联的RET单元的配置数据。提供第二RET单元配置文件，所述第二RET单元配置文件包括所有RET单元的配置数据，包括与作为所述子集的部分的辐射元件阵列相关联的RET单元。

在一些实施例中，将与所述辐射元件阵列相关联的RET单元的输出设置为对应于所述辐射元件阵列的预选电子下倾的位置可包括将与所述辐射元件阵列相关联的RET单元的输出物理地设置为对应于所述辐射元件阵列的预选电子下倾的位置。

在一些实施例中，将与所述辐射元件阵列相关联的RET单元的输出设置为对应于所述辐射元件阵列的预选电子下倾的位置可包括：将所述第二RET单元配置文件加载到所述天线的所述存储器中；并且然后将命令上传到所述天线，所述命令使所述天线将与所述辐射元件阵列相关联的RET单元的输出设置为对应于所述辐射元件阵列的预选电子下倾的位置。在一些实施例中，所述命令可在将所述第一RET单元配置文件加载到所述天线的存储器中之前上传。

在一些实施例中，所述天线可包括RET控制器，所述RET控制器被配置成接收天线接口标准组织(AISG)控制信号，所述天线接口标准组织控制信号包括作为附加到其上的有效载荷的所述第二RET单元配置文件，并且将所述第二RET单元配置文件加载到所述天线的所述存储器中。在一些实施例中，所述AISG控制信号可包括AISG 2.0命令号0x32、AISG 2.0命令号0x89或AISG命令号0x40、0x41和0x42。

在一些实施例中，所述天线可以是基站天线，并且其中，所述子集中的辐射元件阵列中的至少一个是被配置成在3.4-3.8GHz频带的全部或部分中操作的辐射元件阵列。

根据本发明的其它实施例，提供了配置天线的方法，所述天线包括多个辐射元件阵列和多个RET单元，其中每个RET单元与所述辐射元件阵列中的一个或多个的相应分组相关联。根据这些方法，将第一RET单元配置文件加载到所述天线的存储器中，其中所述第一RET单元配置文件包括所有所述RET单元的配置数据。对于包括所述辐射元件阵列中的至少一个的子集中的每个辐射元件阵列，将与所述辐射元件阵列相关联的RET单元的输出设置为对应于所述辐射元件阵列的预选电子下倾的位置。对于所述子集中的每个辐射元件阵列，将与所述辐射元件阵列相关联的RET单元分配给或者不存在或者所述天线的操作员不可访问的总线。

在一些实施例中，所述天线还可包括RET控制器，所述RET控制器被配置成响应于接收到天线接口标准组织(AISG)控制信号而重新配置所述RET单元与所述总线之间的分配。

在一些实施例中，所述AISG控制信号可包括AISG 2.0命令号0x32、AISG 2.0命令号0x89或AISG命令号0x40、0x41和0x42。

根据本发明的再一些另外的实施例，提供了配置天线的方法，所述天线包括多个辐射元件阵列和多个RET单元，其中每个RET单元与所述辐射元件阵列中的一个或多个的相应分组相关联。根据这些方法，将第一RET单元配置文件加载到所述天线的存储器中，其中，对于所述辐射元件阵列的第一子集中的每个辐射元件阵列，所述第一RET单元配置文件包括指定与所述辐射元件阵列相关联的RET单元的输出的对应于不同的电子下倾量的位置的值，其中每个值基本上相同，使得所述辐射元件阵列将基本上作为辐射元件的固定下倾阵列操作。

在一些实施例中，所述方法还可以包括提供第二RET单元配置文件，对于每个辐射元件阵列，所述第二RET单元配置文件包括指定与所述辐射元件阵列相关联的RET单元的输出的对应于不同的电子下倾量的位置的值，其中，所述RET单元的输出的位置的每个值是将对所述辐射元件的相关联阵列生成的天线波束实现对应电子下倾量的值。

在一些实施例中，所述天线可包括RET控制器，所述RET控制器被配置成接收天线接口标准组织(AISG)控制信号，并将所述AISG控制信号中包含的RET单元配置文件加载到所述天线的存储器中。

在一些实施例中，所述AISG控制信号可包括AISG 2.0命令号0x32、AISG 2.0命令号0x89或AISG命令号0x40、0x41和0x42。

在一些实施例中，所述天线可包括基站天线，并且其中，所述子集中的辐射元件阵列中的至少一个是被配置成在3.4-3.8GHz频带的全部或部分中操作的辐射元件阵列。

根据本发明的额外实施例，提供配置基站天线上的远程电子倾斜(“RET”)单元的方法，其中，安装天线，所述天线包括多个辐射元件阵列，每个辐射元件阵列包括相关联的RET单元，其中所述辐射元件阵列中的至少一个的子集中的每个辐射元件阵列最初将作为辐射元件的固定下倾阵列操作，并且其中对于所述辐射元件阵列中的至少一个的子集中的每个辐射元件阵列，与所述辐射元件阵列相关联的RET单元的输出构件被设置为对应于所述辐射元件阵列的预选电子下倾的预选位置，并且其中，不识别所述辐射元件阵列中的至少一个的子集中包括的辐射元件阵列的第一RET单元配置文件存储在所述基站天线的存储器中。此后，加载第二RET单元配置文件，所述第二RET单元配置文件识别所述辐射元件阵列中的至少一个的子集中包括的辐射元件阵列。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的基站天线的透视图。

图2是示意性框图，图示了图1的基站天线的各个部件以及各个部件之间的电连接和机械连接。

图3是可以包括在图1-2的基站天线中的多RET致动器的透视图。

图4是图示根据本发明的实施例的第一方法的流程图，该第一方法初始地配置基站天线中包括的辐射元件阵列以作为固定下倾阵列操作。

图5是图示根据本发明的实施例的第二方法的流程图，该第二方法初始地配置基站天线中包括的辐射元件阵列以作为固定下倾阵列操作。

图6是图示根据本发明的实施例的第三方法的流程图，该第三方法初始地配置基站天线中包括的辐射元件阵列以作为固定下倾阵列操作。

具体实施方式

在某些情况下，无线操作员可以最初配置基站天线的阵列以在固定下倾处操作，该固定下倾在现场无法调节，但可能还希望具有将此固定下倾阵列在未来转换成具有远程电子下倾能力的阵列的选择。例如，一些无线操作员目前正在部署基站天线，这些基站天线具有在从约3.4-3.8GHz延伸的民用波段无线电服务(Citizens Band Radio Service，称作“CBRS”)频带运行的辐射元件阵列。在一些情况下，无线运营商可能需要使得在CBRS频带操作的阵列的辐射方向图被预先批准，以确保辐射方向图不引起过度干扰也在相同频带运营无线网络的政府实体。由于在阵列电子下倾时，用于基站天线阵列的辐射方向图改变，一些无线操作员可能更喜欢操作CBRS阵列中的一些或全部以使天线波束具有预选固定(即，不可调节的)电子下倾角，以确保避免对政府实体的干扰。然而，在某一稍后时间，可能需要将这些阵列转换为具有远程电子下倾能力，因为政府要求可能在将来放松或取消，或者可以获得对于具有不同下倾量的辐射方向图的批准。

根据本发明的实施例，提供将允许无线操作员部署基站天线的技术，其中，其辐射元件阵列中的一些(或全部)最初被配置成具有无法调节的固定下倾角。然而，这些天线被配置成使得它们可稍后在现场(例如，由无线操作员)启用，以响应于命令或通过将新的RET单元配置文件上传到天线而具有完全的远程电子下倾能力。根据本发明实施例的基站天线可以具有一个或多个辐射元件阵列，所述辐射元件阵列包括相关联的RET单元、可调节移相器和在制造时存在于天线中但有效地“关断”的机械联动装置，使得一个或多个辐射元件阵列最初将具有无法调节的固定电子下倾。然而，如果需要，可稍后重新配置此设备，使得固定下倾阵列可转换为具有完全远程电子下倾能力。

在本发明的第一实施例中，基站天线可以被配置成使得与固定下倾阵列相关联的每个RET单元似乎不存在于天线中(即，使RET单元“不可见”)。这可例如通过设置与每个固定下倾阵列相关联的RET单元以将预选的固定下倾施加到阵列，并将不包括用于与固定下倾阵列相关联的RET单元的条目的第一RET单元配置文件加载到天线的RET控制器中来实现。因此，未包含在RET单元配置文件中的RET单元的子集对基站天线上的RET控制器不可见，因此，不能调节这些阵列生成的天线波束的下倾角。还可以给无线操作员提供用于天线的第二RET单元配置文件，该第二RET单元配置文件包括所有RET单元的条目，具体地包括这些RET单元，这些RET单元的对应阵列最初作为固定下倾阵列操作。如果无线操作员稍后发现可以改变这些阵列上的倾斜角，则可将第二RET单元配置文件上传到天线(它可以替换第一RET单元配置文件)，然后将允许无线操作员以电子方式调节所有阵列(包括固定的下倾阵列)上的倾斜角。

在本发明的第二实施例中，基站天线可以被配置成使得与作为固定下倾阵列操作的每个阵列相关联的RET单元被分配到不存在的总线或无线操作员不可访问的总线。因此，RET控制器将不会处理无线操作员发送的指示天线改变这些固定下倾阵列的电子下倾量的任何命令。如果稍后决定将一个或多个固定下倾阵列作为可变下倾阵列操作，则可以将RET单元与总线之间的新分配上传到天线，使得RET单元分配给由无线操作员控制的总线。

在本发明的第三实施例中，基站天线可以被配置成使得最初不会具有远程电子下倾能力的每个阵列被配置成具有非常紧密的下倾角范围。这可以通过在用于与任何固定下倾阵列关联的RET单元的RET单元配置文件中包含不正确或“假”数据来实现。特别地，在本文中被称为“下倾表”(它是RET单元配置文件的一部分)的数据结构通常被加载到天线中的存储器中，该数据结构指定对应于不同的电子下倾量的RET单元的输出构件的位置。在用于与固定下倾阵列相关联的RET单元的下倾表中的实际数据可以替换为“假”数据，这些数据将限制这些RET单元的输出构件保持在与非常紧密的倾斜角范围相对应的非常紧密的范围内，有效地限制这些阵列在固定下倾处操作，即使在指示天线改变“固定倾斜”阵列的下倾角的情况下也是如此。例如，如果特定阵列需要6.0°的固定下倾，那么无论指定的电子下倾角如何，都可以将下倾表加载到用于与讨论的阵列相关联的RET单元的天线中，所述下倾表指定将RET单元的输出构件保持在基本上恒定的位置。可以使用这样的技术将用于与阵列相关联的天线波束的倾斜角保持在非常紧密的范围，诸如5.8°-6.2°、5.9-6.1°，甚至是6.0°的恒定倾斜角(这可以通过对每种可能的请求的倾斜角的值，对RET单元的输出构件指定相同位置来实现)。在此实施例中，阵列看起来将充当远程电子下倾阵列，但使得使用假数据对下倾角实现的改变是微量的。如果稍后需要将固定倾斜阵列升级为具有远程电子下倾能力，则可以将具有更新的下倾表的新RET单元配置文件加载到天线中，其中新的下倾表指定了与阵列关联的RET单元的输出构件的实际(即正确)位置，这将赋予所需的远程电子下倾量。

现在将参考附图更详细地讨论本发明的实施例。在一些情况下，在附图中使用两部分式附图标记。在本文中，具有这样两部分式附图标记的元件可以由它们的完整附图标记单独引用，并且可以由其附图标记的第一部分共同引用。

图1是根据本发明的实施例的基站天线100的透视图。图2是图1的基站天线的示意性框图，其示出了天线中包括的辐射元件阵列以及基站天线100的馈电网络和RET控制系统。应当注意，图2并不一定示出各种元件的实际物理位置，而是绘制为仅示出各种元件之间的电连接和机械连接。

如图1中所示，RET天线100包括天线罩102、安装托架104和底端盖106。多个控制端口108安装在底端盖106中。控制端口108可以从远离基站天线100定位的控制器向基站天线100传送控制信号。这些控制信号可以包括用于电子地改变由基站天线100生成的天线波束的倾斜角的控制信号。多个RF连接器端口110也安装在端盖106中。同轴电缆(未示出)可以连接在RF连接器端口110和一个或多个无线电装置(未示出)上的RF端口之间。这些同轴电缆可以在无线电装置和基站天线100之间传送RF信号。注意，图1中仅示出了RF端口110的子集以简化附图。

参考图2，基站天线100包括：低带辐射元件122的线性阵列120(即，在较低频带中发射和接收信号的辐射元件，例如617-960MHz频带的全部或部分)，中带辐射元件132的两个线性阵列130-1，130-2(即，以中程频带发射和接收信号的辐射元件，例如1695-2690MHz频带的所有或部分)，高带辐射元件142的平面(四列)阵列140(即，在高频带中发射和接收信号的辐射元件，例如，3.4-3.8GHz频带的全部或部分)。如图2中还示出的，基站天线100还包括移相器126、136-1、136-2和146-1至146-4、RET单元150-1至150-4和RET控制器160。

辐射元件122、132、142可以安装成从背板112向前延伸，背板可以例如实施为金属片。每个辐射元件122、132、142示意性地示出为实施为交叉极化辐射元件，该交叉极化辐射元件包括第一偶极子和第二偶极子，当安装基站天线100以供正常使用时，第一偶极子以相对于方位角平面呈-45°角定向，第二偶极子以相对于方位角平面呈+45°角定向。由于提供了交叉极化辐射元件，因此每个阵列120、130-1、130-2、140将生成两个天线波束，即，由-45°偶极子生成的第一天线波束和由+45°偶极子生成的第二天线波束。为了简化图式，在图2中仅示出了两个极化中第一个的移相器。应了解，用于第二极化的移相器可以完全相同的方式配置。通常，单个RET单元150用于移动辐射元件阵列的第一极化辐射器和第二极化辐射器两者的机电移相器上的可移动元件，因为通常对于每一极化通常应用相同的下倾量，且因此第二极化可能不需要额外RET单元150。

如图2中所示，低带线性阵列120包括总共七个辐射元件122，这些辐射元件被分组成三个子阵列124-1至124-3。上部、下部子阵列124-1、124-3各自包括三个辐射元件122，而中间子阵列124-2包括单个辐射元件122。中带线性阵列130-1和130-2可以彼此相同，其中每个阵列130包括总共九个辐射元件132。每个线性阵列130-1、130-3中的八个辐射元件132被分组成子阵列134，该子阵列各自包括两个辐射元件132，而第九辐射元件132形成其自己的子阵列134。给定子阵列124、134中的每个辐射元件122、132可以发射和接收相同的信号。将多个辐射元件122、132(通常是两个或三个)分组成子阵列124、134可以减少基站天线100正确操作所需的移相器上的端口的数目。高带阵列140包括四列141辐射元件142。每个辐射元件142可以形成其自己的子阵列144。每一列141接收单独的RF信号。

虽然图2将天线100示出为具有：单个线性阵列120，该单个线性阵列包括七个低带辐射元件122；两个线性阵列130，各自包括九个中带辐射元件132；和四列平面高带阵列140，每一列141包括四个高带辐射元件142，将了解，阵列120、130、140的数目和每一阵列120、130、140中包括的辐射元件122、132、142的数目可以变化。还应当领会，每个子阵列124、134、144的辐射元件122、132、142的数量可以变化，可以使用不同类型的辐射元件122、132、142(包括单极化辐射元件)，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下对基站天线100进行许多其他改变。

每个RF连接器端口110(图1)联接到移相器126、136-1、136-2和146-1至146-4中的相应一个上的输入端口。移相器的输入端口在图2中标记为“RF IN”，并将作为基站天线100传输的RF信号的输入端口操作，和作为基站天线100接收的RF信号的输出端口操作。每个移相器126、136-1、136-2和146-1至146-4包括多个输出，其中每个输出联接到辐射元件阵列120、130、140中的一个的相应子阵列。每个移相器126、136-1、136-2和146-1至146-4可以将输入到其上的RF信号分成多个子分量，将期望的相移量施加到RF信号的相应子分量，以便实现由相关联的阵列120、130、140生成的天线波束的所需倾斜角(仰角)，并且将RF信号的相移子分量输出到辐射元件122、132、142的相应子阵列124、134、144。

基站天线100还包括由RET控制器160控制的多个RET单元150-1至150-4。基站天线100还包括三个控制端口108-1、108-2、108-3。每个控制端口108可包括例如RS-485连接器或RF连接器结合智能偏置T形件，智能偏置T形件将低频率控制信号与RF数据信号分开。在所描绘的实施例中，控制端口包括RS-485连接器。

每个RET单元150经由相应的机械联动装置152连接到移相器126、136-1、136-2和146-1至146-4中的相应一个。如上文所论述，每个RET单元430可包括例如致动器，例如直流电动机和输出构件。响应于致动器的移动，输出构件的移动由机械联动装置152传送到相关联的机电移相器126、136-1、136-2和146-1至146-4的可移动元件。因此，每个RET单元150可以提供机械动作，该机械动作调节移相器126、136-1、136-2和146-1至146-4中的相关联的一个，以便将相位锥度施加到阵列的辐射元件，从而改变由此形成的天线波束的倾斜角。

如图2中还示出的，每个RET单元150联接到RET控制器160。RET控制器160可包括例如安装在印刷电路板上的集成电路芯片，例如专用集成电路(ASIC)芯片或微处理器。在一些实施例中，每个RET单元150可以经由一对线(例如，包括两个绝缘导体的电缆)连接到RET控制器160的一对输出端口。控制信号可以从RET控制器芯片160通过这些相应的线对传输到每个RET单元150，以便控制RET单元150的操作。在一些实施例中，RET控制器160与RET单元150之间的通信可包括串行通信，且可使用任何适当的协议/接口(例如RS-485、SPI、I²C)或通过直接输入到RET单元150的电压传输。

每个控制端口108联接到RET控制器160。RET控制器160可例如在控制端口108与RET单元150之间传递控制信号。RET控制器160可根据存储在基站天线100的存储器170中的RET单元配置文件中的数据来路由控制信号。如将在本文中详细讨论的，RET单元配置文件中的数据可以最初被设置成使得一些阵列将作为固定下倾阵列操作。稍后，可以改变RET单元配置文件中的数据，或者可以替换RET单元配置文件，以便重新配置这些固定的下倾阵列以作为可变下倾阵列操作。在一些实施例中，可以使用AISG命令将配置文件中数据的改变提供给RET控制器。

图2中所示的每个移相器126、136-1、136-2和146-1至146-4可以例如实现为旋转电刷移相器。由移相器中的特定一个赋予RF信号的每个子分量的相移可以由机械定位系统控制，该机械定位系统物理地改变每个移相器的旋转电刷的位置。将要认识到，可以使用其他类型的移相器代替旋转电刷移相器，例如可调U形移相器，滑动介质移相器等。

如上所述，RET单元用于驱动每个移相器126、136-1、136-2和146-1至146-4的可移动元件。图3是可用于实施基站天线100中包括的四个RET单元150-1至150-4的多RET致动器200的透视图。如图3中所示，多RET致动器200包括壳体210和一对连接器220，所述一对连接器安装成延伸通过壳体210。连接器220可以连接到通信电缆，所述通信电缆可以用于将来自RET控制器160的控制信号输送到多RET致动器200。

多RET致动器200还包括沿着相应的平行轴线延伸的四个大致平行的蜗轮轴240。蜗轮轴240可旋转地安装在壳体210中。驱动电机(未示出)可以安装在壳体210中，所述驱动电机可以用于使蜗轮轴240中的选定的一个旋转。还可以在壳体210内安装各种选择机构，所述选择机构可以用于选择蜗轮轴240中的一个，使得驱动电机可操作地连接到选择的蜗轮轴240。

内螺纹活塞250安装在每个蜗轮轴240上，并且构造成(例如，通过螺纹)在蜗轮轴240旋转时相对于蜗轮轴240轴向移动。每个活塞250可以连接到机械联动装置152(图2)，所述机械联动装置将活塞250连接到天线的一个或多个移相器上的可移动元件，使得活塞250的轴向运动可以用于将相位锥度施加到通过天线的阵列发射和接收的RF信号的子分量。通过改变蜗轮轴240的旋转方向，每个活塞250可以沿着其关联的蜗轮轴240在任一方向上移动。

如上文所论述，可能需要配置基站天线100的辐射元件122、132、142的一些或全部阵列120、130、140以最初具有固定的下倾角，但允许稍后重新配置天线100，使得这些“固定下倾”阵列可具有远程电子下倾能力。根据本发明的实施例，公开了提供此类能力的几种不同方法。

根据这些方法中的第一方法，基站天线100上的阵列120、130、140(例如，阵列140)的子集可以通过使控制阵列的子集的RET单元150对无线操作员不可见而被配置为固定的下倾阵列。在此特定实例中，将假设辐射元件142的CBRS阵列140是基站天线100中将作为固定倾斜阵列操作的唯一阵列，但应了解，阵列120、130、140中的额外或不同阵列可包括在子集中，或者甚至所有阵列120、130、140可位于将作为固定下倾阵列操作的阵列的子集中。至少在一些情况下，用于阵列中的至少一个的RET单元150必须由无线操作员的设备可见和可寻址，因为如果所有RET单元150不可见，则将不会有无线操作员可向其发送重新配置命令的任何RET单元150。

在一个示例性实施例中，阵列140可被配置成作为固定下倾阵列操作，且通过将与阵列140相关联的RET单元150-4的输出构件设置到对应于阵列140的预选电子下倾的位置而对无线操作员不可见。这将确保阵列140具有期望的固定倾斜量。在一些实施例中，这可以通过将RET单元150-4的输出构件物理地设置为将预选的电子下倾施加到阵列140的位置来实现，这可手动完成或通过激活RET单元150-4的致动器来实现。在其它实施例中，这可以通过将第二RET单元配置文件加载到基站天线100的存储器170中来实现，所述存储器包括或“识别”基站天线100中包括的所有RET单元150，具体包括RET单元150-4。然后，RET命令可以上传到基站天线100，并且响应于该命令，RET控制器160可以将RET单元150-4的输出设置到将为阵列140提供预选的固定电子下倾量的位置。

第一RET单元配置文件和第二RET单元配置文件可包括与阵列120、130、140相关联的RET单元150的正确操作所必需的数据。例如，每个RET单元配置文件可以设置每个阵列的倾斜角可以被调节的范围(例如，从0°到10°)，并且可以指定每个RET单元150的输出构件对应于每个下倾量的位置(例如，可以为从0°到10°以0.1°增量的每个倾斜角指定输出构件的位置)。还将了解，等效信息可替代地包括在RET单元配置文件中(例如，RET致动器的旋转，其需要从每个可能的倾斜角切换到彼此可能的倾斜角，而不是指定RET单元150的输出构件的位置)。

为了确保技术人员或其它操作员此后不能改变阵列140的电子下倾设置，然后可以将第一RET单元配置文件加载到基站天线100的存储器170中。此第一RET单元配置文件不包括与固定下倾阵列140相关联的RET单元150-4的配置数据。因此，RET控制器160将不能调节与阵列140相关联的RET单元150-4上的电子下倾。

此后，无线操作员可决定将阵列140从固定的下倾阵列转换为可变下倾阵列。为了实现这一点，可以向无线操作员提供第二RET单元配置文件的副本，该第二RET单元配置文件包括例如所有RET单元(包括RET单元150-4)的数据。此第二RET单元配置文件可上传到基站天线100的存储器170中，其中其可替换或覆盖第一RET单元配置文件。这将允许无线操作员以电子方式调节基站天线100中包括的所有阵列120、130、140的下倾角。

第二RET单元配置文件可以以任何适当的方式上传到基站天线100。在一些实施例中，美国专利号10,367,261(本文称'261专利)中公开的技术可用于将第二配置文件上传到基站天线100。'261的整个内容通过引用并入本文。

图4是图示用于配置基站天线上的阵列以最初具有固定下倾，但稍后可配置成具有远程电子下倾能力的上述第一方法的一个特定实施例的流程图。如图4中所示，根据此第一方法，提供基站天线，其包括至少一个辐射元件阵列，所述辐射元件阵列被配置成具有固定下倾(框300)。对应于一个或多个固定下倾阵列的RET单元被设置成具有所需的固定下倾量(框310)。这可以例如通过将RET单元的输出构件物理地设置到适当位置，或者通过将识别天线中包含的所有RET致动器的第二RET单元配置文件加载到天线中，然后将命令上传到天线来实现，所述命令将用于固定下倾阵列的移相器设置到适当设置，以实现所需的固定下倾量。

将第一RET单元配置文件加载到天线中，所述第一RET单元配置文件不识别与固定下倾阵列相关联的RET单元(即，不包括关于该RET单元的信息)(框320)。然后可以将天线运送到无线操作员(即，客户)并安装以供使用(框330)。此后，无线操作员可决定使一个或多个固定下倾阵列转变成具有远程电子下倾能力。当做出这样的决策时，无线操作员可以上传识别所有RET致动器的第二RET单元配置文件(框340)。这将允许无线操作员对天线中的所有阵列执行远程电子下倾。

应认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可对上述方法进行许多修改。例如，代替将第二RET单元配置文件直接提供给无线操作员，第二RET单元配置文件可以预加载到天线的存储器中，并且天线可以被配置成响应于命令从第一RET单元配置文件切换到第二RET单元配置文件。此技术提供了一种提供第二RET单元配置文件的替代方法(即，通过预加载文件，然后使用命令访问该文件)。还应当理解，第一RET单元配置文件和第二RET单元配置文件可以实施为单独的文件，或者可以是包含两个部分的组合文件。

根据第二方法，可以通过将与将作为固定下倾阵列操作的阵列相关联的RET单元分配给不存在的总线或无线操作员不可访问的总线，基站天线100上的阵列120、130、140(例如，阵列140)的子集可被配置为固定下倾阵列。

作为背景，并且参考图2，蜂窝基站可以包括一个或多个所称的AISG主装置(AISGPrimary)116，该AISG主装置是产生控制信号及其它信号的装置，所述控制信号可用于控制基站天线100中的RET单元150。由AISG主装置116发布的命令可以符合称为AISG 2.0协议的行业标准化控制方案，该协议规定AISG命令的格式和其它参数。每个AISG主装置116可包括独立单元，可集成到基站处的基带单元112中，或者可集成到无线电中，例如安装到塔的远程无线电头。在图2的实例中，使用单个AISG主装置116，其经由被称为AISG/3GPP总线的总线118连接到基站天线100上的控制端口108-2。AISG/3GPP总线118可以实施为例如控制信号电缆。

如果基站天线100由单个无线操作员控制和使用，则单个AISG主装置116通常将联接到天线100，如图2中所示。AISG命令，例如用于控制RET单元150的命令，可以由RET控制器160通过AISG/3GPP总线118从AISG主装置116接收。RET控制器160可包括处理AISG命令且作为其响应将控制信号传输到个别RET单元150以控制其操作的软件。例如，RET控制器160可以接收AISG命令，并且作为其响应，可以控制RET单元150中的一个以激活其致动器，从而改变施加到基站天线100的阵列120、130、140中的一个的电子下倾量。

RET控制器160可包括将在控制端口108中的特定控制端口处接收的控制信号路由到RET单元150中的特定RET单元的软件。例如，如果单个AISG主装置116连接到控制端口108-2，并且所有阵列120、130、140将作为可变倾斜阵列操作，则RET控制器160可以被配置成将在第二控制端口108-2处接收的控制信号路由到RET单元150-1至150-4中的所有四个。在其它两个控制端口108-1、108-3处接收的控制信号(如果有的话)将不被处理。通过将阵列140的RET单元150分配给控制端口108-1或控制端口108-3，或分配给不存在的控制端口(例如，假想控制端口108-4)，在控制端口108-2处接收的任何与RET单元150-4有关的控制信号将被RET控制器160忽略，从而有效地将阵列140变成固定下倾阵列。注意，与上面讨论的第一方法一样，对于第二方法，用于至少一个阵列的RET单元150必须被无线操作员的设备可看到和可寻址。如果情况并非如此(并且因此所有RET单元150不可见)，则可能不存在无线操作员可以向其发送重新配置命令的任何RET单元150。

图5是示出根据本发明的实施例的上文所描述的第二方法的流程图，其用于将基站天线上的阵列配置成最初具有固定下倾，但稍后可配置成具有远程电子下倾能力。如图5中所示，提供基站天线100，其包括至少一个阵列(此处为阵列140)，所述至少一个阵列将作为固定下倾阵列操作，但其具有能够稍后从远程位置升级以作为可变倾斜阵列操作的能力(框400)。第一RET单元配置文件可以加载到基站天线100的存储器170中，其中第一RET单元配置文件包括基站天线100中包含的所有RET单元150的数据(框410)。然后，对于最初将作为固定下倾阵列(在此实例中，阵列140)操作的每个辐射元件阵列，与该阵列相关联的RET单元150的输出构件被设置为对应于阵列140的预选电子下倾的位置(框420)。存储在天线100中指定RET单元150与控制端口108之间的分配的软件/数据可以将RET单元150-4分配给不存在的控制端口(例如，控制端口108-4)或未使用的控制端口(例如，控制端口108-1或控制端口108-3)(框430)。天线100接着可运送到无线操作员(即，客户)且安装以供使用(框440)。此后，无线操作员可决定使一个或多个固定下倾阵列转变成具有远程电子下倾能力。当做出此决策时，无线操作员可将重新配置RET单元150与控制端口108之间的分配的命令发送到天线100，以将RET单元150-4重新分配给控制端口108-2(框450)。这将允许无线操作员对天线100中的所有阵列执行远程电子下倾。

根据本发明的实施例的第三方法，可以通过将RET单元配置文件加载到基站天线100的其中存储有假数据的存储器170中，将基站天线100上的阵列120、130、140(例如，阵列140)的子集配置为固定下倾阵列。特别地，RET单元配置文件可以包括指定与固定下倾阵列(此处阵列140)相关联的每个RET单元150的输出构件的位置的数据，这将导致RET单元被限制在非常紧密的倾斜角范围内，该倾斜角范围约为阵列的期望固定下倾角范围。

特别地，如上文所论述，RET单元配置文件可以包括数据结构，诸如“下倾表”，该数据结构指定每个RET单元150的输出构件的物理位置，该物理位置对应于施加到由对应阵列120、130、140生成的天线波束的不同的电子下倾量。通过修改此数据结构以指定与固定下倾阵列140相关联的RET单元150的输出构件的物理位置全部在相同位置或非常紧密的位置范围内，RET单元150的输出构件可以被约束以基本上施加预选的固定下倾量，而不管由控制天线的无线操作员(通过AISG命令)预订的下倾量如何。例如，如果6.0°的固定下倾对于由阵列140生成的天线波束是期望的，最初加载到天线100中的阵列140的下倾表可以指定RET单元150-4的输出构件的位置在将由施加到阵列140生成的天线波束的电子下倾维持在例如5.9-6.1°范围内或甚至在6.0°范围内的位置(例如，通过对每个可能的电子下倾值，对RET单元150-4的输出构件指定完全相同的位置)。在此实施例中，阵列140看起来将充当远程电子下倾阵列，但是使得对下倾角实现的改变是微量的，因为“假”数据被加载到用于与阵列140相关联的RET单元150-4的下倾表中。如果固定倾斜阵列140稍后需要升级为具有远程电子下倾能力，则可以将具有更新的下倾表的替换RET单元配置文件加载到天线100中，其中新的下倾表指定将赋予阵列140不同的远程电子下倾量的RET单元150-4的输出构件的实际(即，正确)位置。

图6是图示根据本发明的实施例的将基站天线上的阵列配置成最初具有固定下倾，但稍后可配置成具有远程电子下倾能力的此第三方法的流程图。如图6中所示，提供基站天线，其包括至少一个阵列，所述至少一个阵列将作为固定下倾阵列操作，但是其具有稍后从远程位置升级以作为可变倾斜阵列操作的能力(框500)。第一RET单元配置文件可以加载到基站天线100的存储器170中，其中第一RET单元配置文件包括对应于不同的电子下倾量的阵列140的RET单元150的输出构件的位置的假数据(框510)。具体地，假数据可以指示与阵列140相关联的RET单元150的输出构件对于每个可能的电子下倾量应处于相同位置，或者被约束在非常紧密的范围内，不管无线操作员指定的电子下倾量如何，都将保持基本上恒定的下倾角。天线100接着可运送到无线操作员(即，客户)且安装以供使用(框520)。此后，无线操作员可决定使固定下倾阵列140转变成具有远程电子下倾能力。为了实现这一点，可以向无线操作员提供第二RET单元配置文件，该第二RET单元配置文件包括指定与阵列140相关联的RET单元150的输出构件的位置的正确数据，并且该第二RET单元配置文件可以上传到天线100(框530)。这将允许无线操作员对天线100中的所有阵列执行远程电子下倾。替代性地，第二RET单元配置文件可以预加载到天线100中，并且可以由无线操作员通过将命令发送到天线来访问，所述命令指定从第一RET单元配置文件切换到第二RET单元配置文件。

应了解，在一些情况下，RET单元可与多个辐射元件阵列相关联。例如，在另一实施例中，图2中描绘的四列阵列140可以用辐射元件142的两个线性阵列140-1、140-2替换。例如，线性阵列140-1、140-2可以并排放置(在这种情况下，他们看似例如图2中所示的辐射元件的内部两列141)，或者可以竖直堆叠。可以使用双极化辐射元件来实现每个线性阵列140-1、140-2，并且因此每个线性阵列140-1、140-2可以联接到一对RF端口110。这允许两个线性阵列实现4xMIMO。在这种情况下，(类似于图2中所示的)，可能需要使用相同的RET单元150-4来控制两个线性阵列140-1、140-2。因此，将认识到，每个RET单元150可与单个阵列相关联，或可与多个阵列相关联。

在以上描述中，RET控制器160和RET单元150已描述并在附图中示出为单独的单元。应了解，RET控制器和RET单元也可实施为单个集成单元(例如，所有部件均包含在单个壳体内)，且多个机械联动装置可在此集成单元与多个移相器之间延伸。因此，虽然RET控制器和RET单元通常被描述为单独的单元，但将认识到，在不脱离本发明的范围的情况下它们可以作为独立单元或作为单个集成单元进行集成。因此，执行RET控制器和RET单元的功能的集成单元包括RET控制器和RET单元两者，即使它们可以组合在一起并实施为单个单元。

上文已参考流程图描述根据本发明的实施例的方法。应了解，这些方法中可包括更少操作或额外操作。此外，操作的顺序可以从所示改变，和/或两个或更多个操作可以组合成单个操作或被同时执行。

应当领会，以上实施例仅旨在作为示例，并且各种不同的实施例都落入本发明的范围内。还应当领会，以上实施例中的任何一个都可以被组合。

上面已参考附图描述了本发明。本发明不限于图示的实施方案；相反，这些实施方案旨在向本领域技术人员完整和完全公开本发明。在附图中，相同的附图标记始终表示相同的元件。为了清楚起见，可能会夸大一些部件的厚度和尺寸。

为了便于描述，在本文中可以使用空间相对术语，例如“下方”、“之下”、“下部”、“上方”、“上部”、“顶部”、“底部”等，以描述如图所示的一个元件或特征与另外的一个或多个元件或特征的关系。应当理解，除了图中所示的取向之外，空间相对术语还意图涵盖装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果图中的装置被翻转，则描述为在其他元件或特征“之下”或“下方”的元件将被定向为在其他元件或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以涵盖上方和下方两者的取向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或其他取向)，并据此解释本文使用的空间相对描述语。

在本文中，除非另外说明，否则术语“附接”、“连接”、“互连”、“接触”、“安装”等可以表示元件之间的直接或间接附接或接触。

为了简洁和/或清楚起见，可能不详细描述众所周知的功能或构造。如本文所使用的，表述“和/或”包括相关列出项目中的一个或多个的任何和所有组合。

本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文另外明确指出。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(includes)”和/或“具有(including)”指定存在所述特征、操作、元件和/或部件，但是不排除一个或多个其他特征、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。

Claims (16)

1.一种配置天线的方法，所述天线包括多个辐射元件阵列和多个RET单元，其中每个RET单元与所述辐射元件阵列中的一个或多个的相应分组相关联，所述方法包括：

对于包括所述辐射元件阵列中的至少一个的子集中的每个辐射元件阵列，将与所述辐射元件阵列相关联的RET单元的输出设置为对应于所述辐射元件阵列的预选电子下倾的位置；

将第一RET单元配置文件加载到所述天线的存储器中，其中所述第一RET单元配置文件不包括与所述子集中包括的辐射元件阵列相关联的RET单元的配置数据；以及

提供第二RET单元配置文件，所述第二RET单元配置文件包括用于所有RET单元，包括与作为所述子集的部分的辐射元件阵列相关联的RET单元的配置数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，将与所述辐射元件阵列相关联的RET单元的输出设置为对应于所述辐射元件阵列的预选电子下倾的位置包括：

将与所述辐射元件阵列相关联的RET单元的输出物理地设置为对应于所述辐射元件阵列的预选电子下倾的位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，将与所述辐射元件阵列相关联的RET单元的输出设置为对应于所述辐射元件阵列的预选电子下倾的位置包括以下步骤：

将所述第二RET单元配置文件加载到所述天线的所述存储器中；并且然后

将命令上传到所述天线，所述命令使所述天线将与所述辐射元件阵列相关联的RET单元的输出设置为对应于所述辐射元件阵列的预选电子下倾的位置。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述命令在将所述第一RET单元配置文件加载到所述天线的存储器中之前上传。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述天线包括RET控制器，所述RET控制器被配置成接收天线接口标准组织(AISG)控制信号，所述天线接口标准组织控制信号包括作为附加到其上的有效载荷的所述第二RET单元配置文件，并且将所述第二RET单元配置文件加载到所述天线的所述存储器中。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述AISG控制信号包括AISG 2.0命令号0x32、AISG 2.0命令号0x89或AISG命令号0x40、0x41和0x42。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述天线包括基站天线，并且其中，所述子集中的辐射元件阵列中的至少一个是被配置成在3.4-3.8GHz频带的全部或部分中操作的辐射元件阵列。

8.一种配置天线的方法，所述天线包括多个辐射元件阵列和多个RET单元，其中每个RET单元与所述辐射元件阵列中的一个或多个的相应分组相关联，所述方法包括：

将第一RET单元配置文件加载到所述天线的存储器中，其中所述第一RET单元配置文件包括所有所述RET单元的配置数据；

对于包括所述辐射元件阵列中的至少一个的子集中的每个辐射元件阵列，将与所述辐射元件阵列相关联的RET单元的输出设置为对应于所述辐射元件阵列的预选电子下倾的位置；以及

对于所述子集中的每个辐射元件阵列，将与所述辐射元件阵列相关联的RET单元分配给或者不存在或者所述天线的操作员不可访问的总线。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述天线包括RET控制器，所述RET控制器被配置成响应于接收到天线接口标准组织(AISG)控制信号而重新配置所述RET单元与所述总线之间的分配。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述AISG控制信号包括AISG 2.0命令号0x32、AISG 2.0命令号0x89或AISG命令号0x40、0x41和0x42。

11.一种配置天线的方法，所述天线包括多个辐射元件阵列和多个RET单元，其中每个RET单元与所述辐射元件阵列中的一个或多个的相应分组相关联，所述方法包括：

将第一RET单元配置文件加载到所述天线的存储器中，其中，对于所述辐射元件阵列的第一子集中的每个辐射元件阵列，所述第一RET单元配置文件包括指定与所述辐射元件阵列相关联的RET单元的输出的对应于不同的电子下倾量的位置的值，其中每个值基本上相同，使得所述辐射元件阵列将基本上作为辐射元件的固定下倾阵列操作。

12.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括提供第二RET单元配置文件，对于每个辐射元件阵列，所述第二RET单元配置文件包括指定与所述辐射元件阵列相关联的RET单元的输出的对应于不同的电子下倾量的位置的值，其中，所述RET单元的输出的位置的每个值是将对所述辐射元件的相关联阵列生成的天线波束实现对应电子下倾量的值。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述天线包括RET控制器，所述RET控制器被配置成接收天线接口标准组织(AISG)控制信号，并将所述AISG控制信号中包含的RET单元配置文件加载到所述天线的存储器中。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述AISG控制信号包括AISG 2.0命令号0x32、AISG 2.0命令号0x89或AISG命令号0x40、0x41和0x42。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述天线包括基站天线，并且其中，所述子集中的辐射元件阵列中的至少一个是被配置成在3.4-3.8GHz频带的全部或部分中操作的辐射元件阵列。

16.一种配置基站天线上的远程电子倾斜(“RET”)单元的方法，所述方法包括：

安装天线，所述天线包括多个辐射元件阵列，每个辐射元件阵列包括相关联的RET单元，其中所述辐射元件阵列中的至少一个的子集中的每个辐射元件阵列最初将作为辐射元件的固定下倾阵列操作，其中对于所述辐射元件阵列中的至少一个的子集中的每个辐射元件阵列，与所述辐射元件阵列相关联的RET单元的输出构件被设置为对应于所述辐射元件阵列的预选电子下倾的预选位置，并且其中，不识别所述辐射元件阵列中的至少一个的子集中包括的辐射元件阵列的第一RET单元配置文件存储在所述基站天线的存储器中；以及之后

加载第二RET单元配置文件，所述第二RET单元配置文件识别所述辐射元件阵列中的至少一个的子集中包括的辐射元件阵列。

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