RU2356142C1 - Transmitting-receiving antenna device for multichannel system of cellular communication - Google Patents

Transmitting-receiving antenna device for multichannel system of cellular communication Download PDF

Info

Publication number
RU2356142C1
RU2356142C1 RU2008105531/09A RU2008105531A RU2356142C1 RU 2356142 C1 RU2356142 C1 RU 2356142C1 RU 2008105531/09 A RU2008105531/09 A RU 2008105531/09A RU 2008105531 A RU2008105531 A RU 2008105531A RU 2356142 C1 RU2356142 C1 RU 2356142C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channel
power divider
transmitting
antenna array
emitters
Prior art date
Application number
RU2008105531/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Иванович Пономарев (RU)
Леонид Иванович Пономарев
Андрей Иванович Скородумов (RU)
Андрей Иванович Скородумов
Олег Васильевич Терёхин (RU)
Олег Васильевич Терёхин
Original Assignee
Союз участников рынка инфокоммуникационных услуг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Союз участников рынка инфокоммуникационных услуг filed Critical Союз участников рынка инфокоммуникационных услуг
Priority to RU2008105531/09A priority Critical patent/RU2356142C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2356142C1 publication Critical patent/RU2356142C1/en

Links

Images

Classifications

    • Y02B60/50

Abstract

FIELD: physics, radio.
SUBSTANCE: invention is related to the field of radio engineering and may be used in multichannel systems of cellular communication. Antenna device comprises transmitting antenna array from N radiators, N1 - channel power divider, inlet of which is inlet of device, receiving antenna array from M radiators and power divider, M inlets of which are connected accordingly to M radiators of receiving antenna array, and M1 outlets of power divider are accordingly device outlets. In order to achieve technical result, the first diagram-forming circuit is introduced, which forms N distributions at the outlet, which are own vectors of channel power matrix, N inlets of which are connected accordingly with outlets of N1 - channel power divider, which is arranged with controlled coefficient of division, N outlets of the first diagram-forming circuit are connected accordingly to N radiators of transmitting antenna array, power divider with M inlets and M1 outlets is arranged in the form of the second diagram-forming circuit, which transforms system of M1 own vectors of channel power matrix at the inlet from M radiators in system of M1 independent outlets.
EFFECT: increased safety of processed items with simultaneous simplification of design and reduction of power inputs.
5 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для осуществления приема и передачи информации в многоканальных системах сотовой связи.The invention relates to radio engineering and can be used to implement the reception and transmission of information in multi-channel cellular communication systems.

Для организации многоканальной (Multiple-Input-Multiple-Output (MIMO) системы сотовой связи (ССС) и для повышения ее эффективности необходимо выполнение, как минимум, двух условий: наличие многоканальной (многолучевой) радиотрассы и многоканальных радиопередающих и радиоприемных антенн.To organize a multi-channel (Multiple-Input-Multiple-Output (MIMO) cellular communication system (CCC) and to increase its efficiency, it is necessary to fulfill at least two conditions: the presence of a multi-channel (multi-beam) radio path and multi-channel radio transmitting and receiving antennas.

Известна [1] схема антенного устройства (АУ) MIMO ССС (фиг.1), состоящая из N передающих и М приемных излучателей, разделенных многоканальным (многолучевым) пространством и соединенных с выходом передающего устройства и входом приемного устройства соответствующими делителями мощности. Многоканальный режим обеспечивается или с помощью кодового или частотного разделения каналов. При этом каждый из каналов образуется любой из пар передающих и приемных излучателей.The known [1] diagram of the antenna device (AU) MIMO CCC (Fig. 1), consisting of N transmitting and M receiving emitters separated by a multi-channel (multipath) space and connected to the output of the transmitting device and the input of the receiving device by respective power dividers. Multichannel mode is provided either by code or frequency division multiplexing. In this case, each of the channels forms any of the pairs of transmitting and receiving emitters.

Известна также схема АУ ССС, в которой делитель мощности передающей антенной решетки (АР) имеет N' входов, а делитель мощности приемной АР - М' выходов (фиг.2), т.е. делителями мощности являются диаграммообразующие схемы (ДОС) [3, 4].There is also a known AU CCC scheme, in which the power divider of the transmitting antenna array (AR) has N 'inputs, and the power divider of the receiving AR is M' outputs (figure 2), i.e. power dividers are diagram-forming circuits (DOS) [3, 4].

В схеме на фиг.3, кроме кодового и частотного, возможно также пространственное разделение сигналов за счет формирования различных диаграмм направленности (ДН) для каждого из 1…N' и 1…М' входов.In the circuit of FIG. 3, in addition to code and frequency, spatial separation of signals is also possible due to the formation of different radiation patterns (ND) for each of 1 ... N 'and 1 ... M' inputs.

В известных устройствах ДОС в приемных и передающих АР выбираются из условия достаточной развязки между диаграммами направленности различных лучей в свободном пространстве, и не учитывают особенностей радиотрассы ([4], стр.217, [5], стр.474, 482). Поэтому такие многолучевые АР малоэффективны для MIMO ССС и применяются для повышения отношения сигнал/помеха на входе одноканальных ССС, а также для организации и оптимизации многосекторного режима базовых станций в одноканальных системах связи.In well-known DOS devices in receiving and transmitting ARs, they are selected from the condition of sufficient isolation between the radiation patterns of various beams in free space and do not take into account the features of the radio path ([4], p. 217, [5], p. 474, 482). Therefore, such multi-beam ARs are ineffective for MIMO CCC and are used to increase the signal-to-noise ratio at the input of single-channel CCC, as well as to organize and optimize the multi-sector mode of base stations in single-channel communication systems.

Известные устройства не обеспечивают возможность достижения максимальной спектральной эффективности по ряду причин, главными из которых являются невозможность увеличения количества независимых каналов М', максимальное значение которых определяется свойством радиотрассы, и невозможность обеспечения равного канального усиления в различных каналах.Known devices do not provide the ability to achieve maximum spectral efficiency for a number of reasons, the main of which are the inability to increase the number of independent channels M ', the maximum value of which is determined by the property of the radio path, and the inability to ensure equal channel gain in different channels.

Технической задачей изобретения является создание приемопередающего антенного устройства, обеспечивающего эффективную работу в многоканальных системах связи при максимальной спектральной эффективности, а также обеспечение равного усиления в каналах многоканальной системы связи.An object of the invention is the creation of a transceiver antenna device that provides efficient operation in multi-channel communication systems with maximum spectral efficiency, as well as providing equal gain in the channels of a multi-channel communication system.

Поставленная задача достигается в приемопередающем антенном устройстве для многоканальной системы сотовой связи, содержащем передающую антенную решетку из N излучателей, N1 - канальный делитель мощности, вход которого является входом устройства, приемную антенную решетку из М излучателей и делитель мощности, М входов которого подсоединены соответственно к М излучателям приемной антенной решетки, а М1 выходов делителя мощности являются соответственно выходами устройства, в которое согласно изобретению введена первая диаграммообразующая схема, формирующая на выходе N распределений, являющихся собственными векторами канальной энергетической матрицы, N1 входов которой соединены соответственно с выходами N1 - канального делителя мощности, который выполнен с регулируемым коэффициентом деления, N выходов первой диаграммообразующей схемы подсоединены соответственно к N излучателям передающей антенной решетки, делитель мощности с М входами и М1 выходами выполнен в виде второй диаграммообразующей схемы, преобразующей систему М' собственных векторов канальной энергетической матрицы на входе из М излучателей в систему М1 независимых выходов.The problem is achieved in a transceiver antenna device for a multi-channel cellular communication system containing a transmitting antenna array of N emitters, N 1 is a channel power divider, the input of which is the input of the device, a receiving antenna array of M emitters and a power divider, M inputs of which are connected respectively to M emitters of the receiving antenna array, and M 1 outputs of the power divider are respectively the outputs of the device into which, according to the invention, the first diagram-shaped the output circuit N forming the eigenvectors of the channel energy matrix, N 1 inputs of which are connected respectively to the outputs of N 1 - channel power divider, which is made with an adjustable division ratio, N outputs of the first diagram-forming circuit are connected respectively to N emitters of the transmitting antenna lattice, a power divider with M inputs and M 1 outputs is made in the form of a second diagram-forming circuit that converts the system M 'of eigenvectors of channel energy matrix at the input from M emitters to the system M 1 independent outputs.

При этом между передающей и приемной антенными решетками размещены выравниватели канального усиления, состоящие из приемной и передающей антенн с управляемыми диаграммами направленности, между которыми включен управляемый усилитель мощности.At the same time, channel gain equalizers are placed between the transmitting and receiving antenna arrays, consisting of the receiving and transmitting antennas with controlled radiation patterns, between which a controlled power amplifier is connected.

Кроме того, в каждом радиоканале установлены канальные отражатели, каждый из которых состоит из переотражающей антенной решетки, нагруженной на управляемый реактивный многополюсник, при этом переотражающие антенные решетки отражателей выполнены многолучевыми с переключаемыми диаграммами направленности, а управляемый реактивный многополюсник выполнен в виде регулируемого усилителя мощности.In addition, channel reflectors are installed in each radio channel, each of which consists of a re-reflecting antenna array loaded onto a controllable reactive multipole, while the re-reflecting reflector arrays of the reflectors are multi-beam with switchable radiation patterns, and the controllable reactive multipole is made in the form of an adjustable power amplifier.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1, 2 и 3 приведены структурные электрические схемы аналогов; на фиг.4 показаны зависимости спектральной эффективности от количества каналов системы связи; на фиг.5 - структурная электрическая схема приемопередающего антенного устройства для многоканальной системы сотовой связи; на фиг.6 - вариант реализации делителя 2 с регулируемым коэффициентом деления; на фиг.7 представлен вид диаграммы направленности передающих излучателей 1; на фиг.8 - структурная электрическая схема устройства с переотражателями на трассе; на фиг.9 - антенная решетка с переключаемыми диаграммами направленности; на фиг.10 - структурная электрическая схема устройства с выравнивателями каналов.The invention is illustrated by drawings. Figure 1, 2 and 3 shows the structural electrical circuits of analogues; figure 4 shows the dependence of spectral efficiency on the number of channels of the communication system; 5 is a structural electrical diagram of a transceiver antenna device for a multi-channel cellular communication system; 6 is an embodiment of a divider 2 with an adjustable division ratio; figure 7 presents a view of the radiation pattern of the transmitting emitters 1; on Fig - structural electrical diagram of a device with re-reflectors on the track; figure 9 - antenna array with switchable radiation patterns; figure 10 is a structural electrical diagram of a device with equalizers of channels.

Приемопередающее антенное устройство для многоканальной системы сотовой связи (фиг.5) содержит передающую антенную решетку 1 из N излучателей, N1 - канальный делитель мощности 2, вход которого является входом устройства, приемную антенную решетку 3 из М излучателей и делитель мощности 4, М входов которого подсоединены соответственно к М излучателям приемной антенной решетки 1, а М1 выходов делителя мощности 4 являются соответственно выходами устройства, первую диаграммообразующую схему 5, формирующую на выходе N распределений, являющихся собственными векторами канальной энергетической матрицы, N1 входов которой соединены соответственно с выходами N1 - канального делителя мощности 2, который выполнен с регулируемым коэффициентом деления, N выходов первой диаграммообразующей схемы 5 подсоединены соответственно к N излучателям передающей антенной решетки 1, делитель мощности 4 с М входами и М1 выходами выполнен в виде второй диаграммообразующей схемы, преобразующей систему М' собственных векторов канальной энергетической матрицы на входе из М излучателей в систему М1 независимых выходов.The transceiver antenna device for a multi-channel cellular communication system (Fig. 5) comprises a transmitting antenna array 1 of N emitters, N 1 a channel power divider 2, the input of which is the input of the device, a receiving antenna array 3 of M emitters and a power divider 4, M inputs which are connected respectively to M emitters of the receiving antenna array 1, and M 1 outputs of the power divider 4 are respectively the outputs of the device, the first diagram-forming circuit 5, forming at the output of N distributions, which are with the natural vectors of the channel energy matrix, N 1 inputs of which are connected respectively to the outputs of N 1 - channel power divider 2, which is made with an adjustable division ratio, N outputs of the first diagram-forming circuit 5 are connected respectively to N emitters of the transmitting antenna array 1, the power divider 4 with M M inputs and one output is formed as a second beamforming circuit transforming system M 'eigenvectors of the channel matrix at the input of energy from the emitters in the M 1 M independent s outputs.

Между передающей и приемной антенными решетками 1, 3 (фиг.10) размещены выравниватели канального усиления 6, состоящие из последовательно соединенных приемной и передающей антенн 7 и 8 с управляемыми диаграммами направленности, между которыми включен управляемый усилитель мощности 9.Between the transmitting and receiving antenna arrays 1, 3 (Fig. 10) are placed channel gain equalizers 6, consisting of series-connected receiving and transmitting antennas 7 and 8 with controlled radiation patterns, between which a controlled power amplifier 9 is connected.

В радиоканале установлены Q канальных отражателей 10, каждый из которых состоит из переотражающей антенной решетки 11, нагруженной на управляемый реактивный многополюсник 12, при этом переотражающие антенные решетки 11 отражателей выполнены многолучевыми с переключаемыми диаграммами направленности, а управляемый реактивный многополюсник 12 выполнен в виде регулируемого усилителя мощности.Q channel reflectors 10 are installed in the radio channel, each of which consists of a re-reflecting antenna array 11 loaded on a controllable reactive multipole 12, while the re-reflecting antenna arrays 11 of the reflectors are multipath with switchable radiation patterns, and the controllable reactive multipole 12 is made in the form of an adjustable power amplifier .

Спектральная эффективность (СЭ) СM' является важнейшим параметром ССС. При организации М' независимых и одинаковых (по величине канальных усилений |µi|2 (|µi|2=|µ1|2, i=1…N)) каналов СЭ ССС достигает максимума, равногоSpectral efficiency (SE) With M ' is the most important parameter of the CCC. When organizing M 'independent and identical (in terms of channel amplifications | µ i | 2 (| µ i | 2 = | µ 1 | 2 , i = 1 ... N)) channels, the SC SCC reaches a maximum equal to

Figure 00000001
Figure 00000001

где ρ=Рс(А)/Рш(В) - отношение сигнал/помеха на входе m-ой приемной антенны, расположенной в точке В, при мощности излучения передающей антенны Рс(А) (А - точка расположения передающей антенны).where ρ = Pc (A) / Psh (B) is the signal-to-noise ratio at the input of the m-th receiving antenna located at point B with the radiation power of the transmitting antenna Pc (A) (A is the location point of the transmitting antenna).

Наибольший потенциальный выигрыш MIMO систем γ при существовании М' равнозначных по величине |µi|2 (|µi|2=|µ1|2, i=1…N) каналов по сравнению с одноканальной трассой определяется соотношениемThe greatest potential gain of MIMO systems γ in the presence of M 'is equivalent in magnitude | µ i | 2 (| µ i | 2 = | µ 1 | 2 , i = 1 ... N) channels compared to a single-channel path is determined by the ratio

Figure 00000002
Figure 00000002

Зависимость γмакс от количества каналов М' показана на фиг.4 для различных значений ρ|µ1|2. Как видно, γмакс растет как при увеличении количества каналов М', так и при увеличении значений ρ|µ1|2. Для неравнозначных каналов можно показать, что максимальная СЭ определяется соотношениемThe dependence of γ max on the number of channels M 'is shown in Fig. 4 for various values of ρ | μ 1 | 2 . As can be seen, γ max grows both with an increase in the number of channels M 'and with an increase in ρ | μ 1 | 2 . For unequal channels, it can be shown that the maximum SC is determined by the relation

Figure 00000003
Figure 00000003

и достигается при обеспечении мощности

Figure 00000004
, поступающей от передатчика на вход m канала в соответствии с закономand achieved by providing power
Figure 00000004
coming from the transmitter to the input of the channel m in accordance with the law

Figure 00000005
Figure 00000005

Численное моделирование соотношений (3)-(4) показывает, что, если каналы не равнозначны по величине |µi|2, то выигрыш в СЭ γ быстро уменьшается и стремится к единице по мере возрастания различия между величинами |µi|2.Numerical modeling of relations (3) - (4) shows that if the channels are not equivalent in magnitude | µ i | 2 , then the gain in the solar cell γ decreases rapidly and tends to unity as the difference between the values of | μ i | 2 .

Из соотношений (1)-(3) следует, что основными направлениями повышения СЭ ССС являются:From the relations (1) - (3) it follows that the main directions of increasing the SS of the SS are:

- обеспечение оптимальной многоканальной работы на многолучевой радиотрассе ССС;- ensuring optimal multi-channel operation on the CCM multi-path radio path;

- увеличение количества независимых каналов радиотрассы;- an increase in the number of independent channels of the radio path;

- выравнивание канального усиления в многоканальных радиотрассах;- equalization of channel gain in multi-channel radio paths;

- повышение энергетики (величины ρ|µi|2) каждого i-го канала.- increase in energy (values ρ | µ i | 2 ) of each i-th channel.

Для реализации перечисленных условий повышения СЭ предлагается следующее.To implement the above conditions for increasing SE, the following is proposed.

При наличии многоканальной (многолучевой) радиотрассы необходимо создать в N-передающих излучателях N1 независимых амплитудно-фазовых распределений, каждое из которых соответствует структуре собственного вектора Tm'〉 энергетической канальной матрицы W, определяемого соотношениямиIn the presence of a multichannel (multipath) radio path, it is necessary to create independent amplitude-phase distributions in N-transmitting emitters N 1 , each of which corresponds to the structure of the eigenvector T m ' 〉 of the energy channel matrix W, defined by the relations

Figure 00000006
Figure 00000006

где Т - матрица ортонормированных векторов матрицы W.where T is the matrix of orthonormal vectors of the matrix W.

Соответственно энергетическая канальная матрица W определяется выражением W=Н*tН, где Н - полевая канальная матрица, определяемая с учетом характеристик радиотрассы, типа АР и взаимодействия излучателей в АР.Accordingly, the energy channel matrix W is determined by the expression W = H * t H, where H is the field channel matrix, determined taking into account the characteristics of the radio path, type of AR, and the interaction of emitters in the AR.

Для создания N1 собственных распределений на входе передающей АР в тракт передающей АР служит управляемый делитель мощности 2 и диаграммообразующая схема (ДОС) 5 (фиг.4), N выходов которой подключены соответственно к N передающим излучателям 1, а на N1 ее входов от передатчика через управляемый делитель мощности 2 подается сигнал, мощность которого определяется соотношением (4).To create N 1 own distributions at the input of the transmitting AR into the path of the transmitting AR, use a controlled power divider 2 and a diagram-forming circuit (DOS) 5 (Fig. 4), N outputs of which are connected respectively to N transmitting emitters 1, and to N 1 of its inputs from the transmitter through a controlled power divider 2, a signal is supplied, the power of which is determined by the ratio (4).

Управлять мощностью деления в делителе 2 необходимо по следующей причине. Как показывает анализ свойств многоканальных радиотрасс, величины канального усиления |µi|2 многих каналов существенно зависят от взаимного расположения точек А и В, т.е. координат передатчика и приемника (абонента). Поэтому при работе с различными абонентами и при движении одного из абонентов величина |µi|2 может быстро меняться, и в соответствии с выражением (4) необходимо менять оптимальное распределение мощности, передаваемой в каждый канал.The division power in divider 2 must be controlled for the following reason. As the analysis of the properties of multi-channel radio paths shows, the channel amplification values | µ i | 2 of many channels substantially depend on the relative positions of points A and B, i.e. coordinates of the transmitter and receiver (subscriber). Therefore, when working with various subscribers and when moving one of the subscribers, the value | µ i | 2 can change rapidly, and in accordance with expression (4), it is necessary to change the optimal distribution of power transmitted to each channel.

ДОС 5 передающего тракта отличается от широко используемой ДОС в многолучевых АР, т.к. структура векторов возбуждения на входе излучателей в MIMO ССС должна удовлетворять соотношению (4), учитывающему свойства радиотрасс, в то время как для «обычных» многолучевых АР параметры радиотрассы никак не учитываются при формировании многолучевых ДН.DOS 5 of the transmission path differs from the widely used DOS in multipath ARs, as the structure of the excitation vectors at the input of the emitters in the MIMO CCC must satisfy relation (4), which takes into account the properties of radio paths, while for “ordinary” multipath ARs, the parameters of the radio path are not taken into account in the formation of multipath radiation paths.

Для разделения каналов в приемном тракте служит диаграммообразующая схема (ДОС) 4 приемной антенны (фиг.4), осуществляющая преобразование каждого m=1…М' собственного вектора падающего поля на один из М выходов этой ДОС. Аналогично, как для ДОС 5 передающей антенны, приемная ДОС 4 отличается от широко используемой ДОС в многолучевых АР, т.к. структура векторов возбуждения на излучателях приемной АР должна удовлетворять соотношению (4), учитывающему свойства радиотрассы.To separate the channels in the receiving path is a diagram-forming circuit (DOS) 4 of the receiving antenna (figure 4), which converts each m = 1 ... M 'of the eigenvector of the incident field to one of the M outputs of this DOS. Similarly, as for DOS 5 of the transmitting antenna, the receiving DOS 4 differs from the widely used DOS in multipath ARs, because the structure of the excitation vectors on the emitters of the receiving AR must satisfy relation (4), taking into account the properties of the radio path.

Так, например, для MIMO ССС с двухлучевой трассой, образованной из-за дифракции на зданиях, и с двумя передающими (N=2) и двумя приемными (М=2) излучателями собственные возбуждения на входах передающих и приемных излучателей пропорциональны синфазным (1,1)t и противофазным (1,-1)t векторам. ДОС 4 и 5 приемной и передающей АР имеет вид суммарно-разностного делителя со стороны входов. На фиг.6 изображен один из вариантов такого делителя, состоящего из 3 дБ направленного ответвителя и фиксированного фазовращателя на 90°. Двухлучевая ДН передающей и приемной антенн описывается при этом соотношениямиSo, for example, for MIMO CCCs with a two-beam path formed due to diffraction by buildings, and with two transmitting (N = 2) and two receiving (M = 2) emitters, the self-excitations at the inputs of the transmitting and receiving emitters are proportional to in-phase (1, 1) t and antiphase (1, -1) t vectors. DOS 4 and 5 of the receiving and transmitting AR looks like a sum-difference divider from the inputs. Figure 6 shows one of the options for such a divider, consisting of 3 dB directional coupler and a fixed phase shifter 90 °. The two-beam beam of the transmitting and receiving antennas is described in this case by the relations

Figure 00000007
Figure 00000007

соответственно для синфазного и противофазного каналов.respectively for in-phase and antiphase channels.

Вид этих ДН представлен на фиг.7. При формировании таких ДН на передачу и прием по СЭ ССС увеличивается в соответствии с соотношениями (1)-(2) почти до 3 дБ при ρ|µ1|2≥30 дБ по сравнению с однолучевой трассой. Отметим, что вариант двухлучевой АР в свободном пространстве и ее ДН показаны в [5, рис.19.11] и принципиально отличаются от ДОС и ДН, показанных на фиг.5 и фиг.6.The view of these DNs is shown in Fig.7. When such MDs are formed for transmission and reception by SC, the CCC increases in accordance with relations (1) - (2) to almost 3 dB at ρ | µ 1 | 2 ≥30 dB compared to single path. Note that the option of a two-beam AR in free space and its DNs are shown in [5, Fig. 19.11] and fundamentally differ from DOS and DNs shown in Fig. 5 and Fig. 6.

Для однородных (немноголучевых) или малоканальных трасс увеличения СЭ можно добиться с помощью искусственного увеличения многоканальности (многолучевости) путем постановки на трассе Q дополнительных переотражателей 10 (фиг.8). Каждый переотражатель 10 представляет систему излучателей 11, нагруженных на реактивный управляемый многополюсник 12. В частном случае антеннами переотражателей являются многолучевые АР с переключаемыми ДН (фиг.9). Использование управляемых многополюсников позволяет сформировать два луча на прием и передачу с разными направлениями максимумов ДН.For homogeneous (few-beam) or low-channel paths, an increase in SE can be achieved by artificially increasing multichannel (multipath) by setting additional re-reflectors 10 on the path Q (Fig. 8). Each reflector 10 represents a system of emitters 11 loaded on a reactive controlled multipole 12. In the particular case, the antennas of the reflectors are multipath ARs with switched DNs (Fig. 9). The use of controlled multipoles makes it possible to form two beams for reception and transmission with different directions of maximums of the beam.

Для выравнивания канального усиления в точках приема в многоканальных трассах на трассе устанавливаются канальные выравниватели, состоящие из приемной и передающей антенн 7, 8, соединенных фидерным трактом и усилителем мощности 9 в этом тракте с регулируемым коэффициентом усиления (фиг.10). Усилители мощности могут располагаться и в реактивных многополюсниках дополнительных переотражателей.To align the channel gain at the receiving points in multi-channel paths, channel equalizers are installed on the path, consisting of a receiving and transmitting antenna 7, 8 connected by a feeder path and a power amplifier 9 in this path with an adjustable gain (Fig. 10). Power amplifiers can also be located in reactive multipoles of additional reflectors.

При использовании М' выравнивателей 6 (по числу независимых каналов) с регулируемыми коэффициентами усиления и управляемыми ДН возможно полное выравнивание канальных коэффициентов усиления и получение выигрыша в СЭ в соответствии с выражением (2). Применение усилителей мощности 9 в канальных выравнивателях позволяет к тому же повысить величину ρ|µi|2, что в соответствии с (2) также приводит к увеличению СЭ ССС без увеличения мощности основного передающего устройства. Последнее обстоятельство положительно влияет на экологическую безопасность и уменьшение уровня взаимных помех.When using M 'equalizers 6 (according to the number of independent channels) with adjustable gain and controlled gain, it is possible to completely equalize the channel gain and gain in the SC in accordance with expression (2). The use of power amplifiers 9 in channel equalizers can also increase the value of ρ | µ i | 2 , which, in accordance with (2), also leads to an increase in the SC of the CCC without increasing the power of the main transmitting device. The latter circumstance has a positive effect on environmental safety and reducing the level of mutual interference.

При выборе ДН в канальных переотражателях и выравнивателях из условия максимальной развязки с полем сигнала, передаваемого по другим каналам, достигается максимальная эффективность выравнивателей, а именно при заданной верхней границе коэффициента усиления усилителя, расположенного в выравнивателе, обеспечивается максимально равное канальное усиление на всех каналах, а следовательно, и максимальная СЭ ССС.When choosing a beam in channel reflectors and equalizers from the condition of maximum isolation with the field of the signal transmitted through other channels, the maximum efficiency of equalizers is achieved, namely, with a given upper limit of the gain of the amplifier located in the equalizer, the maximum equal channel gain on all channels is ensured, and therefore, the maximum SC of the CCC.

Источники информацииInformation sources

1. David Gesbert, Mansoor Shaft; Da-shau Shiu, Peter J.Shith, Ayman Naguib. From Theory to Practice: An Overview of MIMO Space-Time Coded Wireless System, IEEE Journal on selected areas in communications, vol.21, no. 3, April, 2003, p.281-302.1. David Gesbert, Mansoor Shaft; Da-shau Shiu, Peter J. Shith, Ayman Naguib. From Theory to Practice: An Overview of MIMO Space-Time Coded Wireless System, IEEE Journal on selected areas in communications, vol. 21, no. 3, April 2003, p. 281-302.

2. Wei Zhang, Xiang-Gen Xia, Khaled Ben Letaief. Space-Time/Frequency Coding for MIMO-OFDM in Next Generation Broadband, IEEE Wireless Communications Magazine, June, 2007.2. Wei Zhang, Xiang-Gen Xia, Khaled Ben Letaief. Space-Time / Frequency Coding for MIMO-OFDM in Next Generation Broadband, IEEE Wireless Communications Magazine, June, 2007.

3. V.Zaharov, F.Casco, O.Amin. Smart antenna base station beamformer for mobile communications, journal of radioelectronics, №11, 2000.3. V. Zaharov, F. Casco, O. Amine. Smart antenna base station beamformer for mobile communications, journal of radioelectronics, No. 11, 2000.

4. Ю.А.Громаков, О.О.Василенко. Цифровые и антенные решетки для систем сотовой подвижной связи. Стр.132-219 в книге «Активные фазированные антенные решетки» под ред. Д.И.Воскресенского, А.И.Канащенкова. М.: Радиотехника, 2004 г., 488 с.4. Yu.A. Gromakov, O. O. Vasilenko. Digital and antenna arrays for cellular mobile communication systems. Pages 132-219 in the book "Active phased antenna arrays", ed. D.I. Voskresensky, A.I. Kanaschenkova. M .: Radio engineering, 2004, 488 p.

5. Воскресенский Д.И., Гостюхин В.Л., Максимов В.М., Пономарев Л.И. Антенны и устройства СВЧ, М.: МАИ, 1999 г., 527 с.5. Voskresensky D. I., Gostyukhin V. L., Maksimov V. M., Ponomarev L. I. Microwave antennas and devices, M .: MAI, 1999, 527 p.

Claims (5)

1. Приемопередающее антенное устройство для многоканальной системы сотовой связи, содержащее передающую антенную решетку из N излучателей, N1 - канальный делитель мощности, вход которого является входом устройства, приемную антенную решетку из М излучателей и делитель мощности, М входов которого подсоединены соответственно к М излучателям приемной антенной решетки, а М1 выходов делителя мощности являются соответственно выходами устройства, отличающееся тем, что введена первая диаграммо-образующая схема, формирующая на выходе N распределений, являющихся собственными векторами канальной энергетической матрицы, N1 входов которой соединены соответственно с выходами N1-канального делителя мощности, который выполнен с регулируемым коэффициентом деления, N выходов первой диаграммо-образующей схемы подсоединены соответственно к N излучателям передающей антенной решетки, делитель мощности с М входами и М1 выходами выполнен в виде второй диаграммо-образующей схемы, преобразующей систему М1 собственных векторов канальной энергетической матрицы на входе из М излучателей в систему М1 независимых выходов.1. Transceiver antenna device for a multi-channel cellular communication system, comprising a transmitting antenna array of N emitters, N 1 is a channel power divider, the input of which is the input of the device, a receiving antenna array of M emitters and a power divider, M inputs of which are connected respectively to M emitters receiving antenna array, and M 1 the outputs of the power divider are respectively the outputs of the device, characterized in that the first diagram-forming circuit is introduced, forming at the output of the N distribution lines, which are eigenvectors of the channel energy matrix, N 1 inputs of which are connected respectively to the outputs of the N 1- channel power divider, which is made with an adjustable division factor, N outputs of the first diagram-forming circuit are connected respectively to N emitters of the transmitting antenna array, the power divider with M inputs and M 1 outputs made in the form of a second diagram-forming circuit, converting a system of M 1 eigenvectors of the channel energy matrix at the input from M emitters to Stem M 1 independent outputs. 2. Приемопередающее антенное устройство по п.1, отличающееся тем, что между передающей и приемной антенными решетками размещены выравниватели канального усиления, состоящие из приемной и передающей антенн с управляемыми диаграммами направленности, между которыми включен управляемый усилитель мощности.2. The transceiver antenna device according to claim 1, characterized in that between the transmitting and receiving antenna arrays are placed channel gain equalizers, consisting of a receiving and transmitting antenna with controlled radiation patterns, between which a controlled power amplifier is connected. 3. Приемопередающее антенное устройство по п.1, отличающееся тем, что в каждом радиоканале установлены канальные отражатели, каждый из которых состоит из переотражающей антенной решетки, нагруженной на управляемый реактивный многополюсник.3. The transceiver antenna device according to claim 1, characterized in that channel reflectors are installed in each radio channel, each of which consists of a re-reflecting antenna array loaded onto a controllable reactive multipole. 4. Приемопередающее антенное устройство по п.3, отличающееся тем, что переотражающие антенные решетки выполнены многолучевыми с переключаемыми диаграммами направленности.4. The transceiver antenna device according to claim 3, characterized in that the reflective antenna arrays are multi-beam with switchable radiation patterns. 5. Приемопередающее антенное устройство по п.3, отличающееся тем, что управляемый реактивный многополюсник выполнен в виде регулируемого усилителя мощности. 5. The transceiver antenna device according to claim 3, characterized in that the controllable reactive multipole is made in the form of an adjustable power amplifier.
RU2008105531/09A 2008-02-18 2008-02-18 Transmitting-receiving antenna device for multichannel system of cellular communication RU2356142C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008105531/09A RU2356142C1 (en) 2008-02-18 2008-02-18 Transmitting-receiving antenna device for multichannel system of cellular communication

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008105531/09A RU2356142C1 (en) 2008-02-18 2008-02-18 Transmitting-receiving antenna device for multichannel system of cellular communication

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2356142C1 true RU2356142C1 (en) 2009-05-20

Family

ID=41021859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008105531/09A RU2356142C1 (en) 2008-02-18 2008-02-18 Transmitting-receiving antenna device for multichannel system of cellular communication

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2356142C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2447587C1 (en) * 2009-09-29 2012-04-10 Сони Корпорейшн Radio communication system, device and method
RU2450455C1 (en) * 2009-09-29 2012-05-10 Сони Корпорейшн Wireless data transmission system, wireless communication device and wireless data transmission method
RU2458437C1 (en) * 2011-05-11 2012-08-10 Государственное унитарное предприятие города Москвы Научно-производственный центр "СПУРТ" Transceiving antenna system with controlled directivity pattern
RU2509399C1 (en) * 2012-07-05 2014-03-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" (МАИ) Multibeam antenna array for satellite communication system
RU2706914C1 (en) * 2019-03-14 2019-11-21 Акционерное общество "Ижевский радиозавод" Transceiving antenna system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DAVID GESBERT at al. From theory to Practice: An Overview of MIMO Space-Time Coded Wireless System. IEEE Journal on selected areas in communications. Vol.21, no.3, April, 2003, pp.281-302. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2447587C1 (en) * 2009-09-29 2012-04-10 Сони Корпорейшн Radio communication system, device and method
RU2450455C1 (en) * 2009-09-29 2012-05-10 Сони Корпорейшн Wireless data transmission system, wireless communication device and wireless data transmission method
RU2458437C1 (en) * 2011-05-11 2012-08-10 Государственное унитарное предприятие города Москвы Научно-производственный центр "СПУРТ" Transceiving antenna system with controlled directivity pattern
RU2509399C1 (en) * 2012-07-05 2014-03-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" (МАИ) Multibeam antenna array for satellite communication system
RU2706914C1 (en) * 2019-03-14 2019-11-21 Акционерное общество "Ижевский радиозавод" Transceiving antenna system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3609087A1 (en) Wireless communication method and wireless communication apparatus
US8059058B2 (en) Antenna system and method for operating an antenna system
AU748180B2 (en) Method and apparatus for receiving radio signals
EP2161783A1 (en) Method for multi-antenna signal processing at an antenna element arrangement, corresponding transceiver and corresponding antenna element arrangement
US20140161018A1 (en) Multi-user mimo via frequency re-use in smart antennas
KR101152872B1 (en) Beam shaping method and device
CN101635391A (en) Antenna array supporting MIMO and intelligent antenna technology
RU2356142C1 (en) Transmitting-receiving antenna device for multichannel system of cellular communication
CN106301457B (en) Self-interference removing method in bi-directional full-duplex MIMO relay communications system
Zargari et al. Joint design of transmit beamforming, IRS platform, and power splitting SWIPT receivers for downlink cellular multiuser MISO
Bereyhi et al. PAPR-limited precoding in massive MIMO systems with reflect-and transmit-array antennas
Dossche et al. Three different ways to decorrelate two closely spaced monopoles for MIMO applications
CN109361442A (en) Face sky array communications non-orthogonal multiple access downlink transmission method
US7738595B2 (en) Multiple input, multiple output communications systems
Torkildson et al. Nonuniform array design for robust millimeter-wave MIMO links
CN101374007B (en) Method for transmitting signals of multi-user multi-input multi-output system
Abbas et al. Hybrid beamformers design for MIMO relay networks in millimeter wave
KR101748814B1 (en) Apparatus and method for signal trransmitting and receiviing with hibrid beamforming
Reichardt et al. Capacity maximizing MIMO antenna design for Car-to-car communication
Suk et al. Dynamic RF beam codebook reduction for cost-efficient mmWave full-duplex systems
WO2018059691A1 (en) A full-duplex wireless beamforming apparatus with self-interference cancellation and method
CN107850662A (en) Antenna system and method for transmitting signals
CN106992802B (en) Signal receiving and transmitting device for user terminal, user terminal and signal transmission method
Bekkar et al. Constant modulus hybrid beamforming for multi-user systems in the presence of blockers
CN105721031B (en) A kind of terminal multiple antennas subset selection method of achievable green communications

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100219