專利名稱：移動(dòng)通信基站智能天線系統(tǒng)的收發(fā)信機(jī)裝置的制作方法
本專利申請參照、包括并要求題為“移動(dòng)通信基站智能天線系統(tǒng)的收發(fā)信機(jī)(A TRANSCEIVER FOR SMART ANTENNA SYSTEM OF MOBILETELECOMMUNICATIONBASE STATIONS)”的專利申請所帶來的全部利益，該申請已于1998年6月23提交到在韓國工業(yè)產(chǎn)權(quán)局，其序列號為1998-23623。
本發(fā)明涉及一種用于移動(dòng)通信基站中的智能天線系統(tǒng)的收發(fā)信機(jī)裝置。尤其涉及這樣一種裝置，這種裝置按照頻分復(fù)用(FDM)組合來自N個(gè)陣列天線的所有信號，并用寬帶收發(fā)信機(jī)對它們進(jìn)行處理，然后用基頻帶將來自N陣列天線的所有信息發(fā)送給波束發(fā)生模塊，以便產(chǎn)生自適應(yīng)波束。
自適應(yīng)陣列一般用于非常智能化的天線。智能天線會根據(jù)信號環(huán)境自動(dòng)改變其天線輻射圖，使最佳方向波束指向用戶方向，使零方向圖指向干擾方向。智能天線既能接收信號又能確定使信號的SNIR(信噪比+干擾)最大的波束方向。智能天線還能對波束進(jìn)行任意組合、選擇信號最強(qiáng)的波束、對移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)追蹤、消除信道干擾信號以及全方向利用信號等。
智能天線還有其它優(yōu)點(diǎn)，如天線增益大、抗干擾/多徑、空間分集、功效高、覆蓋面廣、容量大、波特率高和低功耗。
另一方面，智能天線也存在缺點(diǎn)，它需要通過大量計(jì)算才能識別無線電環(huán)境中的最佳波束，因而很難進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。另外，支持智能天線功能的硬件開發(fā)需要花費(fèi)很長時(shí)間并且要花費(fèi)很多資金。
智能天線系統(tǒng)一般包括扇形天線、分集式天線、開關(guān)波束天線和自適應(yīng)陣列天線。
已有的智能天線系統(tǒng)為下一代按照本發(fā)明的移動(dòng)通信系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)，按照本發(fā)明的移動(dòng)通信系統(tǒng)利用從N個(gè)陣列天線上接收到的信號為每個(gè)用戶產(chǎn)生自適應(yīng)波束，改善了信擾比(SIR)和信噪比(SNR)性能，因而其覆蓋范圍和容量要比傳統(tǒng)的碼分多址(CDMA)系統(tǒng)大。


圖1示出了已有技術(shù)的移動(dòng)通信基站智能天線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。圖1所示的智能天線系統(tǒng)采用N個(gè)陣列天線，與不采用智能天線系統(tǒng)的CDMA基站相比，它需要N個(gè)收發(fā)信機(jī)。
如圖1所示，N個(gè)陣列天線分別需要N個(gè)天線前端單元(AFEU)、N個(gè)大功率放大器(HPA)和N個(gè)收發(fā)信機(jī)。還需要N個(gè)模/數(shù)變換器(A/D)和N個(gè)數(shù)/模變換器(D/A)。這N個(gè)模/數(shù)變換器和N個(gè)數(shù)/模變換器都必須連接到L個(gè)波束發(fā)生模塊上以便能對L個(gè)用戶進(jìn)行處理。
已有技術(shù)的智能天線系統(tǒng)的缺點(diǎn)是因天線個(gè)數(shù)增加到N個(gè)，因而它們需要更多的收發(fā)信機(jī)和模塊，并且它們的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功耗大、制作成本高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大、需要相對更多的電纜以及使得系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)。
題為“有選擇地用于高速無線通信網(wǎng)絡(luò)的定向波束(Directive beamselectively for high speed wireless communication networks)”的第5610617號美國專利(1995年7月18日申請，1997年3月11日公布)公開了另一種已有技術(shù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供了無線通信網(wǎng)絡(luò)中直接波束(direct beam)選擇技術(shù)。
該已有技術(shù)依賴于在發(fā)送器與天線陣列之間切換的巴特勒(Burtler)矩陣組合器和依賴于用來選擇最高信號質(zhì)量發(fā)送路徑的窄波束。
這一已有技術(shù)天線陣列可能具有功耗低、覆蓋范圍廣、天線陣列效率高和制作成本低等優(yōu)點(diǎn)。不過，這種依靠在N個(gè)陣列天線與一個(gè)收發(fā)信機(jī)之間的切換來選擇最佳發(fā)送路徑的天線陣列不適合產(chǎn)生自適應(yīng)波束。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于移動(dòng)通信基站智能天線系統(tǒng)的收發(fā)信機(jī)裝置，它能用單個(gè)信號收發(fā)信機(jī)對從N個(gè)陣列天線接收的信號進(jìn)行處理。
按照本發(fā)明的接收裝置包括N個(gè)陣列天線、N個(gè)用于將從N個(gè)陣列天線接收的各個(gè)信號分別變換成不同頻率分量的裝置、用于將變換后的N個(gè)信號組合成一個(gè)信號的組合組置、用于將組合信號下變換成基頻帶信號的裝置、用于將下變換后的基頻帶信號變換成數(shù)字信號的變換裝置、N個(gè)用于將數(shù)字信號分成N個(gè)不同信號的數(shù)字分配裝置、和L個(gè)用于逐個(gè)接收由N個(gè)數(shù)字分配器分配的N個(gè)數(shù)字信號和用于產(chǎn)生自適應(yīng)波束的波束發(fā)生模塊，其中，L代表用戶個(gè)數(shù)。
按照本發(fā)明的發(fā)送裝置包括L個(gè)具有相應(yīng)權(quán)值的波束發(fā)生模塊、N個(gè)信號加法器、N個(gè)數(shù)字調(diào)制器、一個(gè)數(shù)字信號組合器、一個(gè)寬帶數(shù)/模變換器、一個(gè)寬帶收發(fā)信機(jī)、一個(gè)1∶N的功率分配器、N個(gè)天線前端單元(AFEU)和N個(gè)陣列天線。其中，L表示用戶個(gè)數(shù)，L個(gè)波束發(fā)生模塊通過將每個(gè)發(fā)送信號乘以權(quán)值來提供N個(gè)不同的信號；N個(gè)加法器用于將各個(gè)波束發(fā)生模塊提供的N個(gè)不同信號疊加起來；N個(gè)數(shù)字調(diào)制器分別用于將各個(gè)信號加法器疊加后的信號上變換到不同頻率；數(shù)字信號組合器用于將N個(gè)數(shù)字調(diào)制器調(diào)制后的頻率信號組合成一個(gè)數(shù)字信號；寬帶數(shù)/模變換器用于將數(shù)字信號組合器組合后的數(shù)字信號變換成模擬信號；寬帶收發(fā)信機(jī)用于對寬帶數(shù)/模變換器變換的模擬信號在頻域內(nèi)進(jìn)行上變換；1∶N功率分配器用于將寬帶收發(fā)信機(jī)的輸出信號均勻地分成N個(gè)信號；各個(gè)AFEU中的每個(gè)用于將1∶N功率分配器分配的N個(gè)信號中的一個(gè)信號變換成發(fā)送頻率信號；N個(gè)陣列天線用于發(fā)送由各個(gè)天線前端單元(AFEU)提供的信號。
按照本發(fā)明的收發(fā)信機(jī)裝置包括N個(gè)陣列天線、N個(gè)天線前端單元、一個(gè)N∶1的功率組合器、一個(gè)1∶N的功率分配器、一個(gè)寬帶收發(fā)信機(jī)、一個(gè)寬帶模/數(shù)變換器、N個(gè)數(shù)字濾波器、一個(gè)寬帶數(shù)/模變換器和波束發(fā)生模塊。其中，N個(gè)天線前端單元用于將從N個(gè)陣列天線接收的信號下變換成N個(gè)不同的中頻帶頻率信號，或者將N個(gè)不同的中頻帶頻率信號上變換成無線電發(fā)送頻率信號，然后將上變換后的無線電發(fā)送頻率信號從N個(gè)天線上發(fā)送出去；N∶1功率組合器用于對下變換后的N個(gè)中頻帶頻率信號進(jìn)行組合；1∶N功率分配器用于給N個(gè)天線前端單元分別提供N個(gè)不同的中頻帶頻率發(fā)送信號中的一個(gè)；寬帶收發(fā)信機(jī)用于將由N∶1功率組合器組合的接收信號下變換成基頻帶信號，或者對寬帶收發(fā)信機(jī)輸出的模擬發(fā)送信號在頻域內(nèi)進(jìn)行上變換以便提供給1∶N功率分配器；寬帶模/數(shù)變換器用于將寬帶收發(fā)信機(jī)下變換后的接收信號變換成數(shù)字信號；N個(gè)數(shù)字濾波器用于將變換后的數(shù)字信號分成N個(gè)不同信號；寬帶數(shù)/模變換器用于將數(shù)字發(fā)送信號變換成模擬信號，并把這些變換后的模擬信號提供給寬帶收發(fā)信機(jī)；波束發(fā)生模塊在接收過程中用于在接收到由N個(gè)數(shù)字濾波器分配的N個(gè)數(shù)字接收信號之一時(shí)產(chǎn)生自適應(yīng)波束，或者在發(fā)送過程中用于將各個(gè)發(fā)送信號乘以權(quán)值以提供所分配的N個(gè)信號，其中，波束發(fā)生模塊的數(shù)量與用戶數(shù)量相等。
參照下列詳細(xì)說明和附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會清楚地看出本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中圖1示出了已有技術(shù)的移動(dòng)通信基站智能天線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖2a和2b示出了按照本發(fā)明的用于移動(dòng)通信基站中智能天線系統(tǒng)的單個(gè)收發(fā)信機(jī)的結(jié)構(gòu)；
圖3示出了寬帶收發(fā)信機(jī)的輸入信號頻譜；和圖4示出了經(jīng)寬帶收發(fā)信機(jī)下變換到基頻帶的信號頻譜。
按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，移動(dòng)通信基站智能天線系統(tǒng)的接收裝置包括N個(gè)陣列天線、N個(gè)用于將從N個(gè)陣列天線接收的各個(gè)信號分別下變換成不同頻率分量的裝置、一個(gè)用于將變換后的N個(gè)信號組合成一個(gè)信號的組合裝置、一個(gè)用于將組合信號下變換成基頻帶信號的裝置、一個(gè)用于將下變換后的基頻帶信號變換成數(shù)字信號的變換器、N個(gè)用于將變換后的數(shù)字信號分成N個(gè)不同數(shù)字信號的數(shù)字分配裝置、和L個(gè)用于逐個(gè)接收分別由N個(gè)數(shù)字分配裝置分配的N個(gè)數(shù)字信號和用于產(chǎn)生自適應(yīng)波束的波束發(fā)生模塊，其中，L代表用戶個(gè)數(shù)。
用于將從N個(gè)天線接收的各個(gè)信號分別下變換成不同頻率信號的下變換裝置最好是N個(gè)天線前端單元(AFEU)，其每一個(gè)都連接到相應(yīng)的天線上。
每個(gè)AFEU最好包括一個(gè)用于從天線接收信號的接收器帶通濾波器(RxBPF)230、一個(gè)用于對通過接收器帶通濾波器的信號進(jìn)行放大的低噪聲放大器(LNA)240、一個(gè)用于產(chǎn)生供識別各個(gè)AFEU 250用的不同頻率fi(i＝1到N)的頻率發(fā)生器270、一個(gè)用于將由低噪聲放大器240放大后的信號與頻率發(fā)生器270產(chǎn)生的信號進(jìn)行混頻并根據(jù)放大的信號頻率與由頻率發(fā)生器270產(chǎn)生的信號頻率之間的差異將混頻后的信號下變換成中頻帶頻率信號的接收混頻器290、以及一個(gè)用于將通過混頻器的信號濾波成特定通帶頻率信號并把該濾波后的信號提供組合裝置330的混頻器帶通濾波器(BPF)310。
用于把N個(gè)信號組合成一個(gè)信號的組合裝置最好是N∶1功率組合器330，這N個(gè)信號由各個(gè)AFEU進(jìn)行變換。
用于將組合后的信號下變換成基頻帶信號的下變換裝置最好是寬帶收發(fā)信機(jī)340。
用于將下變換后的信號變換成數(shù)字信號的裝置最好是寬帶模/數(shù)變換器360。
用于將變換后的數(shù)字信號分成N個(gè)不同數(shù)字信號的N個(gè)數(shù)字分配器最好是N個(gè)數(shù)字濾波器(DF)410。
從天線接收的信號的中心頻率最好為fRC，頻帶寬度最好為BW。
經(jīng)低噪聲放大器放大后的信號的中心頻率最好為fRC、頻帶寬度最好為BW。
經(jīng)混頻器下變換后的信號的中心頻率最好為fRC-fi(i＝1～N)，頻帶寬度最好為BW。
經(jīng)寬帶收發(fā)信機(jī)下變換后的組合信號的頻帶寬度最好不要與N個(gè)AFEU中各AFEU輸出信號的頻帶寬度重疊，其中，每個(gè)信號的頻帶寬度為BW。
按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，移動(dòng)通信基站智能天線系統(tǒng)的發(fā)送裝置包括L個(gè)分別具有不同權(quán)值的波束發(fā)生模塊、N個(gè)信號加法器390、N個(gè)數(shù)字調(diào)制器380、一個(gè)數(shù)字信號組合器370、一個(gè)寬帶數(shù)/模變換器350、一個(gè)寬帶收發(fā)信機(jī)340、一個(gè)1∶N的功率分配器320、N個(gè)天線前端單元AFEU250和N個(gè)陣列天線210。其中，L代表用戶個(gè)數(shù)，各波束發(fā)生模塊通過將每個(gè)發(fā)送信號乘以相應(yīng)權(quán)值來從每個(gè)模塊產(chǎn)生N個(gè)不同的信號；N個(gè)加法器390用于將各個(gè)波束發(fā)生模塊提供的N個(gè)不同信號疊加起來；N個(gè)信號調(diào)制器380分別用于將各信號加法器疊加后的信號上變換到不同的頻率上；數(shù)字信號組合器370用于將由N個(gè)數(shù)字調(diào)制器調(diào)制后的信號組合成一個(gè)數(shù)字信號；寬帶數(shù)/模變換器350用于將由數(shù)字信號組合器370組合后的數(shù)字信號變換成模擬信號；寬帶收發(fā)信機(jī)340用于在頻域內(nèi)對寬帶數(shù)/模變換器350變換的模擬信號進(jìn)行上變換；1∶N功率分配器320用于將寬帶收發(fā)信機(jī)340的輸出信號均勻地分成N個(gè)信號；N個(gè)天線前端單元250中的每個(gè)AFEU用于將1∶N功率分配器320分配的N個(gè)信號中的一個(gè)信號變換成發(fā)送頻率信號；N個(gè)陣列天線210用于發(fā)送由各個(gè)天線前端單元AFEU提供的信號。
每個(gè)AFEU最好包括一個(gè)用于將由1∶N功率分配器320分配的N個(gè)信號中的一個(gè)信號濾波成特定頻帶信號的功率分配器帶通濾波器(BPF)300、一個(gè)用于產(chǎn)生供識別各個(gè)AFEU用的不同頻率fi(i＝1到N)信號的頻率發(fā)生器270、一個(gè)用于將由頻率發(fā)生器270產(chǎn)生的信號與功率分配器帶通濾波器300濾波后的信號進(jìn)行混頻的發(fā)送混頻器280、一個(gè)用于對混頻器280的輸出信號進(jìn)行放大的大功率放大器(HPA)260、和一個(gè)用于接收大功率放大器的輸出信號并把該輸出信號提供給陣列天線210的發(fā)送帶通濾波器(TxBPF)220。其中，各AFEU中的頻率發(fā)生器所產(chǎn)生的頻率不相同。
由每個(gè)AFEU中的頻率發(fā)生器產(chǎn)生的信號的頻率為fi(i＝1到N)，它不同于其它頻率發(fā)生器產(chǎn)生的頻率。
混頻器混頻的信號的中心頻率最好為fTC。
1∶N功率分配器輸出的并經(jīng)各個(gè)帶通濾波器濾波后的信號的中心頻率等于fTC-fi(i＝1到N)。
按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，用于移動(dòng)通信基站智能天線系統(tǒng)的收發(fā)信機(jī)裝置包括N個(gè)陣列天線210、N個(gè)天線前端單元250、一個(gè)N∶1功率組合器330、一個(gè)1∶N功率分配器320、一個(gè)寬帶收發(fā)信機(jī)340、一個(gè)寬帶模/數(shù)變換器360、N個(gè)數(shù)字濾波器(DF)410、一個(gè)寬帶數(shù)/模變換器350和一個(gè)波束發(fā)生模塊(BM)400。其中，N個(gè)天線前端單元250用于將從N個(gè)陣列天線接收的信號下變換成N個(gè)不同的中頻帶頻率信號，或者將N個(gè)不同的中頻帶頻率信號上變換成無線電發(fā)送頻率信號，以便從N個(gè)天線上發(fā)送出去；N∶1功率組合器330用于將下變換后的N個(gè)中頻帶頻率信號組合成一個(gè)信號；1∶N功率分配器320用于給N個(gè)天線前端單元250分別提供N個(gè)不同的中頻帶頻率發(fā)送信號；寬帶收發(fā)信機(jī)340用于將由N∶1功率組合器330組合的接收信號下變換成基頻帶信號，或者在頻域內(nèi)對模擬發(fā)送信號進(jìn)行上變換，以便提供給1∶N功率分配器320；寬帶模/數(shù)變換器360用于將寬帶收發(fā)信機(jī)340下變換后的接收信號變換成數(shù)字信號；N個(gè)數(shù)字濾波器410用于將變換后的數(shù)字信號分成N個(gè)不同數(shù)字信號；寬帶數(shù)/模變換器350用于將數(shù)字發(fā)送信號變換成模擬信號并把變換后的模擬信號提供給寬帶收發(fā)信機(jī)340，波束發(fā)生模塊400在接收過程中用于在接收到由N個(gè)數(shù)字濾波器410分配的N個(gè)數(shù)字接收信號之一時(shí)產(chǎn)生自適應(yīng)波束、或者在發(fā)送過程中用于將各個(gè)發(fā)送信號乘以相應(yīng)權(quán)值，以提供所分配的N個(gè)信號，其中，波束發(fā)生模塊400的數(shù)量與用戶數(shù)量相等。
這個(gè)實(shí)施例的收發(fā)信機(jī)裝置最好還包括位于寬帶數(shù)/模變換器350與波束發(fā)生模塊400之間的N個(gè)信號加法器390、N個(gè)數(shù)字調(diào)制器(DM)380和一個(gè)數(shù)字信號組合器370。其中，N個(gè)信號加法器390用于將各個(gè)波束發(fā)生模塊400提供的N個(gè)發(fā)送信號疊加起來；N個(gè)數(shù)字調(diào)制器380分別用于將從各個(gè)信號加法器390接收的疊加信號上變換成各不相同的頻率；數(shù)字信號組合器370用于將被N個(gè)數(shù)字調(diào)制器380調(diào)頻過的各信號組合起來，并把組合后的信號提供給寬帶數(shù)/模變換器350。
天線前端單元250最好包括一個(gè)接收器帶通濾波器230、一個(gè)低噪聲放大器240、一個(gè)頻率發(fā)生器270、一個(gè)接收器混頻器290、一個(gè)混頻器帶通濾波器310、一個(gè)功率分配器帶通濾波器300、一個(gè)發(fā)送混頻器280、一個(gè)大功率放大器260和一個(gè)發(fā)送器帶通濾波器220。其中，接收器帶通濾波器230用于從天線210接收信號；低噪聲放大器240用于對通過接收器帶通濾波器230的信號進(jìn)行放大；頻率發(fā)生器270用于產(chǎn)生供識別各個(gè)AFEU 250用的不同頻率信號fi(i＝1到N)；接收器混頻器290用于將低噪聲放大器240放大的信號與頻率發(fā)生器270的輸出信號混合起來以便根據(jù)該放大的信號頻率與由頻率發(fā)生器270產(chǎn)生的信號頻率之間的差異將混頻信號下變換成中頻帶頻率信號；混頻器帶通濾波器310用于將通過接收器混頻器290的信號濾波成特定的帶通信號，并將濾波后的信號提供給組合裝置330；功率分配器帶通濾波器300用于將被1∶N功率分配器320分成的N個(gè)信號中一個(gè)信號濾波成特定頻帶的信號；發(fā)送混頻器280用于將由頻率發(fā)生器270產(chǎn)生的信號與功率分配器帶通濾波器300濾波后的信號混合起來；大功率放大器260用于對發(fā)送混頻器280的輸出信號進(jìn)行放大；發(fā)送器帶通濾波器220用于接收大功率放大器260的輸出信號并把該信號傳送給陣列天線210。
現(xiàn)在將參照圖2對本發(fā)明的工作原理作更詳細(xì)的解釋。
圖2示出了按照本發(fā)明的用于移動(dòng)通信基站智能天線系統(tǒng)的單個(gè)收發(fā)信機(jī)裝置的結(jié)構(gòu)。為便于說明，首先說明接收過程的工作原理，然后再說明發(fā)送過程的工作原理。接收過程N(yùn)個(gè)陣列天線210接收的各信號的中心頻率為fRC，頻帶寬度為BW。這些信號分別先經(jīng)過接收器帶通濾波器230，然后經(jīng)低噪聲放大器240得到放大，再通過混濾器290與由各天線前端單元AFEU 250中的頻率發(fā)生器270產(chǎn)生的不同頻率fi(i＝1到N)信號進(jìn)行混頻，并被下變換成頻率為fRC-f1、fRC-f2、……、fRC-fN的信號。
混頻器290的各輸出信號由具有各自頻帶的混頻器帶通濾波器310進(jìn)行濾波。
這些從N個(gè)陣列天線上接收到的信號分別經(jīng)過N個(gè)天線前端單元250后被變換成不同頻率的信號，然后再經(jīng)過N∶1功率組合器330，并施加到寬帶收發(fā)信機(jī)340的輸入口上。
圖3示出了提供給寬帶收發(fā)信機(jī)340的信號的頻譜。如果圖3所示的信號經(jīng)過寬帶收發(fā)信機(jī)被下變換到基帶，則該信號具有圖4所示的頻譜。頻率為fi1、fi2、fi3、……、fiN的信號被寬帶模/數(shù)變換器360變換成數(shù)字信號，并被主頻分別為fi1、fi2、fi3、……、fiN的N個(gè)數(shù)字濾波器410再分成N個(gè)信號。這N個(gè)信號與通過N個(gè)天線接收的信號相同，它們?nèi)驾斎氲?～L這L個(gè)波束發(fā)生模塊中，以便為L個(gè)用戶形成自適應(yīng)波束。波束發(fā)生單元400是通過控制N個(gè)信號的相對相位來產(chǎn)生自適應(yīng)波束的，這對本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說是很顯然的。發(fā)送過程L代表用戶數(shù)量，L個(gè)波束發(fā)生模塊400具有各不相同的權(quán)值。每個(gè)波束發(fā)生模塊通過將各個(gè)權(quán)值乘以發(fā)送信號而輸出N個(gè)不同的信號，這N個(gè)不同信號輸入到數(shù)字調(diào)制器380前面的N個(gè)信號加法器390中。每個(gè)信號加法器390將來自圖2所示L個(gè)波束發(fā)生模塊的L個(gè)信號疊加起來。數(shù)字調(diào)制器380輸出的N個(gè)信號的頻率分別為fi1、fi2、fi3、……、fiN，它們被組合起來后經(jīng)寬帶數(shù)/模變換器350變換成一個(gè)模擬信號。該模擬信號被施加到寬帶收發(fā)信機(jī)340的輸入口上，并經(jīng)該寬帶收發(fā)信機(jī)340上變換成頻率為fTC-f1、fTC-f2、……、fTC-fN的信號，接著被功率分配器320分成N個(gè)信號，然后此N個(gè)信號中的每個(gè)信號都被輸入到各個(gè)天線前端單元(AFEU)250上。各個(gè)信號分別經(jīng)過主頻為fTC-f1、fTC-f2、……、fTC-fN的各個(gè)功率分配器帶通濾波器300，然后與來自產(chǎn)生對應(yīng)于天線前端單元的不同頻率(f1到fN)的各個(gè)頻率發(fā)生器的信號進(jìn)行混頻，并上變換成頻率為fTC的發(fā)送頻率信號。這些信號經(jīng)各個(gè)陣列天線進(jìn)行發(fā)送。
本發(fā)明對在諸如CDMA_PCS、CDMA_DCS和IMT 2000(2千年國際移動(dòng)通信)之類的移動(dòng)通信系統(tǒng)中提高頻效和擴(kuò)容是有利的。此外，由于本發(fā)明按照FDM對通過N個(gè)陣列天線接收的信號進(jìn)行組合，并用寬帶收發(fā)信機(jī)對它們進(jìn)行處理，因此，能夠?qū)碜訬個(gè)天線的所有信息以基帶方式全部發(fā)送到波束發(fā)生模塊上，以產(chǎn)生自適應(yīng)波束。還有，由于用單個(gè)寬帶收發(fā)信機(jī)、一個(gè)寬帶模/數(shù)變換器和一個(gè)寬帶數(shù)/模變換器來代替已有技術(shù)中常見的N個(gè)陣列天線所需的N個(gè)收發(fā)信機(jī)裝置，因此可以大大降低整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜性、制作成本和功耗。
按照本發(fā)明，智能天線系統(tǒng)是由單個(gè)收發(fā)信機(jī)操作的。本發(fā)明采用一個(gè)收發(fā)信機(jī)而不是因有N個(gè)陣列天線而使用N個(gè)收發(fā)信機(jī)，它能大大減小整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸、減少功耗、降低相關(guān)電纜的用量和降低系統(tǒng)的復(fù)雜性。
權(quán)利要求
1.一種在移動(dòng)通信基站中用于接收/發(fā)送頻分復(fù)用的接收/發(fā)送信號的智能天線系統(tǒng)的接收裝置，所述裝置包括多個(gè)用于接收所述接收信號的陣列天線；多個(gè)分別用于將所述陣列天線接收的各個(gè)信號下變換成不同頻率信號的裝置；一個(gè)用于將所述變換后的各信號組合成一個(gè)信號的裝置；一個(gè)用于將所述組合成的一個(gè)信號下變換成基頻帶信號的裝置；一個(gè)用于將所述下變換后的基頻帶信號變換成數(shù)字信號的裝置；多個(gè)用于將所述數(shù)字信號分成多個(gè)不同數(shù)字信號的數(shù)字分配裝置；和多個(gè)用于對由各個(gè)所述數(shù)字分配裝置分配的各個(gè)所述數(shù)字信號逐個(gè)進(jìn)行接收以產(chǎn)生一個(gè)自適應(yīng)波束的波束發(fā)生模塊(400)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收裝置，其中，用于分別將所述陣列天線接收的各個(gè)信號下變換成不同頻率信號的所述下變換裝置是天線前端單元(AFEU)，它們中的每個(gè)分別連接到所述各個(gè)天線之一上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接收裝置，其中，所述各個(gè)AFEU包括一個(gè)用于從所述天線接收所述接收信號的接收器帶通濾波器；一個(gè)用于對經(jīng)過所述接收器帶通濾波器的所述接收信號進(jìn)行放大的低噪聲放大器；一個(gè)用于產(chǎn)生供識別每個(gè)所述AFEU用的不同頻率的頻率發(fā)生器；一個(gè)用于將由所述低噪聲放大器放大后的所述接收信號與所述頻率發(fā)生器產(chǎn)生的輸出信號進(jìn)行混頻、以便根據(jù)由所述低噪聲放大器放大后的信號頻率與由所述頻率發(fā)生器產(chǎn)生的信號頻率之間的差異將所述混頻信號下變換成中頻帶頻率信號的混頻器；和一個(gè)用于將通過所述混頻器的所述中頻帶頻率信號濾波成特定的通帶頻率信號并且把所述濾波后的通帶頻率信號提供給所述組合裝置的混頻器帶通濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的接收裝置，其中，由所述混頻器下變換的所述信號的特征在于其中心頻率對應(yīng)于由所述低噪聲放大器放大的信號頻率與由所述頻率發(fā)生器產(chǎn)生的信號頻率之間的差值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的接收裝置，其中，用于將由所述下變換裝置變換后的所述各信號組合成一個(gè)信號的所述組合裝置是功率組合器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的接收裝置，其中，用于將所述組合信號下變換成基頻帶信號的所述裝置是寬帶收發(fā)信機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的接收裝置，其中，經(jīng)寬帶收發(fā)信機(jī)下變換后的組合信號的頻帶寬度不與各個(gè)所述AFEU輸出信號的頻帶寬度重疊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的接收裝置，其中，用于將所述下變換后的信號變換成數(shù)字信號的所述裝置是寬帶模/數(shù)變換器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的接收裝置，其中，用于將所述變換后的數(shù)字信號分成不同數(shù)字信號的所述數(shù)字分配裝置是多個(gè)數(shù)字濾波器。
10.一種在移動(dòng)通信基站中用于接收/發(fā)送頻分復(fù)用的接收/發(fā)送信號的智能天線系統(tǒng)的發(fā)送裝置，所述裝置包括多個(gè)具有不同權(quán)值的波束發(fā)生模塊，它們通過給每個(gè)所述發(fā)送信號乘上所述權(quán)值來提供不同的信號；多個(gè)用于將由各個(gè)所述波束發(fā)生模塊提供的所述不同信號進(jìn)行疊加的信號加法器；多個(gè)用于分別將由各個(gè)所述信號加法器疊加后的所述輸出信號上變換成不同頻率信號的數(shù)字調(diào)制器；一個(gè)用于將由所述數(shù)字調(diào)制器輸出的所述已調(diào)頻率信號組合成數(shù)字信號的數(shù)字信號組合器；一個(gè)用于將所述數(shù)字信號組合器組合后的所述數(shù)字信號變換成模擬信號的寬帶數(shù)/模變換器；一個(gè)用于對所述寬帶數(shù)/模變換器輸出的所述模擬信號進(jìn)行上變換的寬帶收發(fā)信機(jī)；一個(gè)用于將所述寬帶收發(fā)信機(jī)的輸出信號分成不同中頻帶頻率發(fā)送信號之一的功率分配器；多個(gè)天線前端單元(AFEU)，每個(gè)天線前端單元用于將所述功率分配器輸出的所述不同發(fā)送信號中的一個(gè)信號變換成發(fā)送頻率信號；和多個(gè)陣列天線，它們用于發(fā)送各個(gè)所述天線前端單元(AFEU)輸出的所述發(fā)送頻率信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)送裝置，其中，每個(gè)所述AFEU包括一個(gè)功率分配器帶通濾波器，用于將由所述功率分配器分配后的所述信號之一濾波成特定頻帶信號；一個(gè)頻率發(fā)生器，用于產(chǎn)生與其它頻率發(fā)生器產(chǎn)生的頻率信號頻率不同的頻率信號，以便識別每個(gè)所述AFEU；一個(gè)混頻器，用于將由所述頻率發(fā)生器產(chǎn)生的信號與所述功率分配器帶通濾波器濾波后的信號進(jìn)行混頻；一個(gè)大功率放大器，用于對所述混頻器的輸出信號進(jìn)行放大；和一個(gè)發(fā)送帶通濾波器，用于接收所述大功率放大器的輸出信號，并向所述陣列天線提供濾波后的信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)送裝置，其中，所述混頻器輸出的所述上變換后的信號的特征在于其中心頻率對應(yīng)于所述功率分配器帶通濾波器濾波后的信號和由所述混頻器產(chǎn)生的信號的和值。
13.一種在移動(dòng)通信基站中用于發(fā)送/接收頻分復(fù)用的發(fā)送/接收信號的智能天線系統(tǒng)的收發(fā)信機(jī)裝置，所述裝置包括多個(gè)陣列天線，用于發(fā)送和接收所述發(fā)送信號和所述接收信號；多個(gè)天線前端單元，能夠把從所述陣列天線接收的信號下變換成不同的中頻帶頻率信號，并且把不同的中頻帶頻率信號上變換成供所述天線發(fā)送用的無線電發(fā)送頻率信號；一個(gè)功率組合器，用于將所述天線前端單元輸出的所述下變換后的中頻帶頻率信號組合成一個(gè)信號；一個(gè)功率分配器，用于分別給各所述天線前端單元提供不同的中頻帶頻率信號之一；一個(gè)寬帶收發(fā)信機(jī)，它耦合到所述功率組合器和所述功率分配器上，用于把由所述功率組成器組合后的接收信號下變換成基頻帶信號，以及用于對接收的模擬信號進(jìn)行上變換，然后把它提供給所述功率分配器；一個(gè)寬帶模/數(shù)變換器，它耦合到所述寬帶收發(fā)信機(jī)上，用于將所述寬帶收發(fā)信機(jī)下變換后的接收信號變換成數(shù)字信號；多個(gè)數(shù)字濾波器，用于所述將所述寬帶模/數(shù)變換器輸出的所述變換后的數(shù)字信號分成不同的數(shù)字信號；一個(gè)寬帶數(shù)/模變換器，它耦合到所述寬帶收發(fā)信機(jī)上，用于將數(shù)字發(fā)送信號變換成模擬信號，并把所述模擬信號提供給所述寬帶收發(fā)信機(jī)；和多個(gè)具有相應(yīng)權(quán)值的波束發(fā)生模塊，用于在接收到一個(gè)經(jīng)所述數(shù)字濾波器分配后的數(shù)字接收信號時(shí)產(chǎn)生自適應(yīng)波束，并通過給每個(gè)發(fā)送信號乘上所述權(quán)值來提供不同的信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的收發(fā)信機(jī)裝置，還包括多個(gè)信號加法器，它們將由每個(gè)所述波束發(fā)生模塊提供的每個(gè)所述發(fā)送信號疊加起來；多個(gè)數(shù)字調(diào)制器，分別用于把由每個(gè)所述信號加法器疊加后的所述發(fā)送信號上變換成不同的頻率信號；和一個(gè)數(shù)字信號組合器，用于將所述數(shù)字調(diào)制器調(diào)制后的所述不同調(diào)制信號組合成一個(gè)數(shù)字信號，并將該組合信號發(fā)送給所述寬帶數(shù)/模變換器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的收發(fā)信機(jī)裝置，其中，所述天線前端單元包括一個(gè)接收器帶通濾波器，用于接收所述天線輸出的信號；一個(gè)低噪聲放大器，用于對經(jīng)過所述接收器帶通濾波器的信號進(jìn)行放大；一個(gè)頻率發(fā)生器，用于產(chǎn)生不同的頻率信號，以識別每個(gè)AFEU；第一混頻器，用于把由所述低噪聲放大器放大后的所述信號與由所述頻率發(fā)生器產(chǎn)生的信號進(jìn)行混頻，以便根據(jù)所述放大信號的頻率與由所述頻率發(fā)生器產(chǎn)生的所述信號頻率之間的差異來將所述混頻信號下變換成中頻帶頻率信號；第一帶通濾波器，用于把經(jīng)過所述第一混頻器的所述信號濾波成特定的通帶頻率頻率信號，并把所述濾波后的信號提供給所述功率組合器；第二帶通濾波器，用于把一個(gè)被所述功率分配器分配后的所述信號濾波成特定頻帶信號；第二混頻器，用于將由所述頻率發(fā)生器產(chǎn)生的輸出信號與由所述第二帶通濾波器濾波后的輸出信號進(jìn)行混頻；一個(gè)大功率放大器，用于對所述混頻器的輸出信號進(jìn)行放大；和一個(gè)發(fā)送帶通濾波器，用于接收所述大功率放大器的輸出信號，并把濾波后的信號提供給所述陣列天線。
全文摘要
一種在移動(dòng)通信基站中智能天線系統(tǒng)的接收裝置,包括:多個(gè)接收輸入信號的陣列天線;多個(gè)分別將陣列天線接收的各個(gè)信號下變換成不同頻率信號的裝置;將變換后的各信號組合成一個(gè)信號的裝置;將組合后的該信號下變換成基頻帶信號的裝置;將下變換后的基頻帶信號變換成數(shù)字信號的裝置;多個(gè)將數(shù)字信號分成多個(gè)不同數(shù)字信號的信號分配裝置;和逐個(gè)接收各個(gè)數(shù)字分配裝置分配的數(shù)字信號并產(chǎn)生一個(gè)自適應(yīng)波束的多個(gè)波束發(fā)生模塊。
文檔編號H01Q3/30GK1242621SQ99108700
公開日2000年1月26日 申請日期1999年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月23日
發(fā)明者全珉 申請人:三星電子株式會社