Приемопередающее устройство для интеллектуальной антенной системы в базовой станции мобильной связи

 

Изобретение относится к области радиотехники и раскрывает приемопередающее устройство для интеллектуальной антенной системы базовой станции. Приемопередающее устройство в отличие от известных устройств, в которых наличие N антенных решеток требует наличия также N приемопередатчиков, N аналого-цифровых (АЦП) и N цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), содержит по одному широкополосному АЦП и ЦАП и приемопередатчику, что достигается благодаря использованию в антенных интерфейсных блоках соответствующих преобразователей с понижением и повышением частоты, включению сумматоров и делителей мощности, а также использованию отдельных цифровых фильтров для разделения единого цифрового сигнала на разные цифровые сигналы. Технический результат заключается в упрощении устройства, повышении эффективности использования частот и увеличении пропускной способности. 3 с. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Притязание на приоритет Настоящая заявка ссылается на, включает в себя и претендует на приоритет согласно $ 11935 U.S.С., вытекающий из заявки под заголовком A TRANSCEIVER FOR SMART ANTENNA SYSTEM OF MOBILE TELECOMMUNICATION BASE STATIONS, поданной ранее в Корейское агентство промышленной собственности 23 июня 1998 и которой там надлежащим образом присвоен серийный 1998-23623.

Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к приемопередающему устройству для интеллектуальной антенной системы базовой станции мобильной связи. В частности, устройство настоящего изобретения, которое объединяет все сигналы от решетки из N антенн в соответствии с принципом частотного разделения каналов (ЧРК) и обрабатывает их с помощью широкополосного приемопередатчика, посылает всю информацию от N антенн в модули формирования луча в базовой полосе частот, что позволяет осуществить адаптивное формирование луча.

Уровень техники Обычно термин адаптивная решетка используется для антенны с весьма развитой логикой, или интеллектуальной антенны. Интеллектуальная антенна автоматически изменяет свои диаграммы направленности, реагируя на внешние условия распространения сигналов, и направляет оптимально направленный луч пользователям, а нули диаграммы направленности направляет в сторону помех. Интеллектуальная антенна принимает сигналы и определяет направление луча, необходимое для того, чтобы максимизировать ОСШП (отношение сигнал-шум+помеха) по этим сигналам. Также интеллектуальная антенна способна произвольным образом комбинировать лучи, выбирать луч, который имеет самый сильный сигнал, динамически отслеживать движущиеся объекты, подавлять сигналы канальных помех и использовать сигналы во всех направлениях.

Интеллектуальная антенна дает дополнительные преимущества, такие как высокий коэффициент усиления антенны, подавление помех/многолучевого распространения, пространственное разнесение, хороший КПД, большую дальность/зону обслуживания (уверенного приема), увеличенную пропускную способность, повышенную скорость передачи данных в битах и пониженное энергопотребление.

С другой стороны, интеллектуальные антенны имеют недостатки, к которым относится необходимость выполнения значительного объема вычислений для определения оптимального луча в окружающих условиях распространения радиоволн, что затрудняет обработку в реальном времени. Вдобавок, процесс разработки аппаратных средств для поддержки функционирования интеллектуальных антенн обычно занимает много времени и требует больших затрат.

В общем случае интеллектуальные антенные системы включают в себя секционированную антенну, антенну для разнесенного приема, антенну с переключением положения луча (главного лепестка диаграммы направленности) и адаптивную антенную решетку.

Известные интеллектуальные антенные системы обеспечивают базу для создания следующего поколения систем мобильной связи согласно данному изобретению для увеличения зоны обслуживания и пропускной способности в известных системах с множественным доступом и кодовым разделением каналов (МДКР) путем формирования адаптивного луча для каждого абонента с использованием принимаемых сигналов от N антенных решеток и улучшения отношения сигнал-помеха (ОСП) и отношения сигнал-шум (ОСШ).

На фиг.1 показана известная структура интеллектуальной антенной системы базовой станции мобильной связи. В интеллектуальной антенной системе по фиг. 1 используется N антенных решеток, для которых требуется N приемопередатчиков, по сравнению с базовой станцией МДКР, в которой интеллектуальная антенная система не используется.

Как показано на фиг.1, для N антенных решеток требуется N антенных интерфейсных блоков (АИБ), N высокомощных усилителей (ВМУ) и N приемопередатчиков соответственно. Также необходимо иметь N аналого-цифровых преобразователей и N цифроаналоговых преобразователей. Все N аналого-цифровых преобразователей и N цифроаналоговых преобразователей должны быть подсоединены к L модулям формирования луча для того, чтобы обрабатывать информацию для L абонентов.

Известные интеллектуальные антенные системы имеют недостатки, заключающиеся в том, что для них требуется больше приемопередатчиков и модулей из-за увеличения количества антенн до N, что усложняет конфигурацию системы, увеличивает энергопотребление, повышает затраты на изготовление, увеличивает объем конфигурации системы и повышает требования к связанным с ней кабелям, что вызывает трудности при физической конфигурации системы.

В патенте США 5610617 под заголовком "Directive beam selectively for high speed wireless communication networks" (поданном 18 июля 1995 и опубликованном 11 марта 1997) раскрыта другая известная система, предназначенная для обеспечения способа выбора направленного луча в беспроводной сети связи.

Известный способ основан на использовании схемы объединителя на основе диаграммообразующей матрицы Батлера, осуществляющей переключение между передатчиком и антенной решеткой, и на использовании узкой ширины луча для выбора тракта передачи, имеющего оптимальное качество сигнала.

Эта известная антенна может дать такие преимущества, как уменьшение энергопотребления, расширение зоны обслуживания, повышение КПД антенной решетки и снижение затрат при изготовлении. Однако такая решетка, которая выбирает оптимальный тракт передачи посредством переключения между N антенными решетками и приемопередатчиком, не подходит для формирования адаптивных лучей.

Сущность изобретения Соответственно, целью настоящего изобретения является создание приемопередающего устройства для интеллектуальной антенной системы базовой станции мобильной связи для обработки сигналов, принимаемых от N антенных решеток, с помощью одного приемопередатчика.

Приемное устройство, согласно настоящему изобретению, содержит N антенных решеток, соответственно N средств для преобразования с понижением частоты каждого из сигналов, которые принимаются от N антенных решеток, в сигналы другой частоты, средство для объединения преобразованных N сигналов в один сигнал, средство для преобразования с понижением частоты объединенного сигнала в сигнал базовой полосы частот, средство для преобразования с понижением частоты сигнала базовой полосы частот в цифровой сигнал, N средств цифрового деления для разделения цифрового сигнала на N разных сигналов и L модулей формирования луча для приема один за другим N цифровых сигналов, разделенных каждым из N средств цифрового деления, и для формирования адаптивного луча, где L - количество абонентов.

Передающее устройство, согласно настоящему изобретению, содержит L модулей формирования луча, имеющих соответствующий вес, для обеспечения N различных сигналов путем умножения каждого сигнала передачи на этот вес, где L - количество абонентов, N сумматоров сигналов для суммирования N различных сигналов, обеспечиваемых каждым из модулей формирования луча, N цифровых модуляторов для преобразования с повышением частоты сигнала, просуммированного каждым из сумматоров сигналов, в соответствующие различные частоты, цифровой объединитель сигналов для объединения сигналов, подвергнутых частотной модуляции N цифровыми модуляторами, в цифровой сигнал, широкополосный цифроаналоговый преобразователь для преобразования цифрового сигнала, объединенного цифровым объединителем сигналов, в аналоговый сигнал, широкополосный приемопередатчик для преобразования с повышением частоты аналогового сигнала, преобразованного широкополосным цифроаналоговым преобразователем, делитель мощности 1:N для деления выходного сигнала широкополосного приемопередатчика поровну на N сигналов, N антенных интерфейсных блоков (АИБ), причем каждый АИБ служит для преобразования одного из N сигналов, выделенных делителем мощности 1:N, в сигнал частоты передачи, и N антенных решеток для передачи сигнала от каждого из антенных интерфейсных блоков (АИБ).

Приемопередающее устройство настоящего изобретения содержит N антенных решеток, N антенных интерфейсных блоков для преобразования с понижением частоты сигналов, принимаемых от N антенных решеток, в сигналы N различных промежуточных частотных полос или для преобразования с повышением частоты N различных сигналов промежуточной полосы частот в сигналы частоты радиопередачи и затем передачи сигналов частоты радиопередачи после преобразования с повышением частоты через N антенн, сумматор мощностей N:1 для объединения N сигналов промежуточной полосы частот после преобразования с понижением частоты, делитель мощности 1:N для подачи одного из сигналов передачи промежуточной полосы частот на N антенных интерфейсных блоков соответственно, широкополосный приемопередатчик для преобразования с понижением частоты сигнала приема, объединенного сумматором мощностей N:1, в сигнал базовой полосы частот или для преобразования с повышением частоты аналогового сигнала передачи от широкополосного приемопередатчика на этой частоте на делитель мощности 1: N, широкополосный аналого-цифровой преобразователь для преобразования сигнала приема, преобразованного с понижением частоты широкополосным приемопередатчиком, в цифровые сигналы, N цифровых фильтров для разделения преобразованных цифровых сигналов на N разных сигналов, широкополосный цифроаналоговый преобразователь для преобразования цифровых сигналов передачи в аналоговые сигналы и для подачи преобразованных аналоговых сигналов в широкополосный приемопередатчик, и модуль формирования луча для формирования адаптивного луча при приеме одного из N цифровых сигналов приема, разделенных N цифровыми фильтрами в процессе приема, или для умножения каждого сигнала передачи на вес и обеспечения его N сигналами, разделенными в процессе передачи, где количество модулей формирования луча равно количеству абонентов.

Краткое описание чертежей Цели, признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники при обращении к последующему подробному описанию и сопровождающим чертежам, на которых: фиг. 1 - известная структура интеллектуальной антенной системы базовой станции мобильной связи; фиг. 2 - структура единого приемопередатчика для интеллектуальной антенной системы базовой станции мобильной связи согласно настоящему изобретению; фиг.3 - спектр сигнала, поступающего на широкополосный приемопередатчик; фиг.4 - спектр сигнала, который преобразуется с понижением частоты в сигнал базовой полосы частот через широкополосный приемопередатчик.

Подробное описание изобретения
Согласно одному варианту настоящего изобретения приемное устройство для интеллектуальной антенной системы базовой станции мобильной связи содержит N антенных решеток, N средств для преобразования с понижением частоты каждого сигнала, которые принимаются от N антенных решеток, в сигнал соответствующей, отличной от других частоты, средство для объединения преобразованных N сигналов в один сигнал, средство для преобразования с понижением частоты объединенного сигнала в сигнал базовой полосы частот, средство для преобразования с понижением частоты сигнала базовой полосы частот в цифровой сигнал, N средств цифрового деления для разделения преобразованного цифрового сигнала на N различных цифровых сигналов и L модулей формирования луча для приема одного за другим N цифровых сигналов, разделенных каждым из средств цифрового деления, и для формирования адаптивного луча, где L - количество абонентов.

Предпочтительно, чтобы средства преобразования с понижением частоты для преобразования с понижением частоты каждого из сигналов, которые принимаются от N антенн, в сигналы соответствующих различных частот представляли собой N антенных интерфейсных блоков (АИБ), каждый из которых подсоединен к соответствующей антенне.

Предпочтительно, чтобы каждый из АИБ содержал полосовой фильтр приемника для приема сигнала от антенны (230), малошумящий усилитель для усиления сигнала, проходящего через полосовой фильтр приемника (240), генератор частоты (270) для генерации отличной от других частоты f_i (i= от 1 до N) для идентификации каждого АИБ (250), преобразователь частоты приема (290) для смешения сигнала, усиленного малошумящим усилителем (240), и сигнала, генерируемого генератором частоты (270), для преобразования с понижением частоты смешенного сигнала в сигнал промежуточной полосы частот путем получения разности между частотой усиленного сигнала и частотой сигнала, генерируемого генератором частоты (270), и полосовой фильтр преобразователя частоты (310) для фильтрации сигнала, проходящего через преобразователь частоты, для получения сигнала определенной частоты и подачи отфильтрованного сигнала в средство объединения (330).

Предпочтительно, чтобы средство для объединения N сигналов в один сигнал представляло собой сумматор мощностей N:1 (330), причем каждый АИБ преобразует N сигналов.

Предпочтительно, чтобы средство для преобразования с понижением частоты объединенного сигнала в сигнал базовой полосы частот представляло собой широкополосный приемопередатчик (340).

Предпочтительно, чтобы средство для преобразования сигнала, преобразованного с понижением частоты, в цифровой сигнал представляло собой широкополосный аналого-цифровой преобразователь (360).

Предпочтительно, чтобы каждое из N средств цифрового деления для деления преобразованного цифрового сигнала на N различных цифровых сигналов представляло собой цифровой фильтр (410) в количестве N.

Предпочтительно, чтобы сигнал, принимаемый от антенны, имел центральную частоту f_Rc и имел ширину полосы частот ШП.

Предпочтительно, чтобы сигнал, усиливаемый малошумящим усилителем, имел центральную частоту f_Rc и имел ширину полосы частот ШП.

Предпочтительно, чтобы сигнал, преобразованный с понижением частоты преобразователем частоты, имел центральную частоту f_Rc-f_i (i= от 1 до N) и имел ширину полосы частот ШП.

Предпочтительно, чтобы ширина полосы частот объединенного сигнала, преобразованного с понижением частоты широкополосным приемопередатчиком, не перекрывала ширину частотных полос сигналов от каждого из N АИБ, при этом каждый сигнал имел бы ширину полосы частот ШП.

Согласно другому варианту настоящего изобретения передающее устройство для интеллектуальной антенной системы базовой станции мобильной связи содержит L модулей формирования луча, имеющих каждый различный вес, для подачи N различных сигналов от каждого модуля путем умножения сигнала передачи на соответствующий вес, где L - количество абонентов, N сумматоров сигналов (390) для суммирования N различных сигналов, обеспечиваемых каждым из модулей формирования луча, N цифровых модуляторов (380) для преобразования с повышением частоты сигнала, просуммированного каждым из сумматоров сигналов, соответственно в сигналы различных частот, цифровой объединитель сигналов (370) для объединения сигналов, модулированных N цифровыми модуляторами, в цифровой сигнал, широкополосный цифроаналоговый преобразователь (350) для преобразования цифрового сигнала, объединенного цифровым объединителем сигналов (370), в аналоговый сигнал, широкополосный приемопередатчик (340) для преобразования с повышением частоты аналогового сигнала, преобразованного широкополосным цифроаналоговым преобразователем (350), делитель мощности 1:N для разделения выходного сигнала широкополосного приемопередатчика (340) на N равных сигналов, N антенных интерфейсных блоков (АИБ) (250), причем каждый АИБ служит для преобразования одного из N сигналов, разделенных делителем мощности 1: N (320), в сигнал частоты передачи, и N антенных решеток (210) для передачи сигнала от каждого из антенных интерфейсных блоков (АИБ).

Предпочтительно, чтобы каждый АИБ содержал полосовой фильтр делителя мощности (300) для фильтрации одного из N сигналов, разделенных делителем мощности 1: N (320), для получения сигнала определенной полосы частот, генератор частоты (270) для генерации частоты f_i (i= от 1 до N), которая отличается от частот других генераторов частоты, для идентификации каждого АИБ (270), преобразователь частоты передачи (280) для смешения сигнала, генерируемого генератором частоты (270), и сигнала, отфильтрованного полосовым фильтром делителя мощности (300), высокомощный усилитель (260) для усиления выходного сигнала преобразователя частоты (280) и полосовой фильтр передачи (220) для приема выходного сигнала высокомощного усилителя и подачи этого выходного сигнала на антенную решетку (210).

Сигнал, генерируемый генератором частоты в каждом АИБ, имеет частоту f_i (i= от 1 до N), отличающуюся от частот других генераторов частоты.

Предпочтительно, чтобы сигнал, полученный путем смешения преобразователем частоты, имел центральную частоту, определенную здесь как f_Tc.

Сигнал, обеспечиваемый делителем мощности 1:N и отфильтрованный каждым полосовым фильтром, имеет центральную частоту, равную f_Tc-f_i (i= от 1 до N).

Согласно еще одному варианту настоящего изобретения приемопередающее устройство для интеллектуальной антенной системы базовой станции мобильной связи содержит N антенных решеток (210), N антенных интерфейсных блоков (250) для преобразования с понижением частоты сигналов, принимаемых от N антенных решеток, в N сигналов с частотами, лежащими в разных промежуточных полосах частот, или для преобразования с повышением частоты N сигналов с частотами, лежащими в разных промежуточных полосах частот, в сигналы с частотами радиопередачи для передачи через N антенн, сумматор мощностей N:1 для объединения преобразованных с понижением частоты N сигналов с частотами промежуточных частотных полос в один сигнал, делитель мощности 1:N (320) для подачи одного из N различных сигналов передачи с частотой в промежуточной полосе частот соответственно в N антенных интерфейсных блоков (250), широкополосный приемопередатчик (340) для преобразования с понижением частоты принятого сигнала, объединенного сумматором мощностей N:1 (330), в сигнал базовой полосы частот или для преобразования с повышением частоты аналогового сигнала передачи на данной частоте для обеспечения делителя мощности 1:N (320), широкополосный аналого-цифровой преобразователь (360) для преобразования принятого сигнала, преобразованного с понижением частоты широкополосным приемопередатчиком (340), в цифровой сигнал, N цифровых фильтров (410) для разделения преобразованного цифрового сигнала на N различных цифровых сигналов, широкополосный цифроаналоговый преобразователь (350) для преобразования цифрового сигнала передачи в аналоговый сигнал и для подачи этого аналогового сигнала в широкополосный приемопередатчик (340) и модуль формирования луча (400) для формирования адаптивного луча при приеме одного из N цифровых сигналов приема, разделенных N цифровыми фильтрами в процессе приема (410), или умножения каждого сигнала передачи на вес и обеспечения его N сигналами, разделенными в процессе передачи, где количество модулей формирования луча равно количеству абонентов.

Предпочтительно, чтобы приемопередающее устройство по этому варианту дополнительно содержало N сумматоров сигналов (390), расположенный между широкополосным цифроаналоговым преобразователем (350) и модулем формирования луча (400), для суммирования N сигналов передачи, каждый из которых обеспечивается модулем формирования луча (400), N цифровых модуляторов (380) для преобразования с повышением частоты просуммированных сигналов, принятых от каждого из сумматоров сигналов (390), в сигналы различных частот соответственно и цифровой объединитель сигналов (370) для объединения сигналов, модулированных по частоте N цифровыми модуляторами (380), и для подачи их в широкополосный цифроаналоговый преобразователь (350).

Предпочтительно, чтобы антенный интерфейсный блок (250) содержал полосовой фильтр приемника (230) для приема сигнала от антенны (210), малошумящий усилитель (240) для усиления сигнала, проходящего через полосовой фильтр приемника (230), генератор частоты (270) для генерации отличной от других частоты f_i (i = от 1 до N) для идентификации каждого АИБ (270), преобразователь частоты приемника (290) для смешения сигнала, усиленного малошумящим усилителем (240), и сигнала, генерируемого генератором частоты (270), для преобразования с понижением частоты смешанного сигнала в сигнал частоты промежуточной полосы частот путем получения разности между частотой усиленного сигнала и частотой сигнала, генерируемого генератором частоты (270), полосовой фильтр преобразователя частоты (310) для фильтрации сигнала, проходящего через преобразователь частоты приемника (290), для получения сигнала частоты определенной полосы пропускания и подачи отфильтрованного сигнала в средство объединения (330), полосовой фильтр делителя мощности (300) для фильтрации одного из N сигналов, выделенных делителем мощности 1:N (320), для получения сигнала определенной полосы частот, преобразователь частоты передатчика (280) для смешения сигнала, генерируемого генератором частоты (270), и сигнала, отфильтрованного полосовым фильтром делителя мощности (300), высокомощный усилитель (260) для усиления выходного сигнала преобразователя частоты передачи (280) и полосовой фильтр передачи для приема выходного сигнала высокомощного усилителя (260) и подачи этого сигнала на антенную решетку (210).

Обратимся теперь к фиг. 2 для более детального объяснения принципа действия настоящего изобретения.

На фиг. 2 показана структура единого приемопередающего устройства для интеллектуальной антенной системы базовой станции мобильной связи согласно настоящему изобретению. Для удобства объяснения принцип действия поясняется сначала со ссылкой на процесс приема, а затем со ссылкой на процесс передачи.

Процесс приема
Сигналы, принимаемые через N антенных решеток (210), имеют центральную частоту f_Rc и ширину полосы частот ШП. Сигналы, проходящие через полосовой фильтр приемника (230), усиливаются каждый малошумящим усилителем (240), смешиваются с отличной от других частотой f_i (i = от 1 до N), генерируемой генератором частоты (270) каждого антенного интерфейсного блока (АИБ) (250), и преобразуются с понижением частоты соответственно до частот _Rc-f₁, f_Rc-f₂,..., f_Rc-f_N преобразователем частоты (290).

Выходные сигналы преобразователя частоты (290) фильтруются полосовым фильтром преобразователя частоты (310), каждый из которых имеет свою полосу частот.

Сигналы, принятые от N антенных решеток, проходят соответственно через N антенных интерфейсных блоков (250), подвергаясь преобразованию для получения разных частот, причем все сигналы проходят через сумматор мощностей N:1 (330) и подаются на входной порт широкополосного приемопередатчика (340).

На фиг. 3 показан спектр сигнала, подаваемого на широкополосный приемопередатчик (340). Если сигнал, показанный на фиг.3, проходит через широкополосный приемопередатчик, подвергаясь преобразованию с понижением частоты до базовой полосы частот, то этот сигнал имеет спектр, показанный на фиг.4. Сигнал, имеющий частоты f_i1, f_i2, f_i3,..., f_iN соответственно, преобразуется в цифровой сигнал широкополосным аналого-цифровым преобразователем (360) и разделяется снова на N сигналов N цифровыми фильтрами (410), каждый из которых имеет основную частоту f_i1, f_i2, f_i3,..., f_iN соответственно. Эти N сигналов такие же, как сигналы, принятые от N антенн, и все эти сигналы идут к L модулям формирования луча от 1 до L для формирования адаптивного луча для L абонентов. Как ясно специалистам в данной области техники, модули формирования луча (400) формируют адаптивный луч путем регулирования относительной фазы N сигналов.

Процесс передачи
L модулей формирования луча (400), где L представляет количество абонентов, имеют соответствующий, отличный от других вес. Каждый модуль формирования луча выдает N разных сигналов путем умножения соответствующего веса на сигнал передачи, при этом каждый из N разных сигналов подается на N сумматоров сигналов (390), расположенных перед цифровыми модуляторами (380). Каждый сумматор сигналов (390) суммирует L сигналов, подаваемых от каждого из L модулей формирования луча, показанных на фиг.2. N сигналов, поступающих от цифровых модуляторов (380), имея соответствующую частоту f_i1, f_i2, f_i3,.. ., f_iN, объединяются и преобразуются в аналоговый сигнал широкополосным цифроаналоговым преобразователем (350). Аналоговый сигнал подается на входной порт широкополосного приемопередатчика (340) и преобразуется с повышением частоты до частоты f_Tc-f₁, f_Tc-f₂,..., f_Tc-f_N посредством широкополосного приемопередатчика (340), делится на N сигналов посредством делителя мощности (320), и затем каждый сигнал подается на каждый антенный интерфейсный блок (АИБ) (250). Каждый сигнал проходит через каждый полосовой фильтр делителя мощности (300), имея основную частоту f_Tc-f₁, f_Tc-f₂,..., f_Tc-f_N соответственно, смешивается с сигналом от каждого из генераторов частоты, генерирующего отличную от других частоту (от f₁ до f_N), соответствующую антенному интерфейсному блоку, и преобразуется с повышением частоты до частоты передачи f_Tc. Эти сигналы излучаются каждой антенной решеткой.

Настоящее изобретение содействует повышению эффективности использования частот и увеличению пропускной способности системы мобильной связи, к примеру, CDMA_ PCS, CDMA_ DCS и IMT2000 (Международные системы мобильной электросвязи 2000). Кроме того, поскольку в настоящем изобретении сигналы объединяются в соответствии с ЧРК, причем сигналы принимаются через N антенных решеток и обрабатываются с помощью широкополосного приемопередатчика, то можно посылать всю информацию от N антенн на модули формирования луча на базовой полосе частот и формировать адаптивный луч. Кроме того, поскольку множество из N приемопередающих устройств, необходимых для N антенных решеток, как это обычно имеет место для известного уровня техники, заменяется одним широкополосным приемопередатчиком, широкополосным аналого-цифровым преобразователем и широкополосным цифроаналоговым преобразователем, сложность системы в целом, затраты на ее изготовление и энергопотребление значительно уменьшаются.

Согласно настоящему изобретению интеллектуальная антенная система работает с единым приемопередатчиком. Настоящее изобретение, в котором используется единый приемопередатчик вместо множества из N приемопередатчиков, количество которых растет вместе с числом N антенных решеток, дает значительное уменьшение размеров конфигурации системы в целом, энергопотребления системы, а также связанных с ней кабелей.

Сокращения, принятые в схемах на приведенных чертежах:
ПФ Пер - полосовой фильтр передачи
ПФ Пр - полосовой фильтр приема
МШУ - малошумящий усилитель
АИБ - антенный интерфейсный блок
ЦАП - цифроаналоговый преобразователь
АЦП - аналого-цифровой преобразователь
МФЛ - модуль формирования луча
ПФ - полосовой фильтр
Пер - передача
Пр - прием
ЦМ - цифровой модулятор
ЦФ - цифровой фильтр
ШП - ширина полосыр

Формула изобретения

1. Приемное устройство для интеллектуальной антенной системы для передачи/приема сигналов передачи и приема с частотным разделением каналов в базовой станции мобильной связи, содержащее N антенных решеток для приема сигналов приема, N антенных интерфейсных блоков (АИБ) для преобразования с понижением частоты сигналов, принятых от решеток, в N сигналов, имеющих различные частоты, средство для объединения преобразованных N сигналов в один сигнал, средство для преобразования с понижением частоты одного объединенного сигнала в сигнал промежуточной полосы частот, средство для преобразования сигнала, преобразованного с понижением частоты, в цифровой сигнал, N средств цифрового деления для разделения преобразованного цифрового сигнала на N сигналов с разными частотами, и L модулей формирования луча для приема N цифровых сигналов, разделенных N средствами цифрового деления, и для формирования адаптивного луча, соответствующего L абонентам.

2. Приемное устройство по п. 1, в котором каждый из АИБ содержит полосовой фильтр приемника для приема сигнала приема от антенны; малошумящий усилитель для усиления сигнала приема, проходящего через полосовой фильтр приемника; генератор частоты для генерации, отличной от других частот для идентификации каждого АИБ; преобразователь частоты для смешения сигнала приема, усиленного малошумящим усилителем, и выходного сигнала, генерируемого генератором частоты, для преобразования с понижением частоты смешиваемых сигналов в сигнал промежуточной полосы частот путем получения разности между частотой сигнала, усиленного малошумящим усилителем, и частотой сигнала, генерируемого генератором частоты; и полосовой фильтр приемника для фильтрации сигнала промежуточной полосы частот, проходящего через преобразователь частоты, для получения частоты определенной полосы пропускания и подачи отфильтрованного сигнала этой полосы пропускания в средство объединения.

3. Приемное устройство по п. 2, в котором преобразованный с понижением частоты с помощью преобразователя частоты сигнал отличается тем, что имеет центральную частоту, соответствующую разности между частотой сигнала, усиленного малошумящим усилителем, и частотой сигнала, генерируемого генератором частоты.

4. Приемное устройство по п. 1 или 3, в котором средство объединения для объединения сигналов, преобразованных средствами преобразования с понижением частоты, в один сигнал, является сумматором мощностей.

5. Приемное устройство по п. 4, в котором средство для преобразования с понижением частоты объединенного сигнала в сигнал базовой полосы частот является широкополосным приемопередатчиком.

6. Приемное устройство по п. 5, в котором ширина полосы частот объединенного сигнала, преобразованного с понижением частоты широкополосным приемопередатчиком, не перекрывает ширину полос частот сигналов от каждого из АИБ.

7. Приемное устройство по п. 6, в котором средство для преобразования преобразованного с понижением частоты сигнала в цифровой сигнал представляет собой широкополосный аналого-цифровой преобразователь.

8. Приемное устройство по п. 7, в котором средство цифрового деления для разделения преобразованного цифрового сигнала на разные цифровые сигналы представляет собой множество цифровых фильтров.

9. Передающее устройство для интеллектуальной антенной системы для передачи/приема сигналов передачи и приема с частотным разделением каналов в базовой станции мобильной связи, содержащее N сумматоров сигналов для суммирования сигналов, обеспечиваемых модулями формирования луча, и выдачи N сигналов в N цифровых модуляторов для преобразования с повышением частоты N сигналов, выданных из сумматоров сигналов, в N сигналов, имеющих различные частоты, цифровой объединитель сигналов для объединения сигналов, подвергнутых преобразованию с повышением частоты цифровыми модуляторами, в один цифровой сигнал, широкополосный цифроаналоговый преобразователь для преобразования объединенного цифрового сигнала в аналоговый сигнал, широкополосный приемопередатчик для частотного преобразования с повышением частоты преобразованного аналогового сигнала, делитель мощности для разделения сигнала, подвергнутого преобразованию с повышением частоты широкополосным приемопередатчиком, на N сигналов, N АИБ для ввода N сигналов, разделенных делителем мощности, и преобразования их с повышением частоты в сигнал частоты передачи, и N антенных решеток для ввода и излучения сигналов, подвергнутых преобразованию с повышением частоты с помощью АИБ.

10. Передающее устройство по п. 9, в котором каждый АИБ содержит полосовой фильтр делителя мощности для фильтрации одного из сигналов, выделенных делителей мощности, для получения сигналов определенной полосы частот; генератор частоты для генерации отличной от других частоты, которая отличается от частот других генераторов частоты, для идентификации каждого АИБ; преобразователя частоты для смешения сигнала, генерируемого генератором частоты, и сигнала, отфильтрованного полосовым фильтром делителя мощности; высокомощный усилитель для усиления выходного сигнала преобразователя частоты; и полосовой фильтр передачи для приема выходного сигнала высокомощного усилителя и подачи отфильтрованного сигнала в антенные решетки.

11. Передающее устройство по п. 10, в котором преобразованный с повышением частоты сигнал от преобразователя частоты отличается тем, что он имеет центральную частоту, соответствующую смеси сигнала, отфильтрованного полосовым фильтром делителя мощности, с сигналом, генерируемым генератором частоты.

12. Приемопередающее устройство для интеллектуальной антенной системы для передачи/приема сигналов передачи и приема с частотным разделением каналов в базовой станции мобильной связи, содержащее N антенных решеток, N АИБ для преобразования с понижением частоты сигналов, принятых от антенной решетки, в N сигналов отличных друг от друга промежуточных частотных полос и преобразования с повышением частоты N сигналов отличных друг от друга промежуточных частотных полос в сигналы частоты радиопередачи для последующей передачи посредством антенных решеток, сумматор мощностей N: 1 для объединения преобразованных N сигналов отличных друг от друга промежуточных частотных полос, преобразованных с понижением частоты, в один сигнал, делитель мощности N: 1 для выдачи N сигналов отличных друг от друга промежуточных частотных полос в АИБ; широкополосный приемопередатчик для преобразования с понижением частоты сигнала, объединенного сумматором мощностей N: 1, в сигнал базовой полосы частоты и частотного преобразования с повышением частоты аналогового сигнала передачи и последующей подачи его в делитель мощности N: 1, широкополосный аналого-цифровой преобразователь для преобразования сигнала, подвергнутого преобразованию с понижением частоты широкополосным приемопередатчиком, в цифровой сигнал, N цифровых фильтров для разделения преобразованного цифрового сигнала на N цифровых сигналов разных частот, широкополосный цифроаналоговый преобразователь для преобразования цифрового сигнала передачи в аналоговый сигнал и подачи его в широкополосный приемопередатчик, и L модулей формирования луча для формирования адаптивного луча при приеме цифровых сигналов, разделенных цифровыми фильтрами, и подачи N разных сигналов, формируемых путем умножения сигнала передачи на вес, в сумматоры сигналов, соответственно.

13. Приемопередающее устройство по п. 12, дополнительно содержащее множество сумматоров сигналов для суммирования сигналов передачи, каждый из которых обеспечивается каждым модулем формирования луча; множество цифровых модуляторов для преобразования с повышением частоты сигнала передачи, полученного каждым из сумматоров сигналов, в сигналы различных частот соответственно; и цифровой объединитель сигналов для объединения частотно модулированных цифровыми модуляторами разных сигналов в цифровой сигнал и для передачи объединенного сигнала в широкополосный цифроаналоговый преобразователь.

14. Приемопередающее устройство по п. 13, в котором антенный интерфейсный блок содержит полосовой фильтр приемника для приема сигнала от антенны; малошумящий усилитель для усиления сигнала, проходящего через полосовой фильтр приемника; генератор частоты для генерации отличной от других частоты для идентификации каждого АИБ; первый преобразователь частоты для смешения сигнала, усиленного малошумящим усилителем, и сигнала, генерируемого генератором частоты, для преобразования с понижением частоты смешанного сигнала в сигнал частоты промежуточной полосы частот путем получения разности между частотой усиленного сигнала и частотой сигнала, генерируемого генератором частоты; первый полосовой фильтр для фильтрации сигнала, проходящего через первый преобразователь частоты, для получения частоты определенной полосы пропускания и подачи отфильтрованного сигнала в сумматор мощностей; второй полосовой фильтр для фильтрации одного из сигналов, выделенных делителем мощности, для получения определенной полосы частот; второй преобразователь частоты для смешения выходного сигнала, генерируемого вторым генератором частоты, и выходного сигнала, отфильтрованного вторым полосовым фильтром; высокомощный усилитель для усиления выходного сигнала преобразователя частоты; и полосовой фильтр передачи для приема выходного сигнала высокомощного усилителя и подачи отфильтрованного сигнала на антенную решетку.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5