毫米波基地台的天线结构的建置方法及毫米波基地台系统与流程

1.本发明是关于无线通信的天线架构的有关技术领域，尤指一种毫米波基地台的天线结构的建置方法及具有所述天线结构的毫米波基地台系统。


背景技术：

2.随着在线串流服务、云端储存和物联网装置的普及，行动数据流量随之不断成长。为了因应未来行动数据传输带宽的庞大需求，第五代行动通讯技术(5th generation mobile network，简称5g)利用工作频率介于30ghz 至300ghz之间的毫米波实现高数据传输速率的频带无线通信。目前，相控阵列天线(phased array antenna)、采用全数位大规模多输入/输出技术 (fully digital massive mimo)的阵列天线、以及采用混合波束成型技术 (hybrid beamforming)的阵列天线为毫米波(5g)基地台的主要搭配的天线架构。
3.虽然毫米波通讯有较大的带宽可提供高数据传输率，但是也因其频率高而具有高电波传播损失。因此，毫米波在空气中传输时，其能量衰减与传输距离成正比。因此，毫米波基地台的天线架构通常采用天线阵列，然后利用波束成形技术(beamforming)使天线阵列的辐射场型具有一对准方向(steering angle)。同时，由于毫米波容易因为建筑物或人员的阻挡，或应用环境内的物体的遮蔽等因素而影响其通讯质量，因此，毫米波基地台的天线阵列的辐射场型的角度涵盖范围是成为天线架构的设计重点。
4.简单来说，要提升利用毫米波实现无线通信的5g网络的覆盖率，就必须布建数量更多的毫米波基地台。举例而言，国外有规划将红绿灯和路灯都装上毫米波基地台，就是希望提高5g网络的覆盖率。可惜的是，毫米波无法穿透建筑物从而无法提供无线网络给位于建筑物内的无线连网装置，因此必须在每个建筑物的外墙设置毫米波接收天线，并将该毫米波接收天线电性连接至设置在建筑物内的一个无线网络提供装置，例如:无线ap或无线路由器。
5.在城市内的一特定区域内设置一个小型的毫米波基地台系统时，可以将具有特定高度的一基座设置在十字路口的中心点，然后以该基座乘载所述小型的毫米波基地台系统。或者，将所述小型的毫米波基地台系统设置在道路上的红绿灯或人行道旁的路灯之上。然而，经验显示，由于耸立在该特定区域内的复数栋建筑物(即，大楼)皆具有不同的高度，因此，必然有一些建筑物无法受到天线阵列的辐射场型的覆盖，成为无线信号传/收的死角。
6.由上述说明可知，本领域亟需一种毫米波基地台的天线结构的建置方法。


技术实现要素：

7.本发明的主要目的在于提供一种毫米波基地台的天线结构的建置方法，其中所述毫米波基地台的天线结构的建置方法是应用于将包括一天线结构及一信号处理电路的一毫米波基地台系统建置在一区域之中。该天线结构包含复数个由m
×
n个天线组件所组成的阵列天线装置，且由一支撑物所乘载从而设置在该区域内的一平面中心点，使设置在该区
域内的复数个建筑物的墙面上的复数个毫米波天线装置皆落在所述天线结构的一毫米波网络覆盖范围内，从而使所述毫米波天线装置和所述阵列天线装置之间具有高质量的毫米波无线通信。
8.值得强调的是，利用本发明的建置方法所设立的毫米波基地台天线系统不需要搭载任何的相移器；因此，在传/收毫米波无线信号的过程中，本发明的毫米波基地台天线系统不会有额外的插入损失及热损产生，因此能够提供稳定的无线通信质量。同时，由于本发明的毫米波基地台天线系统没有使用相移器，因此可以大幅减轻信号处理电路的计算负担。
9.更进一步地说明，在运用本发明的建置方法的情况下，包含一天线结构及一信号处理电路的一毫米波基地台系统可以被建置在任何种类的一应用区域之中，例如：具有宽阔开放区域的一室内环境区域、具有宽阔开放区域的一室外环境区域、具有宽阔开放区域的一林荫大道、具有复数栋耸立大厦的一城市区域、或狭窄的小巷，从而使该应用区域内的复数个毫米波天线装置皆落在所述天线结构的一毫米波网络覆盖范围内，故能够和所述天线结构的一个阵列天线装置达成高质量的毫米波无线通信。
10.为达成上述目的，本发明提出所述毫米波基地台的天线结构的建置方法一实施例，其应用于将一毫米波基地台的天线结构建置在一应用区域之中，使设置在该应用区域内的复数个建筑物的墙面上的复数个毫米波天线装置均落在所述天线结构的一毫米波网络覆盖范围内；该建置方法包括以下步骤：
11.(1)使所述天线结构由设立在该应用区域之中的一支撑物所乘载，且包含复数个由m
×
n个天线组件所组成的阵列天线装置；其中，m和n分别为所述天线组件的一行排列个数和一列排列个数，且其皆为正整数；
12.(2)使所述天线结构具有一第一三维空间坐标，而复数个所述毫米波天线装置各自具有一第二三维空间坐标；
13.(3)根据所述第一三维空间坐标和所述第二三维空间坐标计算各所述毫米波天线装置的一球空间坐标；
14.(4)依据下式(1)计算各所述阵列天线装置所包含的所述天线组件的该行排列个数及该列排列个数以及所述阵列天线装置的一天线辐射场型的一方向角及一仰角，从而调整各所述阵列天线装置的方向角与仰角；
15.式(1)：
[0016][0017]
其中，为空间的方向角，θ为空间的仰角、为第m个阵列天线对准的方向角，θ
′m为对准的仰角，为所述阵列天线装置的一指向性增益场型，且为所述天线元素(element)的一元素增益场型。
[0018]
在一实施例中，所述支撑物可为支撑架、支撑杆、电线杆、红绿灯、路灯、或建筑物。
[0019]
在一实施例中，各所述阵列天线装置的m个所述天线组件是沿着水平方向排列，且n个所述天线组件是沿着垂直方向排列。
[0020]
在一实施例中，所述支撑物设立在该应用区域的一平面中心点，从而使所述第一
三维空间坐标为(x＝0,y＝0,z＝z0)；其中，第m个阵列天线的中心点坐标为(x
′m,y
′m,z
′m)， z
′m＝r
′0cosθ
′m z0，m为正整数且z0为所述阵列天线装置在该支撑物中心点的安装高度。
[0021]
在一实施例中，在所述第一三维空间坐标为(x
′m,y
′m,z
′m)的情况下，复数个所述阵列天线装置具有相同的一径向距离(radial distance)，且该径向距离是利用下式(2)计算获得：
[0022]
式(2)：
[0023]
在一实施例中，各所述阵列天线装置包括一基板以及设于该基板上的复数个所述天线组件，且所述基板具有一曲面，所述曲面的一曲率半径等于所述径向距离。
[0024]
在一实施例中，所述第二三维空间坐标为(xn,yn,zn)，且其是利用下式(3)、式(4)及式(5)计算获得：
[0025]
式(3)：
[0026]
式(4)：
[0027]
式(5)：
[0028]
其中，n用以表示第n个所述建物外墙的毫米波天线装置，且zn为所述毫米波天线装置在该建筑物之上的安装高度。
[0029]
在一实施例中，由各所述毫米波天线装置所接收的一毫米波无线信号的一功率是由下式(6)计算获得：
[0030]
式(6)：
[0031]
其中，p
mn
为基地台第m个阵列天线对第n个天线装置所发射的毫米波无线信号的接收功率，pn为所述毫米波天线装置的一信号传输功率，g
tn
为所述第n个毫米波天线装置的一天线增益，gm为第m个阵列天线的方向增益，且λ为所述毫米波无线信号的波长。
[0032]
在一实施例中，各所述阵列天线装置的该天线辐射场型皆具包括该方向角及该仰角的一对准方向，且各所述阵列天线装置的一半功率波束宽为δα
3db
。当第n个天线装置是均匀分布在一角度范围时，其中，在第m个所述阵列天线装置的该对准方向和第m-1个所述阵列天线装置的该对准方向之间具有一角度差为δα＝α
m-α
m-1
的情况下，
[0033]
所述角度差δα等於x为一波束重迭指数
[0034]
并且，本发明同时提供一种毫米波基地台系统，包括一天线结构及一信号处理电路，且其特征在于：该天线结构是利用如前所述本发明的毫米波基地台的天线结构的建置方法而建置安装在一应用区域之中，从而使设置在该应用区域内的复数个毫米波天线装置皆落在所述天线结构的一毫米波网络覆盖范围内。
附图说明
[0035]
图1为本发明的一种毫米波基地台天线系统的一应用区域的示意性立体图；
[0036]
图2为本发明的一种毫米波基地台天线系统1和复数栋所述栋建筑物的示意性立体图；
[0037]
图3为本发明的一种毫米波基地台的天线结构的建置方法的流程图；
[0038]
图4a为本发明的天线结构的一个阵列天线装置的一视角立体图；
[0039]
图4b为本发明的天线结构的一个阵列天线装置的另一视角立体图；
[0040]
图5a为安装有本发明的天线结构的支撑物上视图；
[0041]
图5b为安装有本发明的天线结构的支撑物的正视图；
[0042]
图6为三十二组阵列天线装置于支撑物上的安装示意图；
[0043]
图7为包含三十二组阵列天线装置的天线结构的输出功率量测数据图；
[0044]
图8为在周围的地理环境为单一道路时，以十组阵列天线装置于支撑物上的安装示意图；
[0045]
图9为包含十组阵列天线装置的天线结构的输出功率量测数据图；
[0046]
图10为在周围的地理环境为单一道路时，以八组阵列天线装置于支撑物上的安装示意图；
[0047]
图11为包含八组阵列天线装置的天线结构的输出功率量测数据图；以及
[0048]
图12为本发明的一种毫米波基地台天线系统的一应用区域的示意性立体图。
具体实施方式
[0049]
为进一步了解本发明的结构、特征、目的、及其优点，现附图及可选具体实施例的详细说明如下。
[0050]
图1显示设有本发明的一种毫米波基地台天线系统的一应用区域的示意性立体图。如图1所示，所述应用区域ar之中设有：沿着x轴方向铺设的第一道路r1、沿着y轴方向铺设的第二道路r2、以及建置在该第一道路 r1及/或所述第二道路r2两侧的复数栋建筑物rb。继续地参阅图1，并请同时参阅图2，其显示本发明的一种毫米波基地台天线系统1和复数栋所述栋建筑物的示意性立体图。如图1与图2所示，本发明的毫米波基地台天线系统包括一天线结构11与一信号处理电路(未图标)，且其是通过一支撑物2 而设立在该应用区域ar内的一平面中心点r0。更详细地说明，该区域内的各所述建筑物rb的墙面上皆分别具有一毫米波天线装置rbw，且该天线结构11包括复数个由m
×
n个天线组件所组成的阵列天线装置111。
[0051]
继续地参阅图1与图2，并请同时参阅图3，其显示本发明的一种毫米波基地台的天线结构的建置方法的流程图。请再同时参阅图4a和图4b，其中图4a为本发明的天线结构的一个阵列阵列天线装置的一视角立体图，且图4b为本发明的天线结构的一个阵列阵列天线装置的另一视角立体图。本发明的毫米波基地台的天线结构的建置方法是首先执行骤s1：使所述天线结构11由设立在该应用区域ar之中的一支撑物2所乘载，且包含复数个由m
×
n个天线组件11e所组成的阵列天线装置111。其中，m和n分别为所述天线组件的一行排列个数和一列排列个数，且其皆为正整数。应可理解，依据所述应用区域ar的不同，例如：具有宽阔开放区域的一室内环境区域、具有宽阔开放区域的一室外环境区域、具有宽阔开放区域的一林荫大道、具有复数栋耸立大厦的一城市区域、或狭窄的小巷，该支撑物2不限于路灯，其也可以是红绿灯、电线杆、特别设计的支撑架、特殊支撑杆、或建筑物。
[0052]
继续地，方法流程是执行步骤s2：使所述天线结构11具有一第一三维空间坐标，而复数个所述毫米波天线装置rbw各自具有一第二三维空间坐标。举例而言，所述支撑物2设立在所述应用区域ar内的一平面中心点r0，其平面坐标为(0,0)。因此，所述天线结构11的每个阵列天线装置111即具有一第一三维空间坐标为(x
′m,y
′m,z
′m)，其中，m为正整数且用以表示第m个所述阵列天线装置111，且z
′m为所述阵列天线装置111在该支撑物2之上的安装高度。另一方面，各所述所述毫米波天线装置rbw各自具有一第二三维空间坐标(xn,yn,zn)。
[0053]
接着，方法流程是执行步骤s3：根据所述第一三维空间坐标和所述第二三维空间坐标计算各所述毫米波天线装置rbw的一球空间坐标。然后，方法流程接着执行步骤s4：依据下式(1)计算各所述阵列天线装置111所包含的所述天线组件11e的该行排列个数及该列排列个数以及所述阵列天线装置111的一天线辐射场型的一方向角及一仰角θ
′m，从而对应地调整各所述阵列天线装置111的方向角与仰角θ
′m，使所述应用区域ar内的复数个建筑物rb所分别具有的复数个毫米波天线装置rbw皆落在所述天线结构11的一毫米波网络覆盖范围内。如此，所述毫米波天线装置rbw和所述阵列天线装置111之间具有高质量的毫米波无线通信。
[0054][0055]
请再同时参阅图5a与图5b，其中图5a为安装有本发明的天线结构的支撑物上视图，且图5b为安装有本发明的天线结构的支撑物的正视图，该无线结构可具有多种设置方式，例如，以机械式的固定手段设置，或在一球面上贴附各个阵列天线。在上式(1)中，为所述阵列天线装置111的一参考方向角，θ为所述阵列天线装置111的一参考仰角、为所述方向角，θ
′m为所述仰角，为所述阵列天线装置111的一方向性增益(directional gain)，且为所述天线组件11e的一组件方向增益(element directional gain)。补充说明的是，举例而言，天线结构11包括四组阵列天线装置111，因此四组阵列天线装置111在该支撑物2的四个(仰角,方位角)分别为
[0056]
更进一步地说明，各所述阵列天线装置111包括一基板以及设在该基板上的复数个所述天线组件11e。在一实施例中，各所述阵列天线装置111 的m个所述天线组件11e是沿着水平方向排列，且n个所述天线组件11e是沿着垂直方向排列。并且，该基板具有一曲面，且该曲面的一曲率半径。在所述第一三维空间坐标为(x
′m,y
′m,z
′m)的情况下，由于复数个所述阵列天线装置111皆使用具有同样的曲率半径的基板，因此所述曲率半径会等于所述阵列天线装置111的一径向距离(radial distance)，该径向距离可利用下式(2)计算获得：
[0057][0058]
其中，x
′m、y
′m、z
′m与r
′0、θ
′m、的关系如下：
[0059]z′m＝r
′0cosθ
′m z0。
[0060]
进一步地，在各所述毫米波天线装置rbw的第二三维空间坐标 (xn,yn,zn)为已知的情况下，各所述毫米波天线装置rbw的球空间坐标为且其是利用下式(3)、式(4)及式(5)计算获得：
[0061][0062][0063]
应可理解，n用以表示第n个所述毫米波天线装置rbw，且zn为所述毫米波天线装置rbw在该建筑物rb之上的安装高度。请参阅图1及图2，假设基地台所在的位置是两条相互垂直的大马路r1和r2交叉中心的灯杆上，高度为z
′0＝5m，坐标为(0,0,5m)，r1和r2路宽为60m。马路两旁建筑物的最大高度为100m(约为30层楼高)。建物外墙天线装置rbw的坐标为 (xn,yn,zn)，因为在路的两旁，所以xn＝
±
30m，30m≤yn≤1500m， 3m≤zn≤100m。当所述第一三维空间中心坐标为(0,0,z
′m＝5m)时，在固定(xn＝30m,zn＝100m)且变化yn的情况下，依式(3)、式(4)及式(5) 即可计算出复阵列球空间坐标如下表所述。
[0064]
xn＝30m,zn＝100m
[0065][0066]
以yn》300m为例，可以计算出一个所述阵列天线装置111的方向角仰角θ
′m＝86
°
，且该阵列天线装置111所包含的所述天线组件 11e的一行排列个数和一列排列个数分别为8和8。进一步地，所述阵列天线装置111的一天线辐射场型具包括该方向角及该仰角θ
′m的一对准方向，且各所述阵列天线装置的一半功率波束宽为δα
3db
。由天线辐射场型公式，可以算出该阵列天线在方向及θ方向的3db波束宽度方向及θ方向的3db波束宽度
[0067]
以100m≦yn≦300m为例，可以计算出二组所述阵列天线装置111的设定参数，如下所示：
[0068]
组1：m＝4,n＝4,θ
′1＝78
°
,δα
θ,3db
＝24
°
；
[0069]
组2：m＝4,n＝4,θ
′2＝58
°
,δα
θ,3db
＝24
°
。
[0070]
进一步地，对于可能会处于两相互垂直马路角落的建筑物的毫米波天线装置rbw，例如：安装高度相对过高或过低的毫米波天线装置rbw，也可以计算出二组所述阵列天线装置111的设定参数，如下所示：
[0071]
组1：m＝2,n＝3,θ
′1＝68
°
,δα
θ,3db
＝40
°
；
[0072]
组2：m＝2,n＝4,θ
′2＝35
°
,δα
θ,3db
＝24
°
。
[0073]
依上述有关球空间坐标的参数设定，本发明一共计算出三十二组所述阵列天线装置111的设定参数，整理如下表(1)。同时，图6显示三十二组所述阵列天线装置111在支撑物2上的安装示意图。
[0074]
表(1)
[0075][0076]
如图6所示，进一步地，还可以将三十二组阵列天线装置111分为四大区块。第一区块包含组1至组8的阵列天线装置111，第二区块包含组9至组 16的阵列天线装置111，第三
区块包含组17至组24的阵列天线装置111，且第四区块包含组25至组32的阵列天线装置111。在毫米波无线通信的工作频率，我们可让不同区块内的阵列天线装置111使用不同的中心频率，借此方式避免相邻二区块的阵列天线装置111之间的相互干扰。
[0077]
进一步地，对于具有第二三维空间坐标为(xn,yn,zn)以及球空间坐标为的任一所述毫米波天线装置rbw而言，其所接收自所述天线结构11的毫米波无线信号的功率可利用下式(6)计算获得：
[0078][0079]
在上式(6)中，p
mn
为该毫米波无线信号的该功率，pn为所述毫米波天线装置rbw的一信号传输功率，g
tn
为所述毫米波天线装置rbw的一天线增益，且λ为所述毫米波无线信号的波长。最终，就包含组1至组8的阵列天线装置111的第一区块的天线结构11而言，在所述信号处理电路利用对各所述阵列天线装置111的一信号传输端口的一输出信号执行一最大比例合并(maximum ratio combining,mrc)信号处理之后，所述第一区块的天线结构11在朝向一个所述毫米波天线装置rbw方向上的一等效输出功率可利用下式(7)计算获得。
[0080][0081]
令毫米波天线装置rbw的信号传输功率pn＝15dbm＝30mw，且毫米波天线装置rbw的天线增益g
tn
＝18db。并且，在固定xn＝30m以及 zn＝100m,50m,10m的情况下，针对30m≦yn≦1500m的毫米波天线装置rbw，量测天线结构11在朝向所述毫米波天线装置rbw方向上的等效输出功率如图7所示。
[0082]
请重复参阅图1与图2。在其它应用例之中，令该第一道路r1或该第二道路r2的路宽为30m，且令复数栋所述建筑物rb的一最高建筑物rb的高度为60m。如图1与图2所示，本发明的毫米波基地台天线系统包括一天线结构11与一信号处理电路(未图标)，且其是通过一电线杆(即，支撑物2)而设立在该应用区域ar内的一平面中心点r0＝(0,0)。并且，该天线结构11包括多个由m
×
n个天线组件所组成的阵列天线装置111，且各所述阵列天线装置111在长直马路分隔岛的电线杆之上，安装高度为 z
′0＝4m。更详细地说明，各所述毫米波天线装置rbw皆在一条长直马路两旁建筑物的墙面之上，各具有一第二三维空间坐标(xn,yn,zn)。进一步地，依所述安装高度为z
′0＝4m与所述第二三维空间坐标(xn,yn,zn)可以使用上式(3)、式(4)和式(5)计算出所述毫米波天线装置rbw的球空间坐标当所述第一三维空间坐标为(x
′
＝0,y
′
＝0,z
′0＝4m)时，在固定(xn＝15m,zn＝60m)且变化yn的情况下，依式(3)、式(4)及式(5) 即可计算出复阵列球空间坐标如下表所示。
[0083]
xn＝15m,zn＝60m
[0084][0085]
依上述有关球空间坐标的参数设定，本发明一共利用上式(1)计算出十组所述阵列天线装置111的设定参数，整理如下表(2)。同时，图8显示在周围的地理环境为单一道路时，以十组所述阵列天线装置111在所述支撑物 2(即，电线杆)上的安装示意图。
[0086]
表(2)
[0087][0088]
令毫米波天线装置rbw的信号传输功率pn＝15dbm＝30mw，且毫米波天线装置rbw的天线增益g
tn
＝18db。并且，在固定xn＝15m以及 zn＝60m,30m,10m的情况下，针对30m≦yn≦1500m的毫米波天线装置rbw，量测天线结构11在朝向所述毫米波天线装置rbw方向上的等效输出功率如图9所示。
[0089]
请重复参阅图1与图2。在其它应用例之中，令所述第一道路r1或所述第二道路r2的路宽为10m(即，为小巷道)，且令复数栋所述建筑物rb的一最高建筑物rb的高度为30m。如图1与图2所示，本发明的毫米波基地台天线系统包括一天线结构11与一信号处理电路(未图标)，且其使通过一电线杆(即，支撑物2)而设立在该应用区域ar内的一平面中心点r0＝(0,0)。并且，该天线结构11包括复数个由m
×
n个天线组件所组成的阵列天线装置111，且各所述阵列天线装置111在该电线杆之上的安装高度为z
′0＝3.5m。更详细地说明，各所述所述毫米波天线装置rbw各具有一第二三维空间坐标 (xn,yn,zn)。进一步地，依安装高度为z
′0＝3.5m与所述第二三维空间坐标 (xn,yn,zn)可以使用上式(3)、式(4)和式(5)计算出所
述毫米波天线装置rbw 的球空间坐标当所述第一三维空间坐标为(x
′
＝0,y
′
＝ 0,z
′0＝3.5m)之时，在固定(xn＝5m,zn＝30m)且变化yn的情况下，依式(3)、式(4)及式(5)即可计算出复阵列球空间坐标如下表所示。
[0090]
xn＝5m,zn＝30m
[0091][0092]
依上述有关球空间坐标的参数设定，本发明一共利用上式(1)计算出八组所述阵列天线装置111的设定参数，整理如下表(3)。同时，图10显示在周围的地理环境为单一道路时，以八组所述阵列天线装置111于该支撑物 2(即，电线杆)上的安装示意图。
[0093]
表(3)
[0094][0095]
令毫米波天线装置rbw的信号传输功率pn＝15dbm＝30mw，且毫米波天线装置rbw的天线增益g
tn
＝18db。并且，在固定xn＝5m以及 zn＝30m,20m,5m的情况下，针对30m≦yn≦1500m的毫米波天线装置 rbw，量测天线结构11在朝向所述毫米波天线装置rbw方向上的等效输出功率如图11所示。
[0096]
请参阅图12，其显示设有本发明的一种毫米波基地台天线系统的一应用区域的示意性立体图。如图12所示，该应用区域ar之中设有复数栋建筑物rb，且其中一栋具有大高度的建筑物是作为一支撑物2而设立在该应用区域ar内的一平面中心点r0。本发明的毫米波
基地台天线系统包括一天线结构11与一信号处理电路(未图标)，该天线结构11设置在该支撑物 2(即，具有大高度的建筑物)的顶楼，且各所述阵列天线装置111具有安装高度为z
′0＝50m。更详细地说明，各所述栋建筑物rb的顶楼也设有一毫米波天线装置rbw，且其具有第二三维空间坐标为(xn,yn,zn)。进一步地，令该毫米波天线装置rbw的球空间坐标且令100m≦rn≦ 5km，85
°
≤θn≤95
°
，且更进一步地，令各所述阵列天线装置111具有相同的一径向距离(radial distance)为r
′0，且令各所述阵列天线装置111的一天线，其所对准的仰角为θ
′m＝90
°
及对准的方向角为如此设计，可以计算第m个所述阵列天线装置111的一第一三维空间坐标为
[0097]
进一步地，以平面中心r0＝(0,0)而后使用所述径向距离(radial distance) 画成一平面圆，将该平面圆分成六大区块，每一个区块内包含复阵列阵列天线装置111。可让相邻区块内的阵列天线装置111使用不同的中心频率，借此方式避免相邻二区块的阵列天线装置111之间的相互干扰。进一步地，令各所述阵列天线装置111的列排列个数固定为n＝10。依此设计，各所述阵列天线装置111的该天线辐射场型具有固定仰角θ
′m＝90
°
及方向角在此情况下，前述的式(1)则修改为下式(1a)：
[0098][0099]
各所述阵列天线装置111的一半功率波束宽为δα
3db
。设第m个阵列对准的方位角为αm，第m-1个阵列对准的方位角为α
m-1
两相邻阵列对准的方位角的角度差为δα＝α
m-α
m-1
。令
[0100]
当阵列的行元素个数m决定，则δα
3db
决定之后，相邻方位角角度差δα就决定了，δα一决定，则各区块60
°
范围的阵列个数，全部360
°
范围的阵列个数以及阵列的排列设计就可以决定。
[0101]
在本设计例中，令则相邻两阵列的辐射场型会有高度的重迭。将各阵列的接收值做最大比例结合(maximum ratio combination， mrc)后，每个区块的天线有效增益约为单独阵列天线增益的3倍。
[0102]
例如当m＝4，δα＝10
°
，，360
°
范围的总阵列个数＝6
×
6＝36。
[0103]
如果每一阵列的行元素个数为m＝6，则如果每一阵列的行元素个数为m＝6，则如果每一阵列的行元素个数为m＝6，则360
°
范围的总阵列个数＝10
×
6＝60。
[0104]
当阵列的行元素个数为m，列元素个数为n，天线元素的增益为ge，则阵列天线的增
益约为10logmn ge，经mrc的后区块整体天线的有效增益为10logmn ge 10log3。
[0105]
更进一步地，若令每个毫米波天线装置rbw皆包含 m
×
n＝6
×
6个天线组件，则毫米波天线装置rbw的信号传输功率pn＝15dbm＝30mw，且毫米波天线装置rbw的天线增益g
tn
＝18db。如此，对于任一所述毫米波天线装置rbw而言，其所接收自该天线结构11的毫米波无线信号的功率可利用下式(6a)计算获得：
[0106][0107]
其中，gn为所述毫米波天线装置rbw的天线增益，其值为 10log(6
×
6) ge。gm为所述阵列天线装置111的天线增益，其值为 10log(3
×m×
10) ge，m为4或6。pn为所述毫米波天线装置rbw的一信号传输功率。在λ＝0.01m，rn＝3
×
103m，pn＝20dbm，且ge＝3db的情况下， pr为-70dbm(m＝4)或为-68.25dbm(m＝6)。
[0108]
如此，上述已完整且清楚地说明本发明的一种毫米波基地台的天线结构的建置方法；并且，经由上述可得知本发明具有下列优点：
[0109]
(1)本发明公开一种毫米波基地台的天线结构的建置方法，其中该毫米波基地台的天线结构的建置方法是应用于将包括一天线结构及一信号处理电路的一毫米波基地台系统建置在一区域之中。该天线结构包含复数个由m
×
n个天线组件所组成的阵列天线装置，且由一支撑物所乘载从而设置在该区域内的一平面中心点，使设置在该区域内的复数个建筑物所分别具有的复数个毫米波天线装置皆落在所述天线结构的一毫米波网络覆盖范围内，从而使所述毫米波天线装置和所述阵列天线装置之间具有高质量的毫米波无线通信。
[0110]
(2)值得强调的是，利用本发明的建置方法所设立的毫米波基地台天线系统不需要搭载任何的相移器；因此，在传/收毫米波无线信号的过程中，本发明的毫米波基地台天线系统不会有额外的插入损失及热损产生，因此能够提供稳定的无线通信质量。同时，由于本发明的毫米波基地台天线系统没有使用相移器，因此可以大幅减轻信号处理电路的计算负担。
[0111]
必须加以强调的是，上述本案所公开的是可选实施例，凡源于本案的局部的变更或改进而被本领域技术人员推导出的技术启示，均在本发明申请的权利保护范围之内。
[0112]
综上所述，本案无论目的、技术方法及有益效果，均与现有技术不同，符合发明专利的申请要求。