一種定向天線與全向天線結(jié)合的分布式天線系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種定向天線與全向天線結(jié)合的分布式天線系統(tǒng)包括若干中央處理單元（CU）和遠(yuǎn)端天線單元（RAU）。小區(qū)內(nèi)的多個(gè)RAU通過(guò)光纖與CU互連。CU聯(lián)合處理多路RAU天線接收的上行信號(hào)，并將預(yù)處理后的下行信號(hào)通過(guò)多個(gè)RAU天線發(fā)射。假設(shè)一個(gè)小區(qū)內(nèi)配置M副定向天線、N副全向天線及L個(gè)天線架。定向天線數(shù)目M大于或等于3，全向天線數(shù)目N大于或等于1，天線架數(shù)目L小于或等于（M+N）。定向天線部署在小區(qū)邊角的天線架，其最大增益方向?qū)?zhǔn)小區(qū)中心；全向天線部署在小區(qū)中心的天線架。系統(tǒng)中的定向天線可以是120°，60°或者更小角度的波束天線。小區(qū)內(nèi)（M+N）副天線為小區(qū)內(nèi)所有移動(dòng)終端服務(wù)。小區(qū)邊角天線架的多個(gè)定向天線可為本小區(qū)及相鄰小區(qū)的移動(dòng)終端服務(wù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種定向天線與全向天線結(jié)合的分布式天線系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，用于改善小區(qū)邊緣用戶(hù)性能及降低網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃成本，是一種定向天線與全向天線相結(jié)合的分布式天線系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著時(shí)代的進(jìn)步與發(fā)展，人類(lèi)社會(huì)對(duì)無(wú)線通信的速率、質(zhì)量等各個(gè)方面提出了越來(lái)越高的要求，并且希望更加方便快捷地獲取信息與進(jìn)行溝通。由于無(wú)線頻譜資源的有限性，分布式天線系統(tǒng)作為一種能夠降低發(fā)射功率、增加系統(tǒng)容量、改善系統(tǒng)覆蓋性能的技術(shù)越來(lái)越受人們關(guān)注。
[0003]在分布式天線系統(tǒng)中，分布地部署在小區(qū)內(nèi)不同地理位置的多個(gè)遠(yuǎn)端天線單元通過(guò)光纖或同軸電纜等專(zhuān)用小區(qū)內(nèi)回傳鏈路連接到一個(gè)中央處理單元，在中央處理單元進(jìn)行信號(hào)的聯(lián)合處理。多個(gè)小區(qū)內(nèi)的中央處理單元通過(guò)小區(qū)間回傳鏈路連接到一個(gè)無(wú)線控制器設(shè)備，從而構(gòu)成了一種樹(shù)形的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。每個(gè)中央處理單元通過(guò)本小區(qū)遠(yuǎn)端天線單元發(fā)送下行鏈路信號(hào)，并且聯(lián)合處理多個(gè)遠(yuǎn)端天線單元接收的上行鏈路信號(hào)。
[0004]在傳統(tǒng)的蜂窩系統(tǒng)中，使用多個(gè)正六邊形小區(qū)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)區(qū)域的大范圍無(wú)縫隙覆蓋。一個(gè)正六邊形小區(qū)構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的通信小區(qū)，距離較遠(yuǎn)的多個(gè)非相鄰小區(qū)之間可以實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)用。隨著用戶(hù)數(shù)的不斷增加，必須提高蜂窩系統(tǒng)的容量才能滿(mǎn)足用戶(hù)的需求.提高系統(tǒng)容量的傳統(tǒng)方法是小區(qū)分裂技術(shù)，即將一個(gè)宏蜂窩小區(qū)劃分成多個(gè)微蜂窩小區(qū)，并在每個(gè)微蜂窩小區(qū)設(shè)置一個(gè)基站設(shè)備處理該微小區(qū)內(nèi)的無(wú)線信號(hào)接收與發(fā)射。但是，小區(qū)分裂不可能無(wú)限制地進(jìn)行下去。一方面，這是由于多個(gè)小區(qū)間存在頻率復(fù)用，當(dāng)小區(qū)半徑減少到一定范圍時(shí)，小區(qū)間同頻干擾會(huì)增強(qiáng)到不可接受；另一方面，當(dāng)用戶(hù)移動(dòng)時(shí)，半徑過(guò)小的小區(qū)會(huì)導(dǎo)致頻繁的小區(qū)切換，系統(tǒng)信令等額外開(kāi)銷(xiāo)迅速增加。由此可見(jiàn)，小區(qū)分裂會(huì)帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)架設(shè)成本增加、干擾增強(qiáng)、越區(qū)切換頻繁等問(wèn)題。通過(guò)采用分布式天線系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)能夠克服以上這些缺陷。
[0005]經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，Jonghyun Park等人在2009年的《IEEE Transactionon Wireless Communications (IEEE 無(wú)線通信匯刊)》上發(fā)表了題為 “Capacity Analysisfor Distributed Antenna Systems Using Cooperative Transmission Schemesin Fading Channels”的文章，其中分析了多個(gè)小區(qū)蜂窩結(jié)構(gòu)下基于全向天線的分布式天線系統(tǒng)中不同位置移動(dòng)用戶(hù)的容量特性。劉玉璽等人在2011年《Journal ofElectronic&Information Technology (電子與信息學(xué)報(bào))》上發(fā)表了題為“多蜂窩分布式系統(tǒng)下行鏈路性能分析”的文章，其中給出了三小區(qū)蜂窩結(jié)構(gòu)下基于全向天線的分布式天線系統(tǒng)的遍歷容量?；谌蛱炀€的分布式天線系統(tǒng)相比傳統(tǒng)的蜂窩系統(tǒng)能夠獲得較高的信道容量，但是在小區(qū)邊界，移動(dòng)終端用戶(hù)能夠獲得的服務(wù)性能較差；另外，由于需要在不同的地理位置部署大量的遠(yuǎn)端天線單元，從而增加了基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與建設(shè)的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)方案的上述不足，提出了一種定向天線與全向天線相結(jié)合的分布式天線系統(tǒng)。本發(fā)明通過(guò)使用部署于小區(qū)邊角的定向天線和部署在小區(qū)中心的全向天線，可以將下行發(fā)射功率集中在所要覆蓋的小區(qū)內(nèi)，減低了對(duì)相鄰小區(qū)的干擾，從而提高系統(tǒng)的信道容量；通過(guò)將定向天線放置在小區(qū)邊角，可以改善小區(qū)邊緣用戶(hù)的性能；通過(guò)將多個(gè)定向天線放置在一個(gè)天線架上，可以降低系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的成本。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0008]本發(fā)明包括若干個(gè)中央處理單元和若干個(gè)遠(yuǎn)端天線單元，其中每個(gè)遠(yuǎn)端天線單元都通過(guò)光纖與中央處理單元相連，一個(gè)小區(qū)內(nèi)的所有遠(yuǎn)端天線單元通過(guò)光纖連接到同一個(gè)中央處理單元。每個(gè)遠(yuǎn)端天線單元處有一個(gè)天線架，天線架上可以配置一副天線或者多副天線，天線可以是全向天線，也可以是定向天線。部署在小區(qū)邊角的遠(yuǎn)端天線單元由定向天線與天線架構(gòu)成，部署在小區(qū)中心的遠(yuǎn)端天線單元由全向天線與天線架構(gòu)成。中央處理單元聯(lián)合處理經(jīng)光纖傳輸?shù)亩鄠€(gè)遠(yuǎn)端天線單元的上行鏈路接收信號(hào)，中央處理單元預(yù)處理過(guò)的下行鏈路信號(hào)經(jīng)由光纖傳輸?shù)蕉鄠€(gè)遠(yuǎn)端天線單元進(jìn)行發(fā)射。移動(dòng)終端用戶(hù)與小區(qū)內(nèi)的多個(gè)遠(yuǎn)端天線單元通過(guò)無(wú)線信道進(jìn)行雙向信號(hào)傳輸。
[0009]本申請(qǐng)所述的部署在小區(qū)邊角的一個(gè)遠(yuǎn)端天線單元包括定向天線與天線架，所述的部署在小區(qū)中心的一個(gè)遠(yuǎn)端天線單元包括全向天線與天線架，其中定向天線或者全向天線都安置在天線架上。假設(shè)一個(gè)小區(qū)內(nèi)有M副定向天線，N副全向天線，L個(gè)天線架。M副定向天線放置在小區(qū)邊角的天線架上，它們的最大增益方向?qū)?zhǔn)小區(qū)中心。N副全向天線放置在小區(qū)中心的天線架上。相鄰小區(qū)的多副定向天線可以共用一個(gè)處于小區(qū)邊角的天線架，所以一個(gè)小區(qū)內(nèi)天線架的數(shù)目L小于或者等于定向天線數(shù)目與全向天線數(shù)目的總和(M+N)。
[0010]所述的系統(tǒng)中部署的定向天線可以是120°波束角定向天線，也可以是60°波束角定向天線。120。波束定向天線各個(gè)角度上的增益滿(mǎn)足_min{12( Θ / Θ 3dB)2，AJ, Θ 3dB =70。，Am = 20dB。60。波束定向天線各個(gè)角度上的增益滿(mǎn)足_min{12(0/03dB)2，Am}，Θ 3dB= 35°，Adi = SScIBq
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:減少了天線架的數(shù)目，降低了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與建設(shè)的成本及復(fù)雜度；改善了小區(qū)邊緣用戶(hù)的性能，增大了系統(tǒng)容量。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為實(shí)施例1系統(tǒng)中天線部署位置情況示意圖。
[0013]圖2為基于120°波束定向天線的分布式天線系統(tǒng)。
[0014]圖3為僅考慮噪聲因素時(shí)實(shí)施例1系統(tǒng)小區(qū)邊界信道容量隨歸一化距離的變化情況。
[0015]圖4為僅考慮干擾因素時(shí)實(shí)施例1系統(tǒng)小區(qū)邊界信道容量隨歸一化距離的變化情況。
[0016]圖5為實(shí)施例2系統(tǒng)中天線部署位置情況示意圖。
[0017]圖6為僅考慮噪聲因素時(shí)實(shí)施例2系統(tǒng)小區(qū)邊界信道容量隨歸一化距離的變化情況。
[0018]圖7為僅考慮干擾因素時(shí)實(shí)施例2系統(tǒng)小區(qū)邊界信道容量隨歸一化距離的變化情況。
[0019]圖8為實(shí)施例3系統(tǒng)中天線部署位置情況示意圖。
[0020]圖9為僅考慮噪聲因素時(shí)實(shí)施例3系統(tǒng)小區(qū)邊角信道容量隨歸一化距離的變化情況。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的描述:實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了具體的實(shí)施方式和操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。實(shí)施例1:一種120°波束定向天線與全向天線結(jié)合的4天線分布式天線系統(tǒng)
[0022]如圖1所示，實(shí)施例1包括7個(gè)正六邊形小區(qū)，每個(gè)小區(qū)有4個(gè)遠(yuǎn)端天線單元，SP位于小區(qū)中心的一個(gè)遠(yuǎn)端天線單元和位于小區(qū)邊角的三個(gè)遠(yuǎn)端天線單元，每個(gè)遠(yuǎn)端天線單元對(duì)應(yīng)一個(gè)天線架。每個(gè)小區(qū)內(nèi)有I副處在小區(qū)中心天線架上的全向天線和3副分別安裝在3個(gè)小區(qū)邊角天線架上的定向天線。一個(gè)小區(qū)內(nèi)采用4副天線對(duì)整個(gè)小區(qū)進(jìn)行覆蓋。每個(gè)遠(yuǎn)端天線單元通過(guò)光纖與本小區(qū)的中央處理單元相連。移動(dòng)終端用戶(hù)與遠(yuǎn)端天線單元之間通過(guò)無(wú)線信道進(jìn)行雙向信號(hào)傳輸。
[0023]實(shí)施例1中，在小區(qū)I內(nèi)，第一個(gè)天線架部署于小區(qū)中心0，第二個(gè)天線架位于小區(qū)的邊角A，第三個(gè)天線架位于小區(qū)的邊角C，第四個(gè)天線架位于小區(qū)的邊角E。全向天線部署在第一個(gè)天線架上。第一副120°波束定向天線位于第二個(gè)天線架上，且該120°定向天線
的最大增益方向?qū)?zhǔn)小區(qū)中心，即最大增益方向?yàn)?(9。第二副120°定向天線位于第三個(gè)
天線架上,且該120°定向天線的最大增益方向?qū)?zhǔn)小區(qū)中心，即最大增益方向?yàn)榈谌?br> 副120°定向天線位于第四個(gè)天線架上，且該120°定向天線的最大增益方向?qū)?zhǔn)小區(qū)中
心，即最大增益方向力萬(wàn)3 4副分布地部署在小區(qū)不同位置的天線通過(guò)光纖與小區(qū)內(nèi)的中
央處理單元相連，移動(dòng)終端用戶(hù)與各個(gè)天線之間通過(guò)無(wú)線信道進(jìn)行雙向信號(hào)傳輸。
[0024]小區(qū)I中第二個(gè)天線架上共配置了 3副120°定向天線，這3個(gè)120°定向天線分另Ij屬于小區(qū)1、小區(qū)2和小區(qū)7 ;第三個(gè)天線架上共配置了 3副120°定向天線，這3個(gè)120°定向天線分別屬于小區(qū)1、小區(qū)3和小區(qū)4 ;第四個(gè)天線架上共配置了 3副120°定向天線，這3個(gè)120°定向天線分別屬于小區(qū)1、小區(qū)5和小區(qū)6。所有部署的120°波束定向天線的最大增益方向都對(duì)準(zhǔn)所屬小區(qū)的中心。
[0025]根據(jù)小區(qū)I中天線的配置方式，在實(shí)施例1的七個(gè)小區(qū)中共有19個(gè)天線架、21副120°波束定向天線和7副全向天線。部署于小區(qū)中心的一個(gè)天線架用于安裝全向天線，而放置在小區(qū)邊界的天線架被I個(gè)或者2個(gè)或者3個(gè)相鄰小區(qū)的定向天線共用。
[0026]作為對(duì)比，考慮全部基于120°波束定向天線的分布式天線系統(tǒng)，即有6副120°定向天線分布在一個(gè)小區(qū)內(nèi)，如圖2所示。以小區(qū)I為例，各個(gè)天線的分布情況如下:小區(qū)中心的天線架上配置3副定向天線，它們的最大增益方向?qū)?zhǔn)小區(qū)邊角，分別力涵
W, 0F。位于小區(qū)邊角A、C、E的天線架上配置3副屬于小區(qū)I的120°波束定向天線，
它們的最大增益方向?qū)?zhǔn)小區(qū)中心，分別為M、Cd, W)為了性能對(duì)比，考慮在集中式天線系統(tǒng)中，僅在處于小區(qū)中心的天線架上配置一副全向天線，而小區(qū)邊角處無(wú)配置天線。為了分析方便，將小區(qū)I邊界CB的距離進(jìn)行歸一化。
[0027]實(shí)施例1中僅考慮噪聲因素和干擾因素時(shí)，小區(qū)I邊界CB信道容量隨歸一化距離的變化情況分別如圖3和4所示。從圖3可以看出，在小區(qū)I邊界CB上，當(dāng)僅考慮噪聲因素時(shí)，基于120°波束定向天線的分布式天線系統(tǒng)和集中式天線系統(tǒng)的信道容量最大可達(dá)到14bps/Hz和4.8bps/Hz,而實(shí)施例1的信道容量最大可達(dá)到15.2bps/Hz ;從圖4可以看出，在小區(qū)I邊界CB上，當(dāng)僅僅考慮干擾因素時(shí)，基于120°定向天線的分布式天線系統(tǒng)和集中式天線系統(tǒng)的信道容量最大可達(dá)到5.5bps/Hz和0.7bps/Hz，而實(shí)施例1的信道容量最大可達(dá)到6bps/Hz。由此可見(jiàn)，相比基于120°定向天線的分布式天線系統(tǒng)，實(shí)施例1中小區(qū)邊界系統(tǒng)容量有所提高，并且配置天線的數(shù)目減少；相比集中式天線系統(tǒng)，雖然實(shí)施例1中天線架及天線的數(shù)目增加，但是信道容量有了較大幅度的提高。實(shí)施例2:—種120°定向天線與全向天線結(jié)合的8天線分布式天線系統(tǒng)
[0028]如圖5所示，實(shí)施例2包括7個(gè)正六邊形小區(qū)，每個(gè)小區(qū)包括4個(gè)遠(yuǎn)端天線單元，即位于小區(qū)中心的一個(gè)遠(yuǎn)端天線單元和位于小區(qū)邊界的三個(gè)遠(yuǎn)端天線單元。每個(gè)遠(yuǎn)端天線單元配置兩副天線，一副垂直極化天線與一副水平極化天線。每個(gè)遠(yuǎn)端天線單元通過(guò)光纖與本小區(qū)的中央處理單元相連。移動(dòng)終端用戶(hù)與遠(yuǎn)端天線單元之間通過(guò)無(wú)線信道進(jìn)行雙向信號(hào)傳輸。
[0029]實(shí)施例2中位于小區(qū)中心的遠(yuǎn)端天線單元配置一副垂直極化全向天線和一副水平極化全向天線，位于小區(qū)邊界的遠(yuǎn)端天線單元配置一副120°波束垂直極化定向天線與一副120°波束水平極化的定向天線。一個(gè)小區(qū)內(nèi)共采用8副天線對(duì)整個(gè)區(qū)域進(jìn)行覆蓋。
[0030]實(shí)施例2中，在小區(qū)I內(nèi)配置兩副全向天線、六副定向天線和四個(gè)天線架。第一個(gè)天線架位于小區(qū)中心0，第二個(gè)天線架位于小區(qū)的邊角A，第三個(gè)天線架位于小區(qū)的邊角C，第四個(gè)天線架位于小區(qū)的邊角E。兩副全向天線安裝于第一個(gè)天線架。安裝于第二個(gè)天線架上的第一副和第二副120°波束定向天線分別為垂直和水平極化，且120°定向天線的最大增益方向均對(duì)準(zhǔn)小區(qū)中心`，即最大增益方向?yàn)?5。位于第三個(gè)天線架上的第三副和第四副120°定向天線分別為垂直和水平極化，且120°定向天線的最大增益方向均對(duì)準(zhǔn)小區(qū)中心，即最大增益方向?yàn)閊安裝于第四個(gè)天線架上第五副和第六副120°波束定向天線分別為垂直與水平極化，且120°定向天線的最大增益方向均對(duì)準(zhǔn)小區(qū)中心，即最大增益方向?yàn)?。分布在小區(qū)不同地理位置的8副天線通過(guò)光纖與本小區(qū)的中央處理單元相
連，移動(dòng)終端用戶(hù)與各個(gè)天線之間通過(guò)空中接口進(jìn)行無(wú)線電信號(hào)的雙向傳輸。
[0031]在小區(qū)I中，第二個(gè)天線架上共配置了 3副120°垂直極化定向天線與3副120°水平極化定向天線，這6副120°定向天線分別屬于小區(qū)1、小區(qū)2和小區(qū)7，相應(yīng)的一副垂直極化定向天線和一副水平極化定向天線屬于同一個(gè)小區(qū)；第三個(gè)天線架上共配置了 3副120°垂直極化定向天線與3副120°水平極化定向天線，這6副120°定向天線分別屬于小區(qū)1、小區(qū)3和小區(qū)4，相應(yīng)的一副垂直極化定向天線和一副水平極化定向天線屬于同一個(gè)小區(qū)；第四個(gè)天線架上共配置了 3副120°垂直極化定向天線與3副120°水平極化定向天線，這6副120°定向天線分別屬于小區(qū)1、小區(qū)5和小區(qū)6，相應(yīng)的一副垂直極化定向天線和一副水平極化定向天線屬于同一個(gè)小區(qū)。所有的120°波束定向天線的最大增益方向都對(duì)準(zhǔn)所屬小區(qū)的中心。[0032]根據(jù)小區(qū)I中天線的配置方式，在實(shí)施例2的七個(gè)小區(qū)中共有19個(gè)天線架、42副120°定向天線和14副全向天線。位于小區(qū)中心的一個(gè)天線架用于安裝全向天線，而放置在小區(qū)邊界的天線架被I個(gè)或者2個(gè)或者3個(gè)相鄰小區(qū)的定向天線共用。
[0033]實(shí)施例2中僅僅考慮噪聲因素和干擾因素時(shí)，小區(qū)I的邊界CB信道容量隨歸一化距離的變化情況分別如圖6和7所示。由圖6可見(jiàn)，在小區(qū)I邊界CB上，當(dāng)只考慮噪聲因素時(shí)，基于120°波束定向天線的分布式天線系統(tǒng)和集中式天線系統(tǒng)的信道容量最大可達(dá)到14bps/Hz和4.8bps/Hz，而實(shí)施例2的信道容量最大可達(dá)到23bps/Hz ;從圖7可見(jiàn)，在小區(qū)I邊界CB上，當(dāng)只考慮干擾因素時(shí)，基于120°定向天線的分布式天線系統(tǒng)和集中式天線系統(tǒng)的信道容量最大可達(dá)到5.5bps/Hz和0.7bps/Hz，而實(shí)施例2的信道容量最大可達(dá)到7.2bps/Hz。由此可見(jiàn)，與采用120°波束定向天線的分布式天線系統(tǒng)和集中式天線系統(tǒng)相t匕，雖然實(shí)施例2中天線架及天線的數(shù)目增加，但是信道容量有了較大幅度的提高。
[0034]實(shí)施例3:—種60°定向天線與全向天線結(jié)合的8天線分布式天線系統(tǒng)
[0035]如圖8所示，實(shí)施例3包括7個(gè)正六邊形小區(qū)，每個(gè)小區(qū)包括7個(gè)遠(yuǎn)端天線單元，即位于小區(qū)中心的I個(gè)遠(yuǎn)端天線單元和位于小區(qū)邊界的6個(gè)遠(yuǎn)端天線單元。每個(gè)遠(yuǎn)端天線單元放置一個(gè)天線架，處于小區(qū)中心的天線架上安裝一副垂直極化全向天線和一副水平極化全向天線。每個(gè)遠(yuǎn)端天線單元通過(guò)光纖與本小區(qū)的中央處理單元相連。移動(dòng)終端用戶(hù)與遠(yuǎn)端天線單元之間通過(guò)無(wú)線信道進(jìn)行信號(hào)的雙向傳輸。
[0036]實(shí)施例3中，位于小區(qū)中心的遠(yuǎn)端天線單元配置一副垂直極化全向天線與一副水平極化全向天線，而位于小區(qū)邊界的遠(yuǎn)端天線單元配置一副60°的定向天線。一個(gè)小區(qū)內(nèi)共采用8副天線對(duì)整個(gè)區(qū)域進(jìn)行覆蓋。
[0037]實(shí)施例3中，在小區(qū)I內(nèi)配置兩副全向天線、六副定向天線和七個(gè)天線架。第一個(gè)天線架位于小區(qū)中心0，第二個(gè)天線架位于小區(qū)的邊角A，第三個(gè)天線架位于小區(qū)的邊角B，第四個(gè)天線架位于小區(qū)的邊角C，第五個(gè)天線架位于小區(qū)的邊角D，第六個(gè)天線架位于小區(qū)的邊角E，第七個(gè)天線架位于小區(qū)的邊角F。垂直極化全向天線與水平極化全向天線安裝于第一個(gè)天線架上。第一個(gè)60°定向天線位于第二個(gè)天線架上，且該60°定向天線的最大增
益方向?qū)?zhǔn)小區(qū)中心，即最大增益方向?yàn)榈诙€(gè)60°定向天線位于第三個(gè)天線架上，
且該60°定向天線的最大增益方向?qū)?zhǔn)小區(qū)中心，即最大增益方向?yàn)閮r(jià))第三個(gè)60°定向天線位于第四個(gè)天線架上，且該60°定向天線的最大增益方向?qū)?zhǔn)小區(qū)中心，即最大增益方向?yàn)?amp;第四個(gè)60°定向天線位于第五個(gè)天線架上，且該60°定向天線的最大增益
方向?qū)?zhǔn)小區(qū)中心，即最大增益方向?yàn)槿f(wàn)石第五個(gè)60°定向天線位于第六個(gè)天線架上，且
該60°定向天線的最大增益方向?qū)?zhǔn)小區(qū)中心，即最大增益方向?yàn)槲?。第六個(gè)60°定向天線位于第七個(gè)天線架上，且該60°定向天線的最大增益方向?qū)?zhǔn)/」區(qū)中心，即最大增益方向?yàn)橥週分布安裝在小區(qū)不同地理位置的8副天線通過(guò)光纖與本小區(qū)的中央處理單元
相連，移動(dòng)終端用戶(hù)與各個(gè)天線之間通過(guò)無(wú)線信道進(jìn)行雙向信號(hào)傳輸。
[0038]小區(qū)I中，第二個(gè)天線架上共配置3副60°波束定向天線，這3副60°定向天線分別屬于小區(qū)1、小區(qū)2和小區(qū)7 ;第三個(gè)天線架上共配置3副60°定向天線，這3副60°定向天線分別屬于小區(qū)1、小區(qū)2和小區(qū)3 ;第四個(gè)天線架上共配置3副60°定向天線，這3副60°定向天線分別屬于小區(qū)1、小區(qū)3和小區(qū)4;第五個(gè)天線架上共配置3副60°定向天線，這3副60°定向天線分別屬于小區(qū)1、小區(qū)4和小區(qū)5 ;第六個(gè)天線架上共配置3副60°定向天線，這3副60°定向天線分別屬于小區(qū)1、小區(qū)5和小區(qū)6;第七個(gè)天線架上共配置3副60°定向天線，這3副60°定向天線分別屬于小區(qū)1、小區(qū)6和小區(qū)7。所有配置的60°波束定向天線的最大增益方向均對(duì)準(zhǔn)所屬小區(qū)的中心。
[0039]根據(jù)小區(qū)I中天線的配置方式,在實(shí)施例3的七個(gè)小區(qū)中共包括31個(gè)天線架、42副60°定向天線和14副全向天線。位于小區(qū)中心的一個(gè)天線架用于安裝全向天線，放置在小區(qū)邊角的天線架被I個(gè)或者2個(gè)或者3個(gè)相鄰小區(qū)的定向天線共用。
[0040]實(shí)施例3中僅考慮噪聲因素時(shí)，小區(qū)I的邊界CB信道容量隨歸一化距離的變化情況如圖9示。從圖9可見(jiàn)，在小區(qū)I邊界CB上，當(dāng)僅考慮噪聲因素時(shí)，集中式天線系統(tǒng)的信道容量最大可達(dá)到4.8bps/Hz，而實(shí)施例3的信道容量最大可達(dá)到15.5bps/Hz。由此可見(jiàn)，與集中式天線系統(tǒng)相比較，雖然實(shí)施例3中天線架及天線的數(shù)目增加，但是信道容量有了較大幅度的提高。
[0041]通過(guò)對(duì)以上實(shí)施例的分析可以看出，本發(fā)明通過(guò)使用部署于小區(qū)邊角的定向天線及位于小區(qū)中心的全向天線，可以將無(wú)線電信號(hào)功率更加集中在期望覆蓋的服務(wù)小區(qū)內(nèi)，減小了對(duì)相鄰小區(qū)的干擾，從而提高了多小區(qū)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)容量；通過(guò)將定向天線放置在小區(qū)邊界，可以改善小區(qū)邊緣用戶(hù)的性能；通過(guò)將多個(gè)定向天線放置在一個(gè)天線架上，可以降低系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的復(fù)雜度與網(wǎng)絡(luò)架設(shè)的成本。
【權(quán)利要求】
1.一種定向天線與全向天線結(jié)合的分布式天線系統(tǒng)，其主要特征是:一個(gè)小區(qū)內(nèi)包括至少一個(gè)中央處理單元和若干個(gè)遠(yuǎn)端天線單元；每個(gè)小區(qū)形狀為正六邊形，多個(gè)相鄰的正六邊形小區(qū)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)服務(wù)區(qū)域的大范圍無(wú)縫隙覆蓋；每個(gè)遠(yuǎn)端天線單元通過(guò)光纖與所屬中央處理單元相連；一個(gè)小區(qū)內(nèi)的所有遠(yuǎn)端天線單元連接到相同的中央處理單元；部署在小區(qū)邊角的遠(yuǎn)端天線單元包括定向天線與天線架，部署在小區(qū)中心的遠(yuǎn)端天線單元包括全向天線與天線架；對(duì)于上行鏈路，通過(guò)光纖將多個(gè)遠(yuǎn)端天線單元的接收信號(hào)傳輸?shù)街醒胩幚韱卧M(jìn)行聯(lián)合處理；對(duì)于下行鏈路，經(jīng)過(guò)中央處理單元預(yù)處理后的發(fā)送信號(hào)通過(guò)光纖傳輸?shù)蕉鄠€(gè)遠(yuǎn)端天線單元進(jìn)行發(fā)射；移動(dòng)終端用戶(hù)與遠(yuǎn)端天線單元之間通過(guò)空中接口進(jìn)行雙向無(wú)線電信號(hào)傳輸； 假設(shè)一個(gè)小區(qū)內(nèi)有#副定向天線、Λ/副全向天線及Z個(gè)天線架，I副定向天線位于小區(qū)邊角的天線架上，其最大增益方向?qū)?zhǔn)小區(qū)中心W副全向天線位于小區(qū)中心的天線架上；移動(dòng)終端用戶(hù)與小區(qū)內(nèi)的所有遠(yuǎn)端天線之間通過(guò)無(wú)線信道進(jìn)行雙向傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定向天線與全向天線結(jié)合的分布式天線系統(tǒng)，其特征是，系統(tǒng)采用的定向天線可以是120°波束定向天線，或是60°或者更小波束角度的定向天線，它們部署在小區(qū)邊角，最大增益方向均對(duì)準(zhǔn)小區(qū)中心。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種定向天線與全向天線結(jié)合的分布式天線系統(tǒng)，其特征是，多副天線可以共用一個(gè)天線架，這樣天線架的數(shù)目Z小于或者等于定向天線與全向天線的數(shù)目之和(MN、。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定向天線與全向天線結(jié)合的分布式天線系統(tǒng)，其特征是，位于同一個(gè)天線架上的多副定向天線可以為一個(gè)小區(qū)內(nèi)的所有移動(dòng)終端用戶(hù)提供服務(wù)，或者為多個(gè)小區(qū)內(nèi)的移動(dòng)用戶(hù)提供服務(wù)；多副天線的射頻載波收發(fā)頻率可以工作在不同的頻段上，或者工作在相同的頻段上。
【文檔編號(hào)】H04W16/28GK103731846SQ201410005459
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】王向陽(yáng), 李倩, 王江舟 申請(qǐng)人:東南大學(xué)