[发明专利]具有电倾角的分集天线系统

说明书

 本申请是申请人昆特尔科技有限公司于2009年2月11日提交的同名中国专利申请200780030552.5的分案申请。

技术领域

本发明涉及具有电倾角的分集天线系统，即具有空间分集和电倾角能力的相控阵列天线系统。它与诸如那些用于电信、例如一般被称为移动电话网的蜂窝移动无线网络的天线系统的许多天线系统相关。此类网络包括由诸如GSM的蜂窝无线标准所实现的第二代（2G）移动电话网和由诸如通用移动电话系统（UMTS）的蜂窝标准所实现的第三代（3G）移动电话网。其它蜂窝无线标准包括IS 95和WCDMA2000。

背景技术

传统蜂窝无线网络的运营商一般使用自己的基站，每个基站连接到一个或多个天线。在此类网络中，天线是定义预期覆盖区域的主要因素，覆盖区域一般被分成多个重叠小区，每个小区与相应天线和基站关联。每个小区包含在该小区内维持与移动无线设备的无线通信的固定位置基站。为了通信，基站之间例如通过按照栅格状或网状结构布置的固定陆地线相互连接，从而允许遍及小区覆盖区域的移动无线设备相互通信以及与蜂窝移动无线网以外的公共电话网通信。

为了改善和优化用于蜂窝无线网络的天线系统的通信性能，已知使用三种技术：空间分集、极化分集和可变电倾角。第一种此类技术、即空间分集包括使用两个在空间上分开的天线，每个天线引起来自使用移动电话手持机的远程订户的相应接收信号：这使得从单个手持机可得到两个接收信号，因此提供了通信优势。

基站所接收的信号遭受了功率的快速起伏，因为它们经过了多径环境：即从移动电话手持机发射的信号的复本经由多径或多路传递到接收基站，且手持机本身在发射期间也在移动。此外，此类复本相互之间去相关。可使用例如提供从移动手持机到基站的上行链路的显著性能增进的最大比率合并（MRC）来合并基站所接收的信号。

改进通信性能的第二种技术、即极化分集可通过具有两组天线元件的天线来获得，各组天线元件提供与另一组的最大信号发射或接收灵敏度的角度正交的最大信号发射或接收灵敏度的角度。由此类天线从单个移动手持机经不同多径路线所接收的两个信号彼此之间至少部分不相关，因此它们可被合并以改善接收信号质量。

改进通信性能的第三种技术、即可变电倾角源于天线元件的相控阵列的属性。此类天线响应于其天线元件的相位激励或者跨跃阵列作为阵列中的元件位置的线性函数变化的激励而形成主波束。改变该函数的梯度将主波束的倾斜度或角度向符合相位激励中的主波束方向改变。这允许蜂窝移动无线网的运营商将主波束的角度向垂直方向改变，其又调节天线所服务的地面覆盖区域，并使与不同小区关联的消息之间的干扰能够被降低：在这里，小区是天线通信的区域，且每个天线可存在一个以上的小区。

蜂窝无线网络的运营商面临传输信息能力不断增加的需求，但是须经限制部署新站点或者对现有站点增加额外天线的规划或者分区约束。因此，在不增加天线的情况下增加天线传输信息能力是合乎需要的，例如通过运营商共享天线同时由各个用户（运营商（欧洲）、或者载波（美国））相互独立地保留各自电倾角的角度的调节和空间分集的能力。

发明内容

本发明的一个目的是用独立的电倾角的角度给两个运营商提供在天线站点的空间分集。

本发明提供一种天线系统，具有两个双极化的、倾角可调的天线，所述天线具有提供空间分集的物理分离，并且其中：

a）每个天线具有与相应独立可调的电倾角的角度相关联的极化；以及

b）每个天线具有电倾角的角度，所述电倾角的角度可控制成与另一天线的电倾角的角度相等并提供共极化倾角耦合和反极化（anti-polarisation）倾角耦合中之一。

本发明提供可与不同载波频率和不同独立可调的电倾角的角度配合使用的优势：这提供了例如实现不同蜂窝无线标准和/或增加不同运营商而不需要提供将对环境增加视觉影响的额外天线组件的能力。

所述天线系统可用于分别工作在与具有共极化倾角耦合和反极化倾角耦合中之一的一对天线极化相关联的至少一个第一载波频率，以及与具有共极化倾角耦合和反极化倾角耦合中之一的另一对天线极化相关联的至少一个第二载波频率，可控制所述天线倾角角度使所述至少一个第一载波频率以及所述至少一个第二载波频率与不同的电倾角的角度相关联。所述至少一个第一载波频率和所述至少一个第二载波频率可以分别是第一和第二组载波频率。

所述至少一个第一载波频率和所述至少一个第二载波频率可与多个运营商、多个基站和多个蜂窝标准中之一相关联。