專利名稱：用于在移動通信系統(tǒng)的基站中形成波束的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及移動通信系統(tǒng)中的基站設備，更具體地涉及用于增加基站的效率以擴大系統(tǒng)的容量和服務質量的基站設備。
背景技術：
一般地，移動通信系統(tǒng)的基站包括無線電環(huán)境，其中每一個基站由一個單元組成。另外，根據(jù)基站的結構和形狀，每一個基站由不同的無線電環(huán)境組成，允許它們接受無線電用戶。有許多不同類型的基站，例如扇區(qū)基站和全向型基站。扇區(qū)基站具有關于一圓的中心處的基站分割為120個區(qū)域的三個扇形區(qū)。每個區(qū)域包括諸如天線等的設備。另外扇區(qū)型基站被分類為使用3FA和1FA的基站，這里FA是一頻率指配。同時，全向型基站被建造為在一個半徑上具有全部區(qū)域，而不分割扇區(qū)。
根據(jù)移動通信系統(tǒng)的用戶數(shù)量安裝基站，并以一個基本框架建造基站的硬件，當需要擴展容量時可以擴展。因此，基站可以建造為一基本框架和一擴展框架，其中基本框架和擴展框架具有如下區(qū)別基本框架包括一CCB(公用控制塊)，用于執(zhí)行基站的總體控制；一CPB(信道處理塊)，用于執(zhí)行信道處理；和一RFB(射頻塊)。擴展框架包括附加部分。換句話說，前述各塊僅被安裝在基本框架中，執(zhí)行包括天線診斷、經由PSTN(公共交換電話網)的基站控制、不用基站控制塊的協(xié)助由基站進行的自我診斷和自我測試。另外，根據(jù)基站的容量，基于機架(shelf)系統(tǒng)，CPB被擴展和分類為兩個CPB一個用于接受32信道而另一個用于16信道。根據(jù)基站的容量，32和16信道卡可以在相同的機架內自由安裝和操作，并允許建造一優(yōu)化信道。另外，CPB的一個機架可以支持一個全向6 CDMA(碼分多址)載波器，一個3扇區(qū)2 CDMA載波器和一個6扇區(qū)1 CDMA載波器。
另外，RFB執(zhí)行信號發(fā)射/接收放大和前端功能，并具有各種選項，允許RFB選擇并安裝最適合基站結構的前端模塊。
一般地，基站包括一雙工器，并且每個扇區(qū)僅需要包括一發(fā)射路徑和一接收分集(diversity)路徑的兩個天線。RFB具有一個基本配置，包括一功率放大器，和可以選擇性地具有LPA(低功率放大器)或光收發(fā)器，作為不使用功率放大器的可選特征。
具有3扇區(qū)或6扇區(qū)形狀的單元結構的基站經由扇區(qū)增益比使用全向天線提供更加增強的容量?？墒窃谶@個結構中，基站不能提供有效的干擾抵消。因此，不能提供如通信提供商期望的那么多的基站的增強容量。基站要求高功率并且因此存在問題，因為當其他用戶也從基站發(fā)射和接收信號時，不能向一用戶提供高質量的服務。
另外，根據(jù)分配給通信提供商的頻率、服務類型等，基站應該具有不同的硬件和軟件。因此，增加了開發(fā)費用并招致了資源浪費。在通信提供商要求帶有中等容量的、尺寸緊湊的戶外基站的時候，一些技術問題還沒有被解決，例如冷卻從基站產生的熱量、減小硬件體積等等。另外，如果在通信提供商的服務期間發(fā)生黑點蜂窩區(qū)(shading area)，可以通過應用延遲解決這個問題。目前，沒有針對前述的問題，由系統(tǒng)自己解決這個問題的可用方法。換句話說，即使一個基站經常顯示用戶普及率的變化，但根據(jù)信道環(huán)境也不是總能實施這個變化，因此當應該增加基站的容量時發(fā)生了問題。換句話說，即使用戶被計數(shù)處于可以由一個基站接受的范圍內，當用戶都擁擠在一個特定的扇區(qū)時，也不能解決每一個用戶使用基站的能力，并且因此在應該增加基站的信道的情況下發(fā)生了問題。另外，一直存在當由于功率損失增加、輸出減小和系統(tǒng)容量增加使成本增加時，RPB的結構變得巨大的問題。
因此，存在對允許基站處理來自用戶的增加通信量的設備和方法的需求。

發(fā)明內容
因此本發(fā)明的目的在于提供一種基站設備，該設備允許基站容易地被擴大，并減小功率損失。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種基站設備，該設備可以在最大數(shù)量上消除黑點蜂窩區(qū)，同時滿足移動通信系統(tǒng)所要求的特征。
本發(fā)明的再一個目的在于提供一種小尺寸基站設備，其中解決了與熱量相關的問題。
根據(jù)本發(fā)明的一實施例，為了取得前述目的，提供一種用于在基站中形成波束(beam)的設備，該設備包括多個信道卡，用于處理和輸出將發(fā)射給每個信道的信號；一信號合成器/分配器，用于合成來自信道卡的信號并補償信號的相位；一信道控制器，用于根據(jù)移動通信終端的要求控制來自信號合成器/分配器的信號波束，并輸出波束控制信號；一中頻發(fā)生塊，用于接收來自信道控制器的信號并合成每個頻率中的信號以產生中頻信號；一發(fā)射器，用于將從中頻發(fā)生塊接收的中頻信號轉換成發(fā)射頻帶的信號；一RFB，用于將來自發(fā)射器的信號放大為輸出頻帶上的信號并控制發(fā)射和接收信號的相位；和一天線連接塊，用于將信號切換到該RFB的對應天線以便產生波束。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，為了取得前述目的，提供一種用于在基站中形成波束的設備，包括多個發(fā)射器，用于發(fā)射信號，該信號根據(jù)基站中的用戶數(shù)量以波束的形式被控制；一耦合塊，用于接收來自發(fā)射器的信號并將接收的信號發(fā)射到一天線側；一切換控制塊，用于接收來自耦合塊的信號并根據(jù)控制結果將接收的信號切換以輸出經切換的信號；一放大塊，用于在一定電平上放大來自切換控制塊的信號并輸出經放大的信號；多個矩陣緩沖器，用于接收來自放大塊的信號并將接收的信號切換到天線以控制受控制的波束形狀。


在下面結合附圖的例證性實施例的詳細說明中，本發(fā)明的上面和其它目的、特征和優(yōu)點將變得更加清楚，其中圖1是其中根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例應用了智能天線的基站系統(tǒng)的方框圖；圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的中頻處理快的內部結構的詳細視圖；圖3是說明根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的RFB的內部結構的詳細方框圖；圖4是說明根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的天線連接塊和相關部件的結構的詳細視圖；和圖5說明了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于陣列天線的相位補償?shù)念l率發(fā)生塊的結構。
具體實施例方式
下面提供本發(fā)明具體實施例的詳細描述?？墒菓摾斫?，僅為幫助一般理解本發(fā)明而提供這些說明，并且對于本領域的技術人員應該清楚，甚至不用這些指定的方式也可以執(zhí)行本發(fā)明。另外，在描述本發(fā)明中，已經省略了關于有關的已知功能或結構的詳細描述，這些描述不必要地混淆了本發(fā)明的實質。
下面，將參照附圖詳細描述本發(fā)明。
圖1是其中根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例應用了智能天線的基站系統(tǒng)的方框圖。下面，將參照圖1詳細描述各塊的塊結構和操作。
基站系統(tǒng)包括第一模塊100，RFB(射頻塊)110，雙工器120，天線連接塊130和第二模塊200。由一個底板建造的各模塊相互不同。第一模塊100包括兩部分信道卡101和102。第一模塊100還確定(無線電)波束的形狀，該波束將在基站形成于信道卡內，每個信道卡部分包括六個信道卡。換句話說，第一模塊100控制了一個波束，該波束將形成于主要在指定扇區(qū)的方向上形成的信道卡中。來自每個信道卡101和102的信號被輸入到信號合成器/分配器103中。信號合成器/分配器103合成將要發(fā)射的信號。這里，在合成該信號中，從信道卡接收的信號的相位與來自第二模塊200的信號合成器/分配器203的信號的相位進行比較，以產生和輸出將被發(fā)射的適當?shù)南辔弧?br> 來自信號合成器/分配器103的信號被輸入到信道控制器104和105。信道控制器104和105的每一個控制信號使其符合每個信道，在每個信道中，根據(jù)指定扇區(qū)，信號被控制和輸出。換句話說，每個信道控制器104和105根據(jù)用戶數(shù)量控制分配給對應扇區(qū)和前面扇區(qū)的頻率FA，并被建造為接受寬頻帶。來自信道控制器104和105的信號被發(fā)送到中頻處理塊106和107。每個信道控制器104和015被連接到接收器總線線路，并以一對一的對應方式連接到中頻處理塊106和107。來自信道控制器104和105的信號被發(fā)送到中頻處理塊106和107。這里，一對一相關的對應是根據(jù)每個信道的頻率的對應，并且每個處理設備或處理裝置根據(jù)其容量，可能不是一對一匹配。
每個中頻處理塊106和107在處理后將輸入的信號輸出為中頻，并且該信號被發(fā)送到發(fā)送器108和109。換句話說，中頻處理塊106和107以及發(fā)射器108和109也以一對一關系被連接。將參照后面的圖2詳細描述中頻處理塊106和107。發(fā)射器108和109將中頻處理信號轉換為發(fā)射信號，然后將經轉換的發(fā)射信號發(fā)送到RFB 110。RFB將所接收的發(fā)射信號轉換為發(fā)射無線電信號，并將經轉換的發(fā)射無線電信號轉換為發(fā)射功率。RFB 110具有一個放大器。該放大器將參照后面的圖3進行更詳細的描述。RFB 110發(fā)送經轉換的發(fā)射信號給天線連接塊130。因此，發(fā)射信號被輸出到設置給每個對應扇區(qū)或FA的天線。將參照圖4中天線和發(fā)射器的耦合更詳細地描述這個天線連接塊130。
天線連接塊130與雙工器120公共連接。雙工器120將經天線連接塊130的信號輸出到相位控制塊208，并且也將來自相位控制塊208的信號輸出給天線連接塊130。相位控制塊208經雙工器120接收該信號，并發(fā)射信號以檢查相位的失真程度。經檢查的信號被輸入到中頻處理塊206和207，并被同樣的輸入到信號合成器/分配器203。信號合成器/分配器203可以從所生成的信號值輸出失真相位值給第一模塊的信號合成器/分配器103以補償失真的相位。盡管信號合成器/分配器103和203在圖1中被區(qū)分，但是為了方便，僅一個裝置也可以執(zhí)行相同的功能。
第一模塊100和第二模塊200具有相同的結構。第一模塊和第二模塊100和200之間的差別在于第二模塊200中的信道卡201和202輸出信號到第一模塊100中的信號合成器/分配器103，并接收來自第二模塊200中的信號合成器/分配器203的信號。另外，當信號合成器/分配器103和203被建造在一個裝置之內時，信道卡201和202位于第一模塊100或第二模塊200的一側，并且在它們自己內部直接處理信號，而不用如圖1所示的任何發(fā)射或接收信號的任何操作。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的中頻處理塊的內部結構的說明。
以下將參照圖2描述根據(jù)本發(fā)明的中頻處理塊的內部結構和操作。另外，為了簡便，在下面的描述中，僅有對信道控制器104、105、204和205中的信道控制器104的描述。
信道控制器104接收從中頻處理塊106接收的3FA信號。該3FA信號被區(qū)分為第一、第二和第三頻帶。在所區(qū)分信號的第一頻帶中的信號的描述中，第一頻帶信號作為區(qū)別為I信道信號I1和Q信道信號Q1被輸入。這些信號被輸入進插值器301和302，在插值器301和302中被處理，然后區(qū)分輸出為IF1信道芯片信號和QF1信道芯片信號。該區(qū)分信號的IF1信道芯片信號分離為兩個信號。所分離信號的每一個被發(fā)送到每個乘法器310和311。這里，經分離的IF1信道信號中的一個在乘法器310中與一個余弦信號合成，經分離的信號的另一個與一個正弦信號合成。與余弦信號合成的信號被發(fā)送到加法器314，與正弦信號合成的信號被發(fā)送到加法器315。
同時，第一頻帶中的QF1信道信號也在插值器302中被處理然后分離。經分離信號中的一個在乘法器312中與一個具有負值的正弦信號相乘，并且經分離信號中的另一個在乘法器313中與一個余弦信號相乘。在乘法器313中相乘的信號在加法器315中相加。來自乘法器310和乘法器312的信號在加法器314中相加，然后被發(fā)送到加法器316。來自乘法器311和乘法器313的信號在加法器315中相加，并被發(fā)送到加法器326。然后，第二頻帶中的信號也被區(qū)分為I2信道信號和Q2信道信號、被處理、然后被輸出在對應的插值器303和304中。
另外，第三頻帶中的信號也被區(qū)分為I3信道信號和Q3信道信號、在對應的插值器305和306中被處理、然后被分離為將分別輸出的兩個信號。來自I3信號的信號中的一個被分離為將被輸入到乘法器320的IF3信道以與一余弦信號合成，和來自I3信號的信號中的另一個與具有負值的一正弦信號合成以在乘法器321中相乘。在乘法器320中相乘的信號成為加法器322的一個輸入。在乘法器321中相乘的信號中的另一個成為加法器325的一個輸入。另外，第三頻帶的Q3信道的各信號在插值器306中被處理，并被輸出為QF3的兩個分離的信號。來自QF3的分離輸出信號的一個在乘法器323中與一個正弦值相乘，并輸出到加法器322中相加，并然后被輸出到加法器316。經分離的QF3信號的另一個在乘法器324中與一個余弦值相乘，然后被輸出到加法器325。加法器325的輸出被輸入到加法器326。
來自加法器314的信號、第二頻帶的I2信道的插值信號和來自加法器322的信號在加法器316中相加。另外，來自加法器315的信號、第二頻帶的Q2信道的插值信號和來自加法器325的信號在加法器326中相加。換句話說，在本發(fā)明中，在每個頻帶中相加的信號被最終相加，然后被輸出。用這種方式，可以更有效地管理波束的形狀。在前述加法器316和326中相加的信號分別輸入到步增轉換器330，然后上升到特定頻帶。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例RFB 110的內部結構的詳細說明。此后，將參照圖3詳細說明根據(jù)本發(fā)明的RFB 110的結構和操作。
從發(fā)射器接收的信號被輸入到相位控制器401和包含延遲線的延遲塊406中。相位控制器401調整該信號的尺寸(dimension)，以便輸入信號的相位與一特定電平相匹配。經調整的信號被輸入到驅動器402。驅動器402使電平調整信號被輸入到頻率分配塊403。頻率分配塊403將頻率控制信號與所輸入的發(fā)射信號相比較并進行相位處理以輸入到延遲塊404中。延遲塊404的輸出被輸入到加法器405，在這里延遲塊404的輸出與下面的DSP(數(shù)字信號處理器)411中控制的值加在一起，然后被輸出。在加法器405中相加之前，從DSP 411的輸出被發(fā)送到DAC 408、412和415，用于將數(shù)字信號轉換為模擬信號。DAC將接收的數(shù)字信號轉換為模擬信號并輸出該模擬信號。在DAC 415中轉換的信號被輸入到相位控制器416。相位控制器416接收來自補償器407的信號并將該信號輸入到差錯放大器417。差錯放大器417將來自相位控制器416的接收信號的差錯值放大，并將放大的差錯值發(fā)送到加法器405。然后，加法器405加上補償?shù)牟铄e值。
同時，來自延遲塊406的信號被輸入到補償器407。補償器407通過生成失真信號的反向相位補償輸入信號的失真信號。通過使用來自頻率分配塊403的信號和在延遲塊406中延遲的信號產生這個信號。
另外，在輸出的同時，加法器405的輸出信號被輸入到步減轉換器409。步減轉換器409將信號遞減到一定電平。為了這個目的，壓控振蕩器414產生并輸出一定頻率的信號。這個較低電平信號在ADC(模擬數(shù)字轉換器)410中被轉換為數(shù)字信號以被輸入到DSP 411。DSP 411接收數(shù)字化頻率的信號以執(zhí)行關于同樣補償?shù)目刂啤Q句話說，如果該頻率快，生成信號以減小該頻率。如果該頻率慢，生成并輸出信號以加速該頻率。
輸入到DSP 411的信號作為引導信號經過DAC(數(shù)字模擬轉換器)412發(fā)送到步增轉換器413。根據(jù)這個控制，最終的輸出信號在加法器405中與來自主放大器的信號相加，如下所述，并輸出相加的信號。失真信號經過這個過程被補償。另外，由于DSP 411的應用，可以容易地估計由于外部環(huán)境引起的降級的控制特征，并且放大器帶有在生產期間預先設置的因子值，以便可以大大地減小DSP的功率消耗量。
來自DSP 411的信號被發(fā)送到DAC 408、412和415，用于將數(shù)字信號轉換為模擬信號。DAC輸出從接收的數(shù)字信號轉換的模擬信號。在DAC 408中轉換的信號被發(fā)送到相位控制器401，在DAC 415中轉換的信號被輸入到另一個相位控制器416，在DAC 412中轉換的信號被輸入到步增轉換器413。首先，輸入到步增轉換器413的信號用步增頻率被轉換，然后輸入到頻率分配塊403以便執(zhí)行頻率控制。相位控制器416還接收來自補償器407的信號，并且來自相位控制器416的信號被輸入到EA(差錯放大器)417。EA 417將接收信號的差錯值放大一定的程度，并且經放大的差錯值被發(fā)送到加法器405。因為差錯值如上所述被補償，加法器405加上經補償?shù)牟铄e值以執(zhí)行相位補償。
圖4是表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的天線連接塊和相關部件的結構的詳細說明。這里將參照圖4詳細描述根據(jù)本發(fā)明的天線連接塊和相關部件的結構和操作。
RFB的發(fā)射器、第一模塊100和第二模塊200被布置為使來自發(fā)射器501、502和503的信號經由耦合塊與切換控制塊510耦合。切換控制塊510經由分配器接收輸入以根據(jù)基站中的用戶的分布和要求控制波束形狀。分配器在十二個方向上分配從每個耦合快接收的信號。這里，根據(jù)考慮用戶的數(shù)量的值，信號被分配給每個天線所屬于的每個扇區(qū)。來自每個前述分配器的信號被分別連接到具有一個目標的切換上，并被連接到對應目標的下一個切換終端。由分配器分配的信號如圖4所示的被切換。例如，如果該分配器應該發(fā)射6個信號給A扇區(qū)，3個信號給B扇區(qū)，和3個信號給C扇區(qū)，則切換控制塊510控制該分配器發(fā)射6個信號給用于將信號發(fā)射給A扇區(qū)的一切換器，并分配3個用于發(fā)射的信號和分配3個用于發(fā)射給C扇區(qū)的信號。發(fā)射給切換器的6個信號給A扇區(qū)，并且其它信號分別給B扇區(qū)和C扇區(qū)。經切換的信號被輸入到功率放大器塊512，在功率放大器中放大為一發(fā)射輸出，然后發(fā)送給天線前端單元514，該單元連接于天線陣列。天線前端單元514輸出接收的信號給緩沖器516，該緩沖器輸出同樣的信號給天線。緩沖器516具有4×4矩陣結構并執(zhí)行切換技術?？紤]天線特征等，該切換技術用于容納更大數(shù)量的用戶。最終可以通過利用矩陣緩沖器516更加精確地調整天線的波束形狀。
圖5說明了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于陣列天線的相位補償?shù)念l率發(fā)生塊的結構。下面將參照圖5描述頻率控制塊的結構。
頻率發(fā)生器600接收基站中使用的時鐘信號，其中時鐘信號每兩秒鐘接收一次。頻率發(fā)生器600產生1千赫茲和2千赫茲的信號。來自頻率發(fā)生器600的1千赫茲的信號被輸入到發(fā)射頻率補償器602，并且來自頻率發(fā)生器600的2千赫茲的信號被輸入到接收頻率補償器604。發(fā)射頻率補償器602接收來自電流發(fā)射電平發(fā)生塊601的信號，以便生成電流發(fā)射電平信號，比較該信號，然后輸出需要發(fā)射電平修正的TX補償信號。另外，接收頻率補償器604接收從電流接收電平發(fā)生塊603的輸出，比較該信號，然后根據(jù)比較值，輸出需要從接收信號補償?shù)腞X補償信號。
盡管已經描述了一詳細的實施例，應該理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以做出各種修改和變化。因此，本發(fā)明的范圍不應該受到上述實施例的限制，而由后面的權利要求等來限定。
權利要求
1.一種用于在基站中形成波束的設備，包括多個信道卡，用于處理和輸出將發(fā)射給每個信道的信號；一個信號合成器/分配器，用于合成來自信道卡的信號并補償該信號的相位；至少一個信道控制器，用于根據(jù)移動通信終端的要求控制來自信號合成器/分配器的信號波束，并輸出受控制的波束信號；至少一個中頻發(fā)生塊，用于接收來自至少一個信道控制器的信號并合成每個頻率中的信號以產生中頻信號；至少一個發(fā)射器，用于將從至少一個中頻發(fā)生塊接收的中頻信號轉換成發(fā)射頻帶的信號；一個RFB，用于將來自至少一個發(fā)射器的信號放大為輸出頻帶的信號并控制發(fā)射和接收信號的相位；和一個天線連接塊，用于將經放大的信號切換到該RFB的對應天線以便產生波束。
2.一種用于在基站中形成波束的設備，包括多個發(fā)射器，用于發(fā)射信號，該信號根據(jù)基站中的用戶數(shù)量以波束的形式被控制；一個耦合塊，用于接收來自發(fā)射器的信號并將接收的信號發(fā)射到一天線側；一個切換控制塊，用于接收來自耦合塊的信號并根據(jù)控制結果將接收的信號切換以輸出經切換的信號；一個放大塊，用于在一定電平上放大來自切換控制塊的信號并輸出經放大的信號；多個矩陣緩沖器，用于接收來自放大塊的信號并將接收的信號切換到天線以控制波束形狀。
全文摘要
提供一種用于在基站中形成波束的設備,該設備包括:多個信道卡,用于處理和輸出將發(fā)射給每個信道的信號;一信號合成器/分配器,用于合成來自信道卡的信號并補償該信號的相位;一信道控制器,用于根據(jù)移動通信終端的要求控制來自信號合成器/分配器的信號波束,并輸出受控制的波束信號;一中頻發(fā)生塊,用于接收來自信道控制器的信號并合成每個頻率中的信號以產生中頻信號;一發(fā)射器,用于將從中頻發(fā)生塊接收的中頻信號轉換成發(fā)射頻帶的信號;一RFB,用于將來自發(fā)射器的信號放大為輸出頻帶的信號并控制發(fā)射和接收信號的相位;和一天線連接塊,用于將信號切換到該RFB的對應天線以便產生波束。
文檔編號H01Q1/24GK1353555SQ0113740
公開日2002年6月12日 申請日期2001年11月13日 優(yōu)先權日2000年11月13日
發(fā)明者李焌誠 申請人:三星電子株式會社