CN208257805U - 一种aau及基站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种AAU及基站，包括：N个射频通道以及与所述N个射频通道连接的天线振子；每个射频通道设置有：在信号发射方向上依次连接的数模转换器DAC、发射单元、第一电调移相单元以及信号发射功率放大器PA，所述第一电调移相单元和所述信号发射PA之间通过开关单元选择性连接；在信号接收方向上依次连接的信号接收PA、第二电调移相单元、接收单元以及模数转换器ADC，所述第二电调移相单元和信号接收PA之间通过所述开关单元选择性连接；所述信号发射PA和所述信号接收PA分别连接于天线复用单元，所述天线复用单元、滤波器以及所述天线振子依次连接。

Description

一种AAU及基站

技术领域

本实用新型属于无线领域，具体涉及一种AAU及基站。

背景技术

大规模多入多出(Massive Multiple-Input Multiple-Output，Massive MIMO)技术是5G的核心技术之一，利用多天线空分复用成倍地提升频谱效率，增强网络覆盖和系统容量。Massive MIMO使用的天线数量超过100个，高出传统基站一个数量级，因而可以在系统和终端之间传输更多独立的数据流，从而成倍地提升频谱效率和能源效率。天线数量的增加直接导致了信号处理方法的不同，引发了新的问题和挑战。

现有技术中的Massive MIMO基站一般采用全数字架构方案。以16通道MassiveMIMO基站为例，其有源天线单元(Active antenna unit，AAU)是由射频拉远单元(RadioRemote Unit，RRU)和无源天线构成，其支持天线远程电调功能的AUU的设备架构如图1所示。

其中，一根天线在垂直方向上共12个振子。16个射频通道在与数字中频连接，16个射频通道与16个无线通道中间连接有校准网络和移相网络。在每个射频通道中，数模转换器(Digital to Analog Converter，DAC)与发射通道连接，发射通道与功率放大器(PowerAmplifiers，PA)连接，模数转换器(Analog to Digital Converter，ADC)与接收通道连接，接收通道与低噪声放大器(Low Noise Amplifiers，LNA)连接，PA和LNA连接于天线复用单元，天线复用单元与滤波器连接。

但现有技术的AUU设备架构中，从功率放大器到天线通道的馈线较长，损耗较大，移相网络的插损较大。

实用新型内容

本申请实施例提供一种AAU，包括：

N个射频通道以及与所述N个射频通道连接的天线振子，N为大于或等于1的整数；

每个射频通道设置有：

在信号发射方向上依次连接的数模转换器DAC、发射单元、第一电调移相单元以及信号发射功率放大器PA，所述第一电调移相单元和所述信号发射PA之间通过开关单元选择性连接；

在信号接收方向上依次连接的信号接收PA、第二电调移相单元、接收单元以及模数转换器ADC，所述第二电调移相单元和信号接收PA之间通过所述开关单元选择性连接；

所述信号发射PA和所述信号接收PA分别连接于天线复用单元，所述天线复用单元、滤波器以及所述天线振子依次连接。

可选地，所述信号发射PA和所述信号接收PA分别为M个，M为大于或等于1的整数，所述开关单元包括第一开关矩阵和第二开关矩阵；

所述第一电调移相单元通过所述第一开关矩阵与所述M个信号发射PA中的全部或部分连接，所述第二电调移相单元通过所述第二开关矩阵与所述M个信号接收PA中的全部或部分连接。

可选地，还包括通道内校准单元，所述通道内校准单元连接于所述滤波器与所述天线振子之间。

可选地，还包括通道间校准单元，所述通道间校准单元连接于所述N个射频通道与所述天线振子之间。

可选地，所述射频通道有16个。

本申请实施例还提供一种基站，包括：至少一个上述的AAU。

可选地，所述AAU的数量为2，所述两个AAU以垂直排列放置或水平排列放置。

本申请实施例提供的上述AAU中，由于每个射频通道的信号发射方向上依次连接的数模转换器DAC、发射单元、第一电调移相单元以及信号发射功率放大器PA，所述第一电调移相单元和所述信号发射PA之间通过开关单元选择性连接；在信号接收方向上依次连接的信号接收PA、第二电调移相单元、接收单元以及模数转换器ADC，所述第二电调移相单元和信号接收PA之间通过所述开关单元选择性连接；所述信号发射PA和所述信号接收PA分别连接于天线复用单元，所述天线复用单元、滤波器以及所述天线振子依次连接，因此通过将PA到天线振子的馈线长度变短，达到降低馈线损耗的目的，通过将电调移相单元从PA后移到PA前，达到减少电调移相单元插损的目的。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种示意图；

图2为本申请实施例提供的一种AUU结构图；

图3a和图3b为本申请实施例提供的结构示意图；

图4a和图4b为本申请实施例提供的基站结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种示意图。

具体实施方式

Massive MIMO技术具有系统容量大，基站发射功率低，射频模块可移植性强，射频器件成本低等特点。若基站对下行信道状态信息(Channel State Information，CSI)已知，基于Massive MIMO技术，在实际系统使基站能通过上行导频估计获得下行信道CSI。因此时分双工(Time Division Duplexing，TDD)系统被认为更易于Massive MIMO技术的实现和应用。为了表述方便，若非特殊说明，后文中的系统均表示TDD系统。

下面对本申请实施例中涉及的有源天线单元AAU进行简单介绍。天线将射频单元与天线单元融为一体，包括多个收发模块和天线阵元。天线可采用多个天线单元排列放置的架构，一个天线单元中集成有收发模块和天线阵元，比如，可将两个或两个以上射频拉远单元与天线阵元集成在一个天线单元中，该天线单元可称为有源天线单元。

对于TDD系统，由于收发共用同一个传播信道(频率相同)，理论上可认为上行传播信道等于下行传播信道，即上行信道和下行信道具有互易性。正因如此，TDD系统中的发射端(比如基站)可利用用户发送的上行导频信号检测出上行信道进而得到下行信道。在物理实现上，每根天线的射频通道需要两套电路来分别完成信号的发送和接收。由于硬件方面的工艺误差，加上放大器的非线性失真，很难实现射频通道的两套电路具有完全一样的特性。另外，每个射频通道的电路的特征响应也随着环境(如温度，湿度等)和时间的变化而变化，导致了信道的互易性受损。

本申请实施例所提供的一种AAU及基站可以有效减少损耗。

下面具体介绍本申请的各种非限制性实施方式。

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。附图中各部件的形状和大小不反应真实比例，目的只是示意说明本申请内容。

本申请实施例提供的一种AAU，如图2所示，AAU包括：

N个射频通道以及与所述N个射频通道连接的天线振子，N为大于或等于1的整数。

每个射频通道设置有：在信号发射方向上依次连接的数模转换器DAC、发射单元、第一电调移相单元以及信号发射功率放大器PA，所述第一电调移相单元和所述信号发射PA之间通过开关单元选择性连接；在信号接收方向上依次连接的信号接收PA、第二电调移相单元、接收单元以及模数转换器ADC，所述第二电调移相单元和信号接收PA之间通过所述开关单元选择性连接；所述信号发射PA和所述信号接收PA分别连接于天线复用单元，所述天线复用单元、滤波器以及所述天线振子依次连接。

可选地，所述信号发射PA和所述信号接收PA分别为M个，M为大于或等于1的整数，所述开关单元包括第一开关矩阵和第二开关矩阵；所述第一电调移相单元通过所述第一开关矩阵与所述M个信号发射PA中的全部或部分连接，所述第二电调移相单元通过所述第二开关矩阵与所述M个信号接收PA中的全部或部分连接。图2示出了以M的取值为2为例对本申请实施例提供的AAU进行说明。具体实施时，其他M取值的AAU均在本申请的保护范围内，具体根据实际使用情况进行选择，在此不作具体限定。

其中，所述天线复用单元可以是环形器与所述开关的结合，所述开关的一端与所述环形器的接收通路连接，如图3a所示；也可以仅由开关组成，如图3b所示；天线复用单元实现发射单元和接收单元共用天线的功能。

可选地，所述AAU还包括通道内校准单元，所述通道内校准单元连接于所述滤波器与所述天线振子之间。通道内校准网络完成每个射频通道内的校准。图2示出的天线振子的数量仅为示例，具体实施时，可根据实际使用情况进行选择，在此不作具体限定。

可选地，所述AAU还包括通道间校准单元，所述通道间校准单元连接于所述N个射频通道与所述天线振子之间。通道间校准网络完成不同射频通道间的校准。

上述通道内校准单元和通道间校准单元均可实现TDD系统中发射单元和接收单元间的校准。

可选地，所述射频通道有16个。

在数字中频应用中，ADC和DAC的性能有相应的要求，主要包括采样速率和采样精度。为了保证宽带信号传输不失真，采样率和采样精度保证信号尽量的减少失真，保证动态范围。发射单元完成射频信号发射相关功能，接收单元完成射频信号接收相关功能。

电调移相单元是为了提高通信系统的信号收发性能，本申请实施例中，通过将电调移相单元分开，例如，本申请实施例中可以设置2个独立的电调移相单元，以此保证不同通道的信号收发性能。电调移相单元可独立调整每个通道的相位，以支持远程电调功能，以及每通道内对不同子通道进行校准时，调整每个子通道的相位。

可选地，开关单元是开关矩阵。开关矩阵的目的是控制电路的开启与闭合。自动测试设备中的信号开关系统通常由两个或多个开关矩阵组成，按照各种接口标准相互连接，得以灵活切换。构成开关组件/系统的开关类型主要有以下几种：干簧管继电器、水银继电器、电磁继电器、场效应管开关。例如4×4矩阵开关与4个10选1多路开关级联而组成的4×40的混合开关系统结构，可以有效地扩展矩阵开关的输入/输出通道数，缺点是此结构无法实现完全的4×40通道间任意切换，例如当通道A已连接到通道0时，B、C、D等通道都无法与此多路开关模块中的通道1～9相连接。该混合开关结构是一种经济考虑的开关通道扩展方案，可以根据检测/激励信号的不同时序要求进行分组，实现测点组与测试仪器间的通道切换。

天线振子是天线上的元器件，具有导向和放大电磁波的作用，使天线接收到的电磁信号更强。天线振子是用导电性较好的金属制造的。振子有的是杆状的形状，也有的结构较复杂，一般是很多个振子平行排列在天线上。

需要说明的是，本申请实施例中以两个通信系统共通道为例对本申请实施例提供的AAU进行说明，具体实施时，两个以上的通信系统共通道的信号收发原理与两个通信系统共通道的信号收发原理相同，这里不再赘述。

基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种基站，该基站包括至少一个前述实施例描述的AAU。

图4a和图4b示例性地示出了本申请实施例提供的基站的结构示意图。该图4a示例性地示出了两个AAU(比如AAU0和AAU1)水平方式排列放置的有源天线架构，图4b示例性地示出了两个AAU(比如AAU0和AAU1)垂直方式排列放置的有源天线架构。AAU0与AAU1的结构类似。对于其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本申请限制。

本申请实施例还提供一种AAU，该AAU是以16个射频通道为例，图5示出了该实施例的结构，每个射频通道的结构是相似的。

综上所述，本申请实施例提供的上述AAU中，由于每个射频通道的信号发射方向上依次连接的数模转换器DAC、发射单元、第一电调移相单元以及信号发射功率放大器PA，所述第一电调移相单元和所述信号发射PA之间通过开关单元选择性连接；在信号接收方向上依次连接的信号接收PA、第二电调移相单元、接收单元以及模数转换器ADC，所述第二电调移相单元和信号接收PA之间通过所述开关单元选择性连接；所述信号发射PA和所述信号接收PA分别连接于天线复用单元，所述天线复用单元、滤波器以及所述天线振子依次连接，因此通过将PA到天线振子的馈线长度变短，达到降低馈线损耗的目的，通过将电调移相单元从PA后移到PA前，达到减少电调移相单元插损的目的。

本实用新型是参照根据本实用新型实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种有源天线单元AAU，其特征在于，所述AAU包括：

N个射频通道以及与所述N个射频通道连接的天线振子，N为大于或等于1的整数；

每个射频通道设置有：

在信号发射方向上依次连接的数模转换器DAC、发射单元、第一电调移相单元以及信号发射功率放大器PA，所述第一电调移相单元和所述信号发射PA之间通过开关单元选择性连接；

在信号接收方向上依次连接的信号接收PA、第二电调移相单元、接收单元以及模数转换器ADC，所述第二电调移相单元和信号接收PA之间通过所述开关单元选择性连接；

所述信号发射PA和所述信号接收PA分别连接于天线复用单元，所述天线复用单元、滤波器以及所述天线振子依次连接。

2.如权利要求1所述的AAU，其特征在于，所述信号发射PA和所述信号接收PA分别为M个，M为大于或等于1的整数，所述开关单元包括第一开关矩阵和第二开关矩阵；

所述第一电调移相单元通过所述第一开关矩阵与所述M个信号发射PA中的全部或部分连接，所述第二电调移相单元通过所述第二开关矩阵与所述M个信号接收PA中的全部或部分连接。

3.如权利要求1所述的AAU，其特征在于，还包括通道内校准单元，所述通道内校准单元连接于所述滤波器与所述天线振子之间。

4.如权利要求1所述的AAU，其特征在于，还包括通道间校准单元，所述通道间校准单元连接于所述N个射频通道与所述天线振子之间。

5.如权利要求1至4中任一项所述的AAU，其特征在于，所述射频通道有16个。

6.一种基站，其特征在于，包括：至少一个如权利要求1-4中任一项所述的AAU。

7.如权利要求6所述的基站，其特征在于，所述AAU的数量为2，所述两个AAU以垂直排列放置或水平排列放置。