CN114389054A - 一种室分天线及室分基站、室分系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种室分天线及室分基站、室分系统,其中,所述室分天线包括工作在第一频率范围的第一阵列天线和工作在第二频率范围的第二阵列天线;所述第一阵列天线和所述第二阵列天线共面。
Description
技术领域
本申请涉及天线技术领域,尤其涉及一种室分天线及室分基站、室分系统。
背景技术
随着城市化进程的加快,大型商超、办公楼、医院等建筑逐渐增多,人们在室内驻留的时间也随之增多,因此,对室内通信服务的要求逐渐提升。除了5G信号,室内环境中还充斥着其他频段的无线通信信号,例如蓝牙、WiFi、超宽带(UWB,Ultra Wide Band)等,向用户提供相应的定位、数据传输等业务。相关技术中,对蓝牙基站、WiFi 6路由器等产品的天线采用独立设计,安装成本高。
发明内容
为解决相关技术问题,本申请实施例提供一种室分天线及室分基站、室分系统。
本申请实施例的技术方案是这样实现的:
本申请实施例提供了一种室分天线,所述室分天线包括工作在第一频率范围的第一阵列天线和工作在第二频率范围的第二阵列天线;所述第一阵列天线和所述第二阵列天线共面。
其中,上述方案中,所述第一阵列天线的第一振子间距大于所述第二阵列天线的第二振子间距。
上述方案中,所述第一阵列天线使用+45°极化的半波振子,且所述第二阵列天线使用-45°极化的半波振子;或者,
所述第一阵列天线使用-45°极化的半波振子,且所述第二阵列天线使用+45°极化的半波振子。
上述方案中,所述第一阵列天线使用极化方向为水平面的三极化锥形振子;所述第二阵列天线使用+45°极化的半波振子和-45°极化的半波振子。
上述方案中,所述第一阵列天线为4G天线或5G天线;所述第二阵列天线包括蓝牙天线或WiFi天线。
本申请实施例还提供了一种室分基站,所述室分基站使用如上所述的任一室分天线。
其中,上述方案中,所述第一阵列天线为4G天线或5G天线;所述第二阵列天线包括蓝牙天线或WiFi天线;
所述室分基站的射频拉远单元(RRU,Remote Radio Unit)还包括第一通路;所述第一通路的一端连接所述第二阵列天线,另一端连接所述RRU的数字信号模块。
上述方案中,所述第一通路与所述数字信号模块之间通过独立的通用输入与输出(GPIO,General-purpose input/output)端口连接。
上述方案中,所述第一通路与所述第二阵列天线之间通过开关电路连接;其中,
通过控制所述开关电路,周期性采集所述第二阵列天线中每个振子传输的信号。
上述方案中,所述第二阵列天线为蓝牙天线;所述第一通路包括:
主蓝牙模块和与所述主蓝牙模块连接的从蓝牙模块;所述主蓝牙模块与所述数字信号模块连接;所述从蓝牙模块与所述第二阵列天线连接;其中,
所述从蓝牙模块用于采集所述第二阵列天线传输的蓝牙信号;所述主蓝牙模块用于从所述从蓝牙模块同步蓝牙信号并将蓝牙信号发送至蓝牙基站。
上述方案中,所述室分基站还包括蓝牙信标。
本申请实施例还提供了一种室分系统,包括上述任一项所述的室分基站。
本申请实施例提供的室分天线及室分基站,其中,对室分天线采用将不同频率范围的阵列天线进行共型设计,阵列天线的振子共面,如此,可以将蓝牙基站、WiFi 6路由器等产品的阵列天线与产品分离并设置于使用此类室分天线的室分基站中,使得室分基站同时支持不同频段的网络覆盖,降低了蓝牙基站、WiFi 6路由器等产品的安装成本。
附图说明
图1为本申请实施例一种室分天线的示意图;
图2为本申请实施例一种室分天线的示例图;
图3为本申请实施例另一种室分天线的示意图;
图4为本申请实施例另一种室分天线的示意图;
图5为本申请实施例从蓝牙模块工作时序图;
图6为本申请实施例主蓝牙模块工作时序图;
图7为本申请实施例室分基站的RRU结构示意图;
图8为本申请应用实施例室分系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本申请再作进一步详细的描述。
随着城市化进程的加快,大型商超、办公楼、医院等建筑逐渐增多,人们在室内驻留的时间也随之增多,因此,对室内通信服务的要求逐渐提升。除了4G、5G信号,室内环境中还充斥着其他频段的无线通信信号,例如蓝牙、WiFi、UWB等,向用户提供定位、数据传输等业务。在这样的应用背景之下,单天线系统不再满足用户需求,阵列天线逐渐成为主要选择。例如蓝牙(BLE)5.1标准,除了支持更高的定位精度、更低的安装成本及较好的终端普及率,也提出了阵列天线的需求。以蓝牙5.1技术为例,目前,支持蓝牙5.1高精度定位的设备采用如下架构:由内置于胸卡、手环、手机等终端设备中的蓝牙信标上报位置给蓝牙基站,再由蓝牙基站通过WiFi或有线通信的方式将位置上传给定位平台,实现定位。其中,蓝牙基站以一定间距均匀布放在室内(通常设置在天花板上),通过内置的蓝牙天线阵列负责对蓝牙信标广播的蓝牙信号进行鉴相,计算出到达角(AOA,Angle of Arrival),再将AOA通过独立的回传通道发送到定位平台进行位置计算。也就是说,相关技术中,对蓝牙基站的天线采用独立设计,并未与运营商的基站集成,且蓝牙数据的回传需要独立的通道,安装成本高。
基于此,在本申请的各种实施例中,对室分天线采用将不同频率范围的阵列天线进行共型设计,阵列天线的振子共面,如此,可以将蓝牙基站、WiFi 6路由器等产品的阵列天线与产品分离并设置于使用此类室分天线的室分基站中,使得室分基站同时支持不同频段的网络覆盖,降低了蓝牙基站、WiFi 6路由器等产品的安装成本。
图1示出了本申请实施例提供的室分天线的示例图,参照图1,室分天线包括工作在第一频率范围的第一阵列天线1和工作在第二频率范围的第二阵列天线2,其中,所述第一阵列天线1和所述第二阵列天线2共面。
为了便于不同的阵列天线共面布设,考虑为不同的阵列天线设计不同的振子间距。基于此,在一实施例中,所述第一阵列天线的第一振子间距大于所述第二阵列天线的第二振子间距。
实际应用中,室分皮基站通常采用4T4R的设计,4路射频通道设计4个共面的天线辐射单元,以第一振子间距方形排布。这里,以蓝牙天线为例,设计4*4的蓝牙天线阵列与室分皮基站的4个天线辐射单元共面,蓝牙天线阵列以第二振子间距进行排布,其中,第一振子间距大于第二振子间距。参照图2示例,5G天线与蓝牙天线共面,这样的结构能够最大程度地利用天线,减少内部空间占用。
实际应用时,由于蓝牙频段与5G的D频段的频率相近,因此如果振子间的隔离度不够,在蓝牙天线与5G天线同时工作时会引入干扰,尤其是干扰带来的相位噪声会对蓝牙信号的AOA的测量产生较大的影响。
上式为蓝牙信号的AOA与蓝牙信号到达两个蓝牙天线的相位差之间的关系。其中,αnoise为角度测量误差,为蓝牙信号到达两个蓝牙天线的相位差噪声,c为光速,f为信号频率,L为两个蓝牙天线的振子间距。基于上式并参照以下示例:假设蓝牙天线与室分天线的初始隔离度为6dB,初始相位噪声为1°,将隔离度提升10dB后,相位噪声相应减少10dB,此时由于相位噪声造成的AOA误差可以减少4.7dB,相应的测角精度最多可以提高约4°。
基于此,需要在第一阵列天线与第二阵列天线之间设计一定的隔离度,以尽可能减少不同阵列天线在同时工作时产生的干扰。
实际应用时,第一阵列天线与第二阵列天线之间的隔离度设计包括但不限于交叉极化设计或三极化设计。
在一实施例中,所述第一阵列天线使用+45°极化的半波振子,且所述第二阵列天线使用-45°极化的半波振子;或者,
所述第一阵列天线使用-45°极化的半波振子,且所述第二阵列天线使用+45°极化的半波振子。
这里,第一阵列天线与第二阵列天线分别使用±45°极化的半波振子进行交叉极化,参见图3示例,蓝牙天线使用+45°极化的半波振子,5G天线使用-45°极化的半波振子。
在一实施例中,所述第一阵列天线使用极化方向为水平面的三极化锥形振子;所述第二阵列天线使用+45°极化的半波振子和-45°极化的半波振子。
这里,第一阵列天线与第二阵列天线进行三级化,参照图4,蓝牙天线使用±45°极化的半波振子,5G天线引入以水平面为极化方向的三极化锥形天线。
通过仿真分析,设蓝牙天线的振子间距为一个蓝牙频段波长,在不使用极化隔离时,蓝牙天线与5G天线的隔离度最差值在-22dB左右,采用图3的交叉极化方法后,两种天线的隔离度提升到-80dB左右;采用图4的三极化方法后,在提升了蓝牙信号自由度基础上仍然可以保持高于-25dB的隔离度。
实际应用时,所述第一阵列天线为4G天线或5G天线;所述第二阵列天线包括蓝牙天线或WiFi天线。这样,可以将蓝牙基站、WiFi 6路由器等产品的阵列天线与产品分离并设置于使用此类室分天线的室分基站中,使得室分基站同时支持不同频段的网络覆盖,降低了蓝牙基站、WiFi 6路由器等产品的安装成本。同时,不同阵列天线的共面结构结构能够最大程度地利用天线,减少内部空间占用。
本申请实施例还提供了一种室分基站,所述室分基站的室分天线包括工作在第一频率范围的第一阵列天线和工作在第二频率范围的第二阵列天线;所述第一阵列天线和所述第二阵列天线共面。
在一实施例中,所述第一阵列天线的第一振子间距大于所述第二阵列天线的第二振子间距。
在一实施例中,所述第一阵列天线使用+45°极化的半波振子,且所述第二阵列天线使用-45°极化的半波振子;或者,
所述第一阵列天线使用-45°极化的半波振子,且所述第二阵列天线使用+45°极化的半波振子。
在一实施例中,所述第一阵列天线使用极化方向为水平面的三极化锥形振子;所述第二阵列天线使用+45°极化的半波振子和-45°极化的半波振子。
在一实施例中,所述第一阵列天线为4G天线或5G天线;所述第二阵列天线包括蓝牙天线或WiFi天线。
这里,由于采用了上述室分天线,使得蓝牙天线可以从蓝牙基站中分离出来,或者使得WiFi天线可以从蓝牙基站或WiFi路由器中分离出来。实际应用时,蓝牙信号或WiFi信号在室分基站馈电网络的数字端实现合路。基于此,在一实施例中,
所述室分基站的RRU还包括第一通路;所述第一通路的一端连接所述第二阵列天线,另一端连接所述RRU的数字信号模块。
这里,在室分基站的RRU内部增加第一通路,第一通路的一端连接第二阵列天线,接收第二阵列天线的信号,或者将信号经由第二阵列天线传输至其他设备。第一通路的另一端连接RRU的数字信号模块,由此实现信号传输。
在一实施例中,所述第一通路与所述数字信号模块之间通过独立的GPIO端口,也就是说,在RRU内部的数字芯片侧设计独立的GPIO端口,这样,第一通路设计为独立的数字信号有线回传通道,用于传输第二阵列天线对应的数字信号,从而能够大大提升对应的数字信号的传输效率。
在一实施例中,所述第一通路与所述第二阵列天线之间通过开关电路连接;其中,
通过控制所述开关电路,周期性采集所述第二阵列天线中每个振子传输的信号。
这里,通过N选1的开关电路连接第一通路与第二阵列天线,通过控制形状电路中不同的通路导通,可以对第二阵列天线中每个振子上接收到的信号进行分时接收。
针对室内蓝牙定位的应用场景,也就是,在第二阵列天线为蓝牙天线的情况下,在一实施例中,所述第一通路包括:
主蓝牙模块和与所述主蓝牙模块连接的从蓝牙模块;所述主蓝牙模块与所述数字信号模块连接;所述从蓝牙模块与所述第二阵列天线连接;其中,
所述从蓝牙模块用于采集所述第二阵列天线传输的蓝牙信号;所述主蓝牙模块用于从所述从蓝牙模块同步蓝牙信号并将蓝牙信号发送至蓝牙基站。
这里,第一通路由主蓝牙模块与从蓝牙模块通过数字信号连接构成,其中,从蓝牙模块与第二阵列天线,即蓝牙天线连接,用于采集蓝牙天线接收到的蓝牙信号,主蓝牙模块负责同步从蓝牙模块的蓝牙信号并将该蓝牙信号回传给蓝牙基站,完成数据上报,实现定位或者数据传输等业务功能。
参见图5从蓝牙模块的工作时序示例:
时段1:从蓝牙模块分时采集第二阵列天线中不同振子接收到的蓝牙信号,这里,蓝牙信号表征定位信息或广播信息。
时段2:从蓝牙模块与外部蓝牙终端建立链接。
时段3:从蓝牙模块接收外部蓝牙终端发送的蓝牙信号,这里,蓝牙信号表征来自外部蓝牙终端的点对点数据。
参见图6主蓝牙模块的工作时序示例:
时段1:主蓝牙模块与蓝牙基站建立链接。
时段2:主蓝牙模块向从蓝牙模块发送来自蓝牙基站的蓝牙信号,这里,蓝牙信号表征定位信息或广播信息。
时段3:主蓝牙模块向从蓝牙模块发送蓝牙信号,这里,蓝牙信号表征发送给外部蓝牙终端的点对点数据。
时段4:主蓝牙模块进行链损检测或系统升级。
图7示出了本申请应用实施例提供的室分基站RRU的内部电路示例图,参见图7,模块701为RRU中关于4G或5G信号的处理模块,模块702为RRU中增加的关于蓝牙信号的处理模块,基站天线与蓝牙天线共型,蓝牙天线接收到的蓝牙信号依次经由开关电路、从蓝牙模块、主蓝牙模块,由独立的GPIO端口汇入RRU的数字芯片。
实际应用时,部分蓝牙基站内置的蓝牙信标需要由电池供电,或者需要占用额外的电源资源,存在电池使用寿命的限制或者电池工作温度等环境等要求的限制。基中此,在一实施例中,所述室分基站还包括蓝牙信标。
这样,将蓝牙信档内置于室分基站中,与室分基站共享电源资源,有效地解决了蓝牙信标的电池寿命问题。
本申请实施例还提供了一种室分系统,该室分系统除了支持4G或5G通信,还集成了其他频段的网络覆盖。
图8是本申请应用实施例提供的室分系统的结构示意图,该室分系统集成了蓝牙5.1的定位功能。
在本申请的各种实施例中,对室分天线采用将不同频率范围的阵列天线进行共型设计,阵列天线的振子共面,如此,可以将蓝牙基站、WiFi 6路由器等产品的阵列天线与产品分离并设置于使用此类室分天线的室分基站中,使得室分基站同时支持不同频段的网络覆盖,降低了蓝牙基站、WiFi 6路由器等产品的安装成本。
需要说明的是:“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
另外,本申请实施例所记载的技术方案之间,在不冲突的情况下,可以任意组合。
以上所述,仅为本申请的较佳实施例而已,并非用于限定本申请的保护范围。
Claims (12)
1.一种室分天线,其特征在于,所述室分天线包括工作在第一频率范围的第一阵列天线和工作在第二频率范围的第二阵列天线;所述第一阵列天线和所述第二阵列天线共面。
2.根据权利要求1所述的室分天线,其特征在于,所述第一阵列天线的第一振子间距大于所述第二阵列天线的第二振子间距。
3.根据权利要求1所述的室分天线,其特征在于,所述第一阵列天线使用+45°极化的半波振子,且所述第二阵列天线使用-45°极化的半波振子;或者,
所述第一阵列天线使用-45°极化的半波振子,且所述第二阵列天线使用+45°极化的半波振子。
4.根据权利要求1所述的室分天线,其特征在于,所述第一阵列天线使用极化方向为水平面的三极化锥形振子;所述第二阵列天线使用+45°极化的半波振子和-45°极化的半波振子。
5.根据权利要求1至4任一项所述的室分天线,其特征在于,所述第一阵列天线为4G天线或5G天线;所述第二阵列天线包括蓝牙天线或WiFi天线。
6.一种室分基站,其特征在于,所述室分基站使用如权利要求1至5任一项所述的室分天线。
7.根据权利要求6所述的室分基站,其特征在于,所述第一阵列天线为4G天线或5G天线;所述第二阵列天线包括蓝牙天线或WiFi天线;
所述室分基站的射频拉远单元RRU还包括第一通路;所述第一通路的一端连接所述第二阵列天线,另一端连接所述RRU的数字信号模块。
8.根据权利要求7所述的室分基站,其特征在于,所述第一通路与所述数字信号模块之间通过独立的通用输入与输出GPIO端口连接。
9.根据权利要求7所述的室分基站,其特征在于,所述第一通路与所述第二阵列天线之间通过开关电路连接;其中,
通过控制所述开关电路,周期性采集所述第二阵列天线中每个振子传输的信号。
10.根据权利要求6至9任一项所述的室分基站,其特征在于,所述第二阵列天线为蓝牙天线;所述第一通路包括:
主蓝牙模块和与所述主蓝牙模块连接的从蓝牙模块;所述主蓝牙模块与所述数字信号模块连接;所述从蓝牙模块与所述第二阵列天线连接;其中,
所述从蓝牙模块用于采集所述第二阵列天线传输的蓝牙信号;所述主蓝牙模块用于从所述从蓝牙模块同步蓝牙信号并将蓝牙信号发送至蓝牙基站。
11.根据权利要求9所述的室分基站,其特征在于,所述室分基站还包括蓝牙信标。
12.一种室分系统,其特征在于,所述室分系统包括如权利要求6至11任一项所述的室分基站。
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