技术领域
[0001] 本
发明涉及LTE(Long Term Evolution，长期演进)技术领域，特别涉及一种有源天线、载波聚合方法和系统。
背景技术
[0002] 目前，LTE网络已经在全球广泛部署，相比3G网络，4G网络的速率和容量得到极大提高。但是，随着移动互联网的发展，数据业务需求呈爆炸式增长，对网络容量、带宽和峰值速率等提出了新的更高要求。载波聚合通过
频谱扩展的方式提升网络容量成为应对数据业务爆炸式增长最为有效的手段之一，受到广泛关注。
[0003] 载波聚合是LTE-A(LTE-Advanced，LTE的演进)的核心技术，可以把相同或不同频段下的两个以上的载波合并为一个信道，成倍提高LTE小区的峰值速率。同时该技术还可有效规避邻区同频干扰，提升LTE网络的性能，更灵活地实现主辅小区间的负载均衡，提升网络容量。载波聚合技术的应用，能够让运营商为移动用户提供更高速、更丰富的业务体验，更好地应对数据业务流量的爆发式增长，提高LTE网络的竞争。
[0004] 载波聚合网络的部署一般是基于现有LTE网络的升级改造，通过增加天线和射频拉远单元来增加新的频段，实现与已部署频段的载波聚合。通常的网络升级方式有两种，如果图1和图2所示。
[0005] 图1的升级方式是通过新增天线、另一频段的射频拉远单元RRU和
基带处理单元BBU，这种升级方式存在如下缺点和问题：
[0006] (1)需要新增天线抱杆，增加天面空间。由于多运营商共建共享、2G/3G/4G多网络共存等因素，目前大部分
站点的天面空间非常有限而无法新增抱杆，因此，这种升级方式受到很大限制。
[0007] (2)由于居民阻挠等因素，新增天线抱杆将给施工带来巨大困难。另外新增抱杆，安装天线和RRU等设备的工程，将使建网成本和后期维护成本大幅提高。
[0008] 图2的升级方式是利用现网的天线，通过增加外置合路器和另一频段的射频单元RRU及基带处理单元，这种升级方式存在如下缺点和问题：
[0009] (1)新增的外置合路器，因需要定制，结构复杂、环境适应性要求高，导致设计和生产成本高，价格昂贵，大大提高建网成本。
[0010] (2)新增的外置合路器端口数多，导致施工时连接容易出错，系统故障点大大增多，施工时间和施工成本大大提高。
[0011] (3)新增的外置合路器为无源器件，无法通过系统实时监控，成为系统的监控
盲点，一旦出现故障，将很难发现，给后期的网络维护带来很大困难。
[0012] (4)现网频段和新增频段不能实现独立的电调控制，不能实现两个频段的独立优化。
发明内容
[0013] 鉴于以上技术问题，本发明提供了一种有源天线、载波聚合方法和系统，能够简化现网升级为载波聚合网络的步骤，降低施工难度和建网成本，有效提高LTE系统的容量和峰值速率。
[0014] 根据本发明的一个方面，提供一种有源天线，包括无源天线阵列和有源天线阵列，其中：无源天线阵列，用于接收射频拉远单元传递的第一频段发射数据，并向外发射；接收第一频段接收数据，并传递给射频拉远单元，其中，射频拉远单元与基带处理单元连接，以实现第一频段数据在有源天线和基带处理单元之间的传递；有源天线阵列，用于接收基带处理单元发送的第二频段发射数据，并向外发射；接收第一频段和第二频段的接收数据，并传递给基带处理单元。
[0015] 在本发明的一个
实施例中，有源天线阵列包括支持第一频段和第二频段的振子模
块；所述振子模块为交叉极化振子；所述交叉极化振子包括第一极化振子和第二极化振子。
[0016] 在本发明的一个实施例中，所述交叉极化振子中的每一极化振子分别与三条射频链路连接，其中三条射频链路包括第一接收链路、第二接收链路和发射链路，其中：第一接收链路包括依次连接的数字处理控
制模块、第一低噪
放大器、第一
滤波器和双工器；第二接收链路包括依次连接的数字处理
控制模块、第二低噪放大器、第二滤波器和双工器；极化振子与双工器连接；第一接收链路的接收
信号和第二接收链路的接收信号通过双工器进行隔离后，分别经过滤波、低噪放大和
模数转换后，发送至基带处理单元；发射链路包括依次连接的数字处理控制模块、
功率放大器和第三滤波器，用于将发射信号经过
数模转换、变频处理、功率放大和滤波后，直接由极化振子发射出去；极化振子还和第三滤波器连接。
[0017] 在本发明的一个实施例中，每一频段均配置有四条接收通道和两条发射通道；第一频段的四路接收数据中，两路通过无源天线阵列接收，另外两路通过有源天线阵列接收；第一频段的两路发射数据通过无源天线阵列发射；第二频段的四路接收数据通过有源天线阵列的波束赋形功能实现多波束接收处理；第二频段的两路发射数据通过有源天线阵列发射。
[0018] 在本发明的一个实施例中，所述无源天线阵列包括电调控制
接口；对于第一频段，通过所述电调控制接口调整下倾
角；对于第二频段，通过有源天线阵列的波束赋形功能调整下倾角。
[0019] 根据本发明的另一方面，提供一种载波聚合系统，包括有源天线、射频拉远单元和基带处理单元，其中：有源天线，为上述任一实施例中所述的有源天线；射频拉远单元，用于实现第一频段数据在有源天线和基带处理单元之间的传递；基带处理单元，用于对第一频段和第二频段信号进行载波聚合。
[0020] 在本发明的一个实施例中，基带处理单元包括第一基带、第二基带和载波聚合模块，其中：第一基带，用于向射频拉远单元发送第一频段发射数据；接收射频拉远单元传递的第一频段接收数据和第二基带转发的第一频段接收数据，并进行合并处理；第二基带，用于向有源天线发送第二频段发射数据；接收有源天线传递的第一频段接收数据和第二频段接收数据，并将有源天线传递的第一频段接收数据转发给第一基带；载波聚合模块，用于对第一频段和第二频段信号进行载波聚合。
[0021] 根据本发明的另一方面，提供一种载波聚合方法，包括：有源天线的无源天线阵列接收第一频段接收数据，并通过射频拉远单元传递给基带处理单元；有源天线的有源天线阵列接收第一频段接收数据和第二频段接收数据，并传递给基带处理单元；基带处理单元对第一频段和第二频段信号进行载波聚合。
[0022] 在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：基带处理单元通过射频拉远单元将第一频段发射数据发送给有源天线的无源天线阵列，进行发射；基带处理单元将第二频段发射数据发送给有源天线的有源天线阵列，进行发射。
[0023] 在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：有源天线的有源天线阵列通过波束赋形功能实现对多路第二频段接收数据的接收处理；基带处理单元对无源天线阵列接收的第一频段接收数据和有源天线阵列接收的第一频段接收数据进行合并处理。
[0024] 在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：对于第一频段，通过有源天线的无源天线阵列上设置的电调控制接口调整下倾角；对于第二频段，通过有源天线阵列的波束赋形功能调整下倾角。
[0025] 本发明通过采用本发明有源天线直接替换现网的无源天线，无需增加天线抱杆即可将现网直接升级为载波聚合系统，连接端口数少，施工界面简单，能够简化现网升级为载波聚合网络的步骤，从而降低了施工难度和建网成本，有效提高了LTE系统的容量和峰值速率。
附图说明
[0026] 为了更清楚地说明本发明实施例或
现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027] 图1为现有LTE网络升级方式一个实施例的示意图。
[0028] 图2为现有LTE网络升级方式另一实施例的示意图。
[0029] 图3为本发明载波聚合系统一个实施例的示意图。
[0030] 图4为本发明一个实施例中有源天线阵列的示意图。
[0031] 图5为本发明一个实施例中基带处理单元的示意图。
[0032] 图6为本发明载波聚合方法一个实施例的示意图。
[0033] 图7为本发明载波聚合方法另一实施例的示意图。
具体实施方式
[0034] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035] 除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
[0036] 同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
[0037] 对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权
说明书的一部分。
[0038] 在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
[0039] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0040] 图3为本发明载波聚合系统一个实施例的示意图。如图3所示，载波聚合系统包括有源天线70、射频拉远单元80和基带处理单元30，其中：
[0041] 有源天线70，用于接收射频拉远单元80传递的第一频段发射数据(第一频段下行数据)，并向外发射；接收第一频段接收数据(第一频段上行数据)，并传递给射频拉远单元80；接收基带处理单元30发送的第二频段发射数据(第二频段下行数据)，并向外发射；接收第一频段和第二频段的接收数据(第二频段上行数据)，并传递给基带处理单元30。
[0042] 在本发明的一个实施例中，第一频段可以为1.8G；第二频段可以为2.1G。
[0043] 射频拉远单元80，用于实现第一频段数据在有源天线70和基带处理单元30之间的传递。
[0044] 在本发明的一个实施例中，射频拉远单元80可以为图1或图2中的现网射频拉远单元20。
[0045] 基带处理单元30，用于对第一频段和第二频段信号进行载波聚合。
[0046] 基于本发明上述实施例提供的载波聚合系统，采用本发明有源天线直接替换现网的无源天线，无需增加天线抱杆即可将现网直接升级为载波聚合系统，连接端口数少，施工界面简单，能够简化现网升级为载波聚合网络的步骤，从而降低了施工难度和建网成本，进而可以有效提高LTE系统的容量和峰值速率。
[0047] 在本发明的一个实施例中，如图3所示，有源天线70可以包括无源天线阵列71和有源天线阵列72，其中：
[0048] 无源天线阵列71，用于接收射频拉远单元80传递的第一频段发射数据，并向外发射；接收第一频段接收数据，并传递给射频拉远单元80。
[0049] 在本发明的一个实施例中，如图3所示，无源天线阵列可以提供第一频段的两个射频接口，该两个射频接口与射频拉远单元80连接。
[0050] 有源天线阵列72，用于接收基带处理单元30发送的第二频段发射数据，并向外发射；接收第一频段和第二频段的接收数据，并传递给基带处理单元30。
[0051] 在本发明的一个实施例中，如图3所示，有源天线阵列包括CPRI(Common Public Radio Interface，通用公共射频接口)光纤接口，有源天线阵列通过CPRI光纤与基带处理单元连接。
[0052] 基于本发明上述实施例提供的有源天线，可以直接替换现网的无源天线，无需增加天线抱杆即可将现网直接升级为载波聚合系统，连接端口数少，施工界面简单，能够简化现网升级为载波聚合网络的步骤，从而降低了施工难度和建网成本；本发明上述实施例采用有源宽频带接收机处理以及基带单元的信号合并处理，并将有源阵列和无源阵列的紧密集成，实现了载波聚合的有源天线系统，从而可以有效提高LTE系统的容量和峰值速率。
[0053] 在本发明的一个实施例中，无源天线阵列71使用支持第一频段的振子模块，用于连接现网频段(第一频段)的射频拉远单元，以替换现网的无源天线。
[0054] 在本发明的一个实施例中，有源天线阵列72可以包括支持第一频段和第二频段的振子模块。
[0055] 在本发明的一个实施例中，有源天线阵列72的振子模块可以为交叉极化振子。该交叉极化振子可以包括第一极化振子和第二极化振子。
[0056] 在本发明的一个优选实施例中，该交叉极化振子为宽频±45°交叉极化振子，包括+45°极化振子和-45°极化振子。
[0057] 图4为本发明一个实施例中有源天线阵列的示意图。如图4所示，有源天线阵列可以包括交叉极化振子721，其中：
[0058] 交叉极化振子721中的每一极化振子分别与三条射频链路连接，其中三条射频链路为第一接收链路、第二接收链路和发射链路，其中：
[0059] 第一接收链路包括依次连接的数字处理控制模块726、第一低噪放大器7241、第一滤波器7231和双工器722。第二接收链路包括依次连接的数字处理控制模块726、第二低噪放大器7242、第二滤波器7232和双工器722。极化振子721与双工器722连接。
[0060] 第一接收链路的接收信号和第二接收链路的接收信号通过双工器722进行隔离后，分别经过滤波器(7231或7232)进行滤波、低噪放大器(7241或7242)进行低噪放大、以及数字处理控制模块726进行模数转换后，传递至基带处理单元30。
[0061] 发射链路包括依次连接的数字处理控制模块726、功率放大器725和第三滤波器7233；极化振子721还和第三滤波器7233连接。
[0062] 发射链路用于将发射信号经过数字处理控制模块726进行数模转换和变频处理、功率放大器725进行功率放大、以及第三滤波器7233进行滤波后，直接由极化振子发射出去。
[0063] 在本发明的一个实施例中，所述无源天线阵列71可以包括电调控制接口。由此，对于第一频段，可以通过所述电调控制接口调整下倾角。对于第二频段，可以通过有源天线阵列的波束赋形功能调整下倾角。因此，本发明的上述实施例可以实现载波聚合各子频段的独立电调控制。
[0064] 图5为本发明一个实施例中基带处理单元的示意图。如图5所示，图3所示的基带处理单元30可以包括第一基带33、第二基带34和载波聚合模块35，其中：
[0065] 第一基带33，用于向射频拉远单元80发送第一频段发射数据；接收射频拉远单元80传递的第一频段接收数据和第二基带34转发的第一频段接收数据，并进行合并处理。
[0066] 第二基带34，用于向有源天线70发送第二频段发射数据；接收有源天线70传递的第一频段接收数据和第二频段接收数据，并将有源天线70传递的第一频段接收数据转发给第一基带33。
[0067] 载波聚合模块35，用于对第一频段和第二频段信号进行载波聚合。
[0068] 在本发明的一个实施例中，载波聚合模块35可以对第一频段和第二频段信号进行连续或非连续载波聚合。
[0069] 本发明的上述实施例可以将2-5个LTE成员载波聚合在一起，实现最大100MHz的传输带宽，有效提高了上下行传输速率。
[0070] 在本发明的一个实施例中，第一和第二频段中的每一频段均可以配置有四条接收通道和两条发射通道。
[0071] 第一频段的四路接收数据中，两路通过无源天线阵列71接收，另外两路通过有源天线阵列72接收；第一频段的两路发射数据通过无源天线阵列71发射。
[0072] 本发明上述实施例采用有源宽频带接收机处理，可借助有源天线实现第一频段和第二频段信号的联合接收，增加第一频段的上行接收天线端口数，在基带处理部分将第一频段的多路上行数据进行合并处理，实现第一频段的上行
覆盖增强。
[0073] 在本发明的一个实施例中，如图4所示，第二频段的四路接收数据通过有源天线阵列72的波束赋形功能实现多波束接收处理；第二频段的两路发射数据通过有源天线阵列72发射。
[0074] 本发明的上述实施例中，有源天线系统可通过波束赋形功能实现第二频段多路上行数据的接收处理，从而实现第二频段的上行覆盖增强，满足与第一频段的相同覆盖要求。
[0075] 图6为本发明载波聚合方法一个实施例的示意图。优选的，本实施例可由本发明载波聚合系统执行。该方法包括以下步骤：
[0076] 步骤601，有源天线的无源天线阵列接收第一频段接收数据，并通过射频拉远单元传递给基带处理单元。
[0077] 步骤602，有源天线的有源天线阵列接收第一频段接收数据和第二频段接收数据，并传递给基带处理单元；
[0078] 步骤603，基带处理单元对第一频段和第二频段信号进行载波聚合。
[0079] 基于本发明上述实施例提供的载波聚合方法，通过有源宽频带接收机处理以及基带单元的信号合并处理，将有源阵列和无源阵列的紧密集成，实现了第一频段和第二频段信号的载波聚合，从而可以有效提高LTE系统的容量和峰值速率。
[0080] 在本发明的一个实施例中，该方法还可以包括：基带处理单元对第一频段和第二频段信号进行载波聚合；基带处理单元通过射频拉远单元将第一频段发射数据发送给有源天线的无源天线阵列，进行发射；基带处理单元将第二频段发射数据发送给有源天线的有源天线阵列，进行发射。
[0081] 本发明上述实施例还可以实现第一频段和第二频段信号的载波聚合，从而有效提高了上下行传输速率。
[0082] 图7为本发明载波聚合方法另一实施例的示意图。优选的，本实施例可由本发明载波聚合系统执行。该方法包括以下步骤：
[0083] 步骤701，有源天线的无源天线阵列接收第一频段接收数据，并通过射频拉远单元传递给基带处理单元。
[0084] 步骤702，有源天线的有源天线阵列接收第一频段接收数据，并传递给基带处理单元。
[0085] 步骤703，有源天线的有源天线阵列通过波束赋形功能实现对多路第二频段接收数据的接收处理。
[0086] 步骤704，基带处理单元对第一频段和第二频段信号进行载波聚合。
[0087] 步骤705，基带处理单元对无源天线阵列接收的第一频段接收数据和有源天线阵列接收的第一频段接收数据进行合并处理。
[0088] 本发明上述实施例采用有源宽频带接收机处理，可借助有源天线实现第一频段和第二频段信号的联合接收，增加第一频段的上行接收天线端口数，在基带处理部分将第一频段的多路上行数据进行合并处理，实现第一频段的上行覆盖增强。本发明的上述实施例中，有源天线系统可通过波束赋形功能实现第二频段多路上行数据的接收处理，从而实现第二频段的上行覆盖增强，满足与第一频段的相同覆盖要求。
[0089] 在本发明的一个实施例中，该载波聚合方法还包括：对于第一频段，通过有源天线的无源天线阵列上设置的电调控制接口调整下倾角；对于第二频段，通过有源天线阵列的波束赋形功能调整下倾角。因此，本发明的上述实施例可以实现载波聚合各子频段的独立电调控制。
[0090] 下面通过具体示例对本发明进行说明：
[0091] 如图3所示，若现网为1.8G频段，使用一副4端口无源天线连接2发4收的射频拉远单元80，RRU通过CPRI光纤接口连接基带处理单元30。载波聚合网络改造的目标是要在现有网络上增加2.1G频段并实现1.8G频段与2.1G频段的载波聚合，且要求1.8G频段和2.1G频段均配置为2发4收。
[0092] 使用本发明上述任一实施例中的有源天线直接替换现网的无源天线，其中1.8G频段的两个射频端口连接现网RRU的其中两个端口(原负责仅接收的另外两个端口悬空)，2.1G有源天线的CPRI光纤接口连接现网BBU。
[0093] 这样，1.8G频段的上行4路接收中，有两路是通过无源天线阵列接收，另外两路是通过有源天线阵列接收，四路信号在基带单元实现合并处理。2.1G频段的上行4路接收是通过有源天线阵列的波束赋形功能实现多波束接收处理。由此，1.8G频段和2.1G频段均实现2发4收，且完成载波聚合功能，整体上有效提高LTE系统的容量和峰值速率。
[0094] 在上面所描述的基带处理单元30、数字处理控制模块726等功能单元可以实现为用于执行本
申请所描述功能的通用处理器、可编程逻辑
控制器(PLC)、
数字信号处理器(DSP)、专用集成
电路(ASIC)、现场可编程
门阵列(FPGA)或者其他
可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立
硬件组件或者其任意适当组合。
[0095] 至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
[0096] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读
存储器，磁盘或光盘等。
[0097] 本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多
修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
