[发明专利]有源天线阵列和用于中继无线电信号的方法

说明书

其他申请的交叉引用

本申请要求于2010年6月3日提交的美国专利申请12/792,936号的优先权和权益。本申请涉及于2009年10月12日提交的美国专利申请12/577,339号，“无线电系统和用于中继无线电信号的方法(A RADIO SYSTEM AND A METHOD FOR RELAYING RADIO SIGNALS)”。本申请还涉及与之同时提交的标题为“有源天线阵列和通过同步数字数据接口中继无线电信号的方法(ACTIVE ANTENNA ARRAY AND METHOD FOR RELAYING RADIO SIGNALS WITH SYNCHRONOUS DIGITAL DATA INTERFACE)”的美国专利申请。上述每个专利申请的全部公开内容在此引入作为参考。

技术领域

本发明的领域涉及用于中继无线电信号的有源天线阵列。本发明的领域还涉及用于在移动通信网络内中继无线电信号的方法。此外，本发明的领域涉及使工厂能够制造有源天线阵列的计算机程序产品和使处理器能够执行用于在移动通信网络内中继无线电信号的方法的计算机程序产品。

背景技术

移动通信网络的使用在过去十年已经增加。移动通信网络运营商已经增加基站数量以满足移动通信网络用户增加的业务需求。基站通常被耦合至(有源)天线阵列。无线电信号通常被中继至移动通信网络的小区内，反之亦然。移动通信网络运营商有意于降低基站的运营成本。将无线电系统实施为天线嵌入式无线电系统不失为一种选择。使用形式为有源天线阵列的天线嵌入式无线电系统，无线电系统的一些硬件部件可以在一个芯片上实现。因此，有源天线阵列降低了基站的成本。将无线电系统实施为天线嵌入式无线电系统减少了容纳基站硬件部件所需的空间。当实施天线嵌入式无线电系统时，无线电系统常规操作过程中的功耗显著降低。

随着用户数量的增加，有意向移动通信网络的各个用户提供可靠的服务质量。已提出了若干技术以处理移动通信网络内增加的用户数量。该若干技术之一包括在不同方向定向由有源天线阵列中继的波束的波束形成能力，进而增加移动通信网络小区内的服务覆盖。波束形成技术依赖于在有源天线阵列的若干天线元之间的规定相位和振幅关系。将发射路径和/或接收路径与至少一个天线元关联。需要校准发射路径和/或接收路径以提供各天线元之间的规定相位、振幅和延时关系。该校准允许估计沿着有源天线阵列的各条发射路径累积的相位、振幅和延时偏移。类似地，该校准包括估计沿着各条接收路径累积的相位、振幅和延时偏移。在第二步中，可以校正沿着发射路径累积的相位、振幅和延时偏移。可以将适当的相位和振幅改变施加于各条发射/接收路径以产生有源天线阵列的各条发射/接收路径之间的规定相位和振幅关系，从而允许波束形成技术。

在现代移动通信网络内，将有效载荷信号作为分组化有效载荷信号提供给有源天线阵列。当将分组化有效载荷信号提供给数字无线电接口时，分组化有效载荷信号的分组具有规定的时序。在有源天线阵列内，可以将一些(数据)处理应用于分组化有效载荷信号。该(数据)处理通常包括分组化有效载荷信号通过由PLL同步的若干缓冲器和时钟域。使用该数据处理，每次重启(重置)系统时，分组流的定时可能发生改变。在现有技术中，使用非分组化信号，在无线电站制造过程中校准无线电站中继时非分组有效载荷信号传播所沿的发射路径是可能且通常的实施方式。

有源天线阵列的相干中继所关注的是直到由有源天线阵列的天线元中继相应的无线电信号，由抵达数字无线电接口的无线电信号所经历的延时。该延时影响各个天线元之间的相位关系以及基于位置的服务。该延时受电缆长度等因素的任何改变的影响。

在现有技术中，只要该有源天线阵列的元件，例如电缆，被替换就必需重新校准有源天线阵列。在现有技术中重新校准昂贵且耗时。

美国专利6,693,588B1(转让给西门子公司)公开了电子相控群天线。该电子相控群天线通过使用由全部参考信号共享的参考点校准。在下行链路中，可以被彼此区分的那些参考信号由该群天线的各个天线元同时发射，并在共享参考点上接收之后被适当地分离。

美国专利‘588的西门子系统公开了天线元的固定空间配置。