一種智能天線的室外射頻系統裝置及通道校正實現方法
2023-12-02 19:08:01 1
專利名稱：一種智能天線的室外射頻系統裝置及通道校正實現方法
技術領域：
本發明涉及移動通訊領域智能天線系統的陣列通道裝置，特別是涉及一種具有校正功能的智能天線陣列通道的射頻系統裝置。
背景技術：
在智能天線系統，陣列各收發通道傳輸特性不一致(相對幅相誤差)影響智能天線系統的性能。當通道傳輸特性差異較大時，將導致系統性能的嚴重下降而難以維持系統的通訊功能。因而陣列通道的設計和通道校正(通道間傳輸特性的檢測和補償)技術在智能天線系統顯得非常重要。陣列通道的射頻系統包括了智能天線系統中從天線端到基帶處理單元間的各個收發信通道和信號傳輸控制部分。
現有智能天線系統的傳統設計方法有兩種(1)室外塔放型由天線陣、室外塔放(即射頻前端包括低噪放、線性功放)、室內外連接饋電電纜和室內主機(收發信機、基帶處理單元、主控單元等)構成；(2)全室內基站型由天線陣、室內外連接饋電電纜和室內基站(射頻前端、收發信機、基帶處理單元、主控單元等)構成。射頻系統涉及到智能天線的室內外兩個部分。
上述這兩種智能天線陣列通道的校正處理及上/下行通道數據加權處理等都是在基帶進行，通道校正涉及到智能天線的基帶處理單元和射頻系統。在實際商用時，由於各個基站架設環境的不同，不同的站點天線陣與室內基站部分的饋電電纜長度有較大差異(部分站點的饋電電纜較長損耗也大)，導致對上/下行信號的衰減設置不同；在同一基站的各射頻饋電電纜間存在傳輸特性的差異，由於補償饋電電纜的損耗而提高了收發通道的增益導致了系統成本增加；由於陣列多個相干通道饋電電纜較長，增加了基站架設難度和開通維護成本；由於射頻通道涉及到室內、室外兩個部分，系統易受幹擾；對於通道校正，相應的通道構成和校正過程控制複雜，且校正處理佔用基帶的資源。
發明內容
為了克服現有技術中存在的問題，本發明提出一種具有通道校正功能的智能天線陣列通道的射頻系統裝置，這種射頻系統將收發通道集中設計在一起，省去了室內外射頻饋電電纜，收發通道增益和成本相對降低，並能獨立完成通道校正功能，僅與基站室內的基帶處理部分通過光纜進行上下行鏈路的數據傳輸，控制相對靈活簡單。
為了實現上述發明目的，本發明具體是這樣實現的一種智能天線的室外射頻系統裝置，其特徵在於，包括天線陣，跳線和射頻系統；所述天線陣為N陣元的等距線陣或均勻圓環陣，天線陣中設有N個天線單元及N個天線接口；所述跳線為射頻系統與天線陣之間的射頻電纜；所述射頻系統包括射頻前端模塊、N通道收發信機模塊、校正控制與處理模塊、射頻控制與接口模塊所述射頻前端模塊，包括N路上行通道前置的低噪聲放大器和N路下行通道後置的多載波射頻功率放大器，以及與陣列天線的接口和校正檢測信號接口，與收發信機間的射頻電纜接口；所述N通道收發信機模塊，包括N個相干收發通道和對上/下行通道數據進行幅相誤差的加權處理模塊。
所述天線陣，包括一個校正信號耦合網絡及校正信號接口。
所述N通道收發信機模塊的收發通道，包括N個相干特性的上下行射頻無線信號轉換模塊、數字中頻處理模塊、上下行IQ LINK信號復用和解復用處理模塊，還包括對上/下行通道數據進行幅相誤差的加權處理功能模塊。
所述校正控制與處理模塊，包括校正過程控制模塊、校正算法處理模塊。
所述射頻控制與接口模塊，包括射頻系統無線參數的配置控制和配置管理、射頻系統告警狀態的管理信息上報，射頻系統時鐘的產生，光接口收發處理、乙太網交換，操作維護接口、環境與電源監控等模塊。
室外射頻單元與室內基帶/主控單元通過光纜傳輸IQ LINK復用信號和控制命令，使一個基帶處理/主控單元可以同時處理多個室外射頻系統裝置傳輸的信號。
一種射頻通道校正及通道數據加權的實現方法，其特徵在於，包括如下步驟步驟301，設置室外射頻系統正常工作，智能天線系統各部分正常進入工作狀態；步驟302，室外射頻系統等待接收基站主控單元校正啟動命令，若接到校正命令則往下執行303；步驟303，校正控制與處理單元啟動上下行通道校正並計算權值輸出到收發信機；步驟304，收發信機對上下行通道數據按校正權值進行加權處理；步驟305，收發信機對來自內部各收信通道的上行已加權的通道數據復用、對下行數據解復用後加權並輸出到內部各發信機。
依照本發明所述的方法和裝置可以實現智能天線基站室外射頻系統的通道校正，由於射頻通道放在室外與天線陣通過較短的饋電電纜連接，對射頻通道增益的要求降低，簡化了收發通道的設計，降低了基站設計成本和開通維護成本，校正控制及上下行通道數據加權在室外射頻系統實現，簡化了基站對校正的控制，室外射頻單元與室內基帶/主控單元通過光纜傳輸IQ LINK復用信號和控制命令，使一個基帶處理/主控單元可以同時處理多個室外射頻系統傳輸的信號。同時簡化了基站系統的設計。
圖1是本發明的智能天線系統的裝置結構示意圖，虛線上部為室外射頻系統；圖2是圖1中射頻系統的結構示意圖；圖3是本發明的室外射頻系統校正方法流程圖。
具體實施例方式
本發明所述的智能天線陣列通道的射頻系統裝置與天線陣和跳線構成智能天線的室外射頻系統裝置。
本發明所述的智能天線陣列通道的射頻系統裝置由以下部分組成射頻前端模塊、收發信機、通道校正與處理模塊、射頻控制與管理模塊。
本發明的智能天線陣列通道的射頻系統裝置按照以下技術方案實現其包括主要由依次成雙向電路聯結的天線陣(等距線陣或均勻圓環陣)、跳線(射頻系統與天線陣的連接饋線和校正電纜)、射頻系統、光纜、基帶處理及基站主控單元等構成含實時校正功能的智能天線基站系統。
所述天線陣為N陣元的等距線陣或均勻圓環陣，天線陣中設有N個天線單元及N個天線接口，並設有一個校正信號耦合網絡及校正信號接口。
所述跳線是指射頻系統與天線陣之間很短(與原來的饋電電纜相比)的射頻電纜。
所述射頻系統包括射頻前端模塊、N通道收發信機模塊、校正控制與處理模塊、射頻控制與管理模塊四個部分。
所述射頻前端模塊包括N路上行通道前置的低噪聲放大器和N路下行通道後置的多載波射頻功率放大器，以及與陣列天線的接口和校正檢測信號接口，與收發信機間的射頻電纜接口；所述N通道收發信機模塊包括N個相干收發通道(其中的一個通道同時作為校正用的參考通道)，收發通道包括N個相干特性的上下行射頻無線信號轉換模塊、數字中頻處理模塊、上下行IQ LINK信號復用和解復用處理模塊；還包括對上/下行通道數據進行幅相誤差的加權處理功能模塊。
所述校正控制與處理模塊包括校正過程控制、校正處理兩個功能模塊；所述射頻控制與管理模塊包括射頻系統無線參數的配置控制和配置管理、射頻系統告警狀態的管理信息上報，射頻系統時鐘的產生，光接口收發處理、乙太網交換，操作維護接口、環境與電源監控等功能。
上述結構組成的射頻系統，由於上行通道和下行通道的有源部分集中設計在一起，與天線陣的連接跳線很短(通常為2米)，因此省去了現有智能天線系統的饋電電纜，同時降低了上下行通道的增益，內部構成校正鏈路實現通道的校正檢測和補償。室內外間通過光纜傳輸的是復用的上/下行基帶數據和控制數據，基站室內單元僅完成對各室外單元傳輸的基帶數據處理。
所述的室外射頻系統裝置的上下行通道校正功能按以下技術方案實現上行校正時，以收發信機中的某一通道(如第一收發通道)的發信機作為校正信號的發射參考通道實施信源功能，通過校正檢測信號接口輸出到天線陣。而上行各接收通道進行正常的校正信號接收及校正信號的傳輸和處理，以此構成上行校正鏈路。
下行校正時，以收發信機中的某一通道(如第一收發通道)的收信機作為校正信號的接收參考通道實施校正過程的接收檢測功能，各下行發射通道發出的校正信號由天線陣的校正接口輸出到射頻系統的校正檢測信號接口再到接收參考通道，以此構成下行校正鏈路。
所述的上行校正鏈路包括校正控制與處理、第一通道發信機、校正電纜、天線陣列(等距線陣或均勻圓環陣)、射頻前端(低噪放和濾波器)、饋電電纜、被校正的上行N個通道的收信機；所述的下行校正鏈路包括N個分時進行發射的發信通道，饋電電纜、射頻前端(功放和濾波器)、天線陣列(等距線陣或均勻圓環陣)、校正電纜、開第一通道收信機、校正控制與處理；所述的校正控制與處理模塊上下行校正鏈路的過程控制；上下行校正信號的調製發射控制和通道響應信號的採樣、算法處理、權值驗證和權值輸出。
所述的上/下行通道數據的加權處理功能上行各通道接收數據幅相加權處理後進入射頻控制與管理模塊進行N個通道數據的復用後傳輸到基帶單元。下行由基帶傳輸過來的信號進入射頻控制與管理模塊進行N個下行通道數據的解復用後傳輸到收發信機進行各下行通道數據的加權，並上變頻輸出到射頻前端後經天線發射。
下面根據圖1～圖3給出本發明的實施例，進一步詳細說明本發明所述的方法和裝置。
參見圖1，圖中示出使用了本發明方法和裝置的智能天線系統的結構。主要包括依次成雙向電路聯結的天線陣列100、跳線101、射頻系統102、光纜103、基帶處理和基站主控單元104。
參見圖2，圖2給出圖1中射頻系統的具體結構，主要包括射頻前端模塊200(包括N個低噪放和N個功放電路模塊及其連接射頻電纜)、N通道相干收發信機201(包括校正參考通道201A、其它2～N個收發通道201B、上/下行通道數據的加權處理模塊201C、上/下行信號復用解復用)、射頻控制與接口202(包括無線參數配置、模擬通道配置、光接口收發處理、乙太網交換，操作維護接口、環境與電源監控等功能。)、校正控制與處理203(包括校正算法處理203A、校正過程控制203B)。
參見圖3，圖3示出校正時由圖1構成智能天線系統中由天線陣100、跳線101、射頻系統102構成的射頻通道的上/下通道校正及通道數據加權的實現流程。天線陣100中的耦合網絡入口(校正電纜接口)與各天線各入口間的雙向傳遞函數預先進行測試並儲存在基站校正處理模塊內，本發明不含對等距線陣的預先校正。
圖3中射頻通道的上/下通道校正及通道數據加權的實現流程包括步驟300，開始；步驟301，設置室外射頻系統正常工作，智能天線系統各部分正常進入工作狀態；步驟302，室外射頻系統等待接收基站主控單元校正啟動命令，若接到校正命令則往下執行303；步驟303，校正控制與處理單元啟動上下行通道校正並計算權值輸出到收發信機；步驟304，收發信機對上下行通道數據按校正權值進行加權處理；步驟305，收發信機對來自內部各收信通道的上行已加權的通道數據復用、對下行數據解復用後加權並輸出到內部各發信機；步驟306，校正結束。
權利要求
1.一種智能天線的室外射頻系統裝置，其特徵在於，包括天線陣，跳線和射頻系統；所述天線陣為N陣元的等距線陣或均勻圓環陣，天線陣中設有N個天線單元及N個天線接口；所述跳線為射頻系統與天線陣之間的射頻電纜；所述射頻系統包括射頻前端模塊、N通道收發信機模塊、校正控制與處理模塊、射頻控制與接口模塊；所述射頻前端模塊，包括N路上行通道前置的低噪聲放大器和N路下行通道後置的多載波射頻功率放大器，以及與陣列天線的接口和校正檢測信號接口，與收發信機間的射頻電纜接口；所述N通道收發信機模塊，包括N個相干收發通道和對上/下行通道數據進行幅相誤差的加權處理模塊。
2.如權利要求1所述的室外射頻系統裝置，其特徵在於所述天線陣，包括一個校正信號耦合網絡及校正信號接口。
3.如權利要求1所述的室外射頻系統裝置，其特徵在於所述N通道收發信機模塊的收發通道，包括N個相干特性的上下行射頻無線信號轉換模塊、數字中頻處理模塊、上下行IQ LINK信號復用和解復用處理模塊，還包括對上/下行通道數據進行幅相誤差的加權處理功能模塊。
4.如權利要求1所述的室外射頻系統裝置，其特徵在於所述校正控制與處理模塊，包括校正過程控制模塊、校正處理模塊。
5.如權利要求1所述的室外射頻系統裝置，其特徵在於所述射頻控制與接口模塊，包括射頻系統無線參數的配置控制和配置管理、射頻系統告警狀態的管理信息上報，射頻系統時鐘的產生，光接口收發處理、乙太網交換，操作維護接口、環境與電源監控等模塊。
6.如權利要求1或3所述的室外射頻系統裝置，其特徵在於室外射頻單元與室內基帶/主控單元通過光纜傳輸IQ LINK復用信號和控制命令，使一個基帶處理/主控單元可以同時處理多個室外射頻系統裝置傳輸的信號。
7.一種射頻通道校正及通道數據加權的實現方法，其特徵在於，包括如下步驟步驟301，設置室外射頻系統正常工作，智能天線系統各部分正常進入工作狀態；步驟302，室外射頻系統等待接收基站主控單元校正啟動命令，若接到校正命令則往下執行303；步驟303，校正控制與處理單元啟動上下行通道校正並計算權值輸出到收發信機；步驟304，收發信機對上下行通道數據按校正權值進行加權處理；步驟305，收發信機對來自內部各收信通道的上行已加權的通道數據復用、對下行數據解復用後加權並輸出到內部各發信機。
全文摘要
本發明公開了一種智能天線的室外射頻系統裝置及通道校正實現方法，所述智能天線的室外射頻系統裝置，包括天線陣，跳線，射頻前端模塊、N通道收發信機模塊、校正控制與處理模塊、射頻控制與接口模塊。依照本發明所述的方法和裝置，由於射頻通道放在室外與天線陣通過較短的饋電電纜連接，對射頻通道增益的要求降低，簡化了收發通道的設計，降低了基站設計成本和開通維護成本，校正控制及上下行通道數據加權在室外射頻系統實現，簡化了基站對校正的控制，室外射頻單元與室內基帶/主控單元通過光纜傳輸復用信號和控制命令，使一個基帶處理/主控單元可以同時處理多個室外射頻系統傳輸的信號。
文檔編號H01Q1/24GK1960528SQ20051011741
公開日2007年5月9日 申請日期2005年10月31日 優先權日2005年10月31日
發明者李景毅, 謝玉堂 申請人:中興通訊股份有限公司