[发明专利]具有多波束可控天线系统的天线收发基站

说明书

                      技术领域

本发明涉及无线通信系统中的一种无线收发基站；特别是，涉及无线通信系统中的具有多波束可控天线系统的一种无线收发基站，它可以依据扇区内的业务量变化，而改变水平/垂直角以及倾斜角。

                      背景技术

从现在开始，无线通信不仅支持语音服务，还支持包含数据通信、视频传输服务等的高速多媒体服务。但是，无线通信所必需的无线资源是有限的。因此，人们一直在研究有效再利用无线资源的各种方法。

一般来说，无线通信系统包括一个移动交换中心(MSC)、基站控制器(BSC)、若干无线收发基站(BTS)以及若干移动台(MS)。

MSC控制若干BSC，每个BSC都控制若干BTS。

信号从位于BTS服务覆盖区内的MS，经过BTS以及BSC，传送到MSC。相反，来自MSC的信号经由BSC以及BTS，传送到MS。这里，BTS经过无线资源与MS进行通信，通过有线资源与BSC进行通信。

BSC在BTS和MSC之间进行连接，并执行一种信号处理，用于在BTS和MSC之间进行通信。

MSC执行用户的呼叫处理、呼叫建立/解除，并执行用于提供附加值服务的功能。

图1显示了传统的无线收发基站。

参见图1，传统的无线收发基站包括固定组合器101-1到101-3、固定分配器103-1到103-3、放大器105-11到105-34，组合器107-1到107-3以及双工器109-1到109-3。

BTS的服务区被分为多个扇区，指定给BTS的频段被重新指定给若干扇区。指定给每个扇区的频段是固定的，以便该频段仅能为该扇区所使用。

一般来说，将天线的波束方向图设置得宽于图2A所示的服务区。

参见图2B，每个扇区内的FA彼此相交叠，频率效率在交叠区域(由斜线所表示的)内大大降低了。

由于移动台总是在移动，服务区即一个小区或一个扇区内的用户分布总是变化的。但是，位于BTS内的天线系统的水平半功率波束宽度以及倾斜角是固定的，且不能改变。

因此，尽管某个扇区内的业务量暂时增多了，也不能改变频率指配，因此降低了频率资源的使用效率。

一般来说，天线都处于较高的位置，该位置远离BTS，天线通过射频(RF)电缆与BTS相连。在长RF电缆中，存在传输损耗。RF电缆越长，则传输损耗越大。

存在一种传统的机械下倾斜(down-tilting)天线系统，以及一种传统的电子下倾斜天线系统。机械下倾斜天线系统能将从天线系统内的一个天线辐射出的一条波束机械地向下倾斜。天线被安装在距地面有一个高度的天线塔的顶部，这种高度在许多情况下例如为200英尺。

在辐射波束的方向被引导朝下的情况下，天线必须机械地向下倾斜。主要的缺陷之一就是这种方案一般被看作过于僵化，且过于昂贵。还提供了这样一种方案：通过控制与一个天线中的每个辐射源相关的辐射的相对相位，执行对辐射波束的电子下倾斜。

传统的电子下倾斜天线能够对从包括在天线系统中的一个天线阵列辐射出的一个波束406，执行电子下倾斜。在天线系统中，天线阵列中包含有辐射器阵列和单点信号馈送网络，一个扫描网络将单点信号馈送网络耦合至天线阵列的辐射器。扫描网络包括位于馈送网络和每个辐射器之间的若干传输线。电容耦合方法是这些电子下倾斜方法的一种，在这种方法中，可调电容串联在传输线中，从而将若干信号提供给天线阵列的每一个辐射器，这会引起不需要的相移。移相器与天线阵列的每一个辐射器相关，从而使来自每个辐射器的相移波束干扰了来自其它每个辐射器的波束，因而产生了一个复合波束，该波束以与天线表面的法线呈一个角度进行辐射。通过改变由每一个移相器所提供的相移，可以在天线表面上，控制该波束。另外一种方案是：利用不同长度的传输线来馈送不同成分，从而产生一个永久的电子下倾斜。

对于上述天线系统，存在很多相关的问题。首先，两个天线系统都不能在水平方向上，控制辐射波束。

传统天线的另一个问题是：需要与传统天线系统内的传输线数目相应的数目的移相器。

另外，在传统的天线系统中，它还需要机械复合体或是利用其数目与辐射器数目相对应的一些移相器，来提供所需的相移，所述机械复合例如是将机架和小齿轮组装在一起。

此外，传统天线系统不能在水平以及垂直方向上，控制一个波束宽度。