[实用新型]用定向天线实现多波束智能天线的装置

说明书

技术领域  本实用新型涉及无线通信系统，具体的说是涉及一种蜂窝移动通信系统中用定向天线实现多波束智能天线的装置。

背景技术  智能天线是移动通信系统中的一项重要技术，使用智能天线能大大增加系统容量，增加无线基站的覆盖范围，改善通信质量，提高无线数据传输速率。

智能天线通常指自适应方向图智能天线和预多波束方向图智能天线。

自适应方向图智能天线，对用户定位需要获得所有的信号源和干扰源的信息，需要使用功能强大、价格昂贵的处理器，工程造价高。预多波束方向图智能天线，具有结构简单、响应速度快的优点，但对干扰的抑制能力有限，难以实现信号的最佳接收和发射，当用户偏离主瓣方向时接收效果变差。

自适应智能天线和预多波束智能天线的单元天线全向性使干扰遍布于周围各个方向，自适应算法无法通过有限阵元形成的零陷来进行有效干扰抑制，因此在这种复杂的多径传播环境下，自适应天线零陷抑制作用已经部分失效，且处于主瓣内的干扰同样无法抑制。

实用新型内容  本实用新型在于解决上述自适应智能天线和预多波束智能天线存在的问题，提供一种用定向天线实现多波束智能天线的装置，从而实现完成空分多址，降低系统复杂性，扩大基站覆盖范围，与现有基站兼容能力强，提高无线通信系统的通信容量和抗干扰能力的目的

本实用新型实现上述目的采用的技术方案是：一种用定向天线实现多波束智能天线的装置，其特征在于：该装置包括，由相互独立的N面定向天线组成的分层天线阵列，天线选择单元，协处理器单元，主处理器；N面定向天线由分别与协处理器单元输入端连接，协处理器输出端与天线选择单元、主处理器分别连接，主处理器输出端与天线选择单元、基站分别连接。

实际上，本实用新型是把蜂窝移动通信的基站服务区用若干面定向天线按照基站要覆盖的区域，组成分层多波束阵列，定向天线预先调整好波束指向，进行空间分割，实现空分多址，把基站服务区又分成很多新的小区，各小区之间满足一定的电磁辐射隔离要求；在小区之间实现通信信道再用技术，从而可以大幅度地增加用户数目和基站覆盖范围，大幅度地提高用户通信带宽和数据传输速率，大幅度地减小多径干扰和降低对功率放大器的要求。本实用新型用低旁瓣抑制干扰，用不同形式的组阵方式去实现不同环境下用户区的覆盖，阵列中的多面定向天线只有对应用户所在小区的天线工作，减小了电磁污染和对临近基站的干扰，提高了频谱利用率；由主处理器单元、协处理器和天线选择单元控制天线对信号的发射和接收，采用定向多波束切换方式实现对移动用户定位跟踪。

本实用新型与现有的智能天线相比有以下优越性：

1、结构简单，兼容能力强。定向多波束智能天线控制使用方便，不存在大的技术难点，实现容易，不需要复杂的算法，不但适合于3G系统，也适合于2G的GSM系统和未来的4G系统以及WLAN、PHS等通信系统中。

2、天线间互相关性小，干扰抑制能力强。因各定向天线相互独立，互相关性小，方向性强，可抑制绝大多数多径干扰，使接收信噪比搞高。同时，各阵元可采用双极化结构，实现极化分集功能，进一步提高系统抗干扰能力。

3、基站覆盖范围大，电磁污染小。基站定向天线的高增益特性使手机的通信距离更远，通过分层覆盖可扩大基站的控制范围，降低手机的耗电量；阵列各单元中只有接收信号最强的天线工作，减少电磁污染和系统开销。

4、基站功率低，功率控制容易。在分层覆盖中，利用高增益天线覆盖远区，低增益天线覆盖近区的方法减小远近效应和基站功率，降低发射机与接收机的功率控制难度。

5、组阵方式灵活，话务均衡能力强。根据需要覆盖区域的形状和用户数量的多少，可组成不同形式的阵列形状。如覆盖高话务区的圆形分层阵，覆盖公路的单面分层阵，覆盖海域的扇形水平极化阵等。定向多波束智能天线可进行话务均衡，将高话务扇区的部分话务量转移到容量资源未充分利用的定向天线上，提高了系统的灵活性。

6、通信容量大。由于采用定向天线，降低了同频干扰和同频复用系数，提高了信道容量。

附图说明

图1是用定向天线实现的多波束智能天线的装置的结构原理框图。

图2a是用定向天线实现的多波束智能天线圆形三层阵列结构。

图2b是用定向天线实现的多波束智能天线阵列中单元天线下倾角示意图。

图3是用定向天线实现的多波束智能天线单层圆形阵列方向图。

图4是7×3圆形分层小区区群结构示意图。

图5a是加接边环或吸波圆柱罩筒的抛物面天线结构图。

图5b是加接边环的抛物面天线驻波比图。