專(zhuān)利名稱(chēng)：在可重新配置天線(xiàn)中保持射束形狀的天線(xiàn)架構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)包括天線(xiàn)陣列，所述天線(xiàn)陣列至少具有第一天線(xiàn)功能和第二天線(xiàn)功能。該節(jié)點(diǎn)還包括第一無(wú)線(xiàn)電鏈和第二無(wú)線(xiàn)電鏈，其中每個(gè)天線(xiàn)功能經(jīng)由對(duì)應(yīng)的無(wú)線(xiàn)電鏈連接到基帶。本發(fā)明還涉及在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的方法。
背景技術(shù)：
在過(guò)去的十年期間，對(duì)移動(dòng)電話(huà)和無(wú)線(xiàn)寬帶裝置的使用已經(jīng)迅速提高了，并且預(yù)計(jì)在即將到來(lái)的數(shù)年期間增長(zhǎng)得甚至更快。為了滿(mǎn)足這些要求，運(yùn)營(yíng)商必須增大他們的通信系統(tǒng)中的容量。在高級(jí)LTE (長(zhǎng)期演進(jìn))中，通過(guò)連續(xù)或不連續(xù)地聚集分量載波獲得更寬帶寬。這些分量載波與在LTE Rel-8中定義的分量載波后向兼容。對(duì)于連續(xù)載波聚集，聚集連貫譜。另一方面，對(duì)于不連續(xù)載波聚集，累積不連續(xù)帶。增大高級(jí)LTE中容量的一種方式是在基站使用可重新配置天線(xiàn)?？芍匦屡渲锰炀€(xiàn)是可改變其屬性(例如改變傾斜角、射束方向等)的天線(xiàn)。這可用于將功率朝熱點(diǎn)區(qū)域聚焦或者在不同小區(qū)之間平衡載荷。為了在不同方向上引導(dǎo)射束，通常情況下使用移相器。也可通過(guò)增大頻率帶寬來(lái)增大容量。然而，可用頻譜是受限的，并且為了能夠得到足夠大的帶寬，需要聚集分段頻帶。因而，組合使用兩個(gè)或更多帶寬，以增大帶寬?？芍匦屡渲锰炀€(xiàn)通常描繪具有用于引導(dǎo)天線(xiàn)射束的單獨(dú)移相器的多個(gè)天線(xiàn)單元。每個(gè)頻率產(chǎn)生一個(gè)射束。然而，不同的頻帶將在波長(zhǎng)方面導(dǎo)致天線(xiàn)單元之間的空間分隔。這將使射束寬度對(duì)于不同頻率而不同。當(dāng)使用聚集譜時(shí)，這意味著，不同頻帶將具有不同的射束寬度，并且因此還具有不同的覆蓋區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是在可重新配置天線(xiàn)中對(duì)于不同頻帶保持某一射束寬度。所述目的通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。該節(jié)點(diǎn)包括天線(xiàn)陣列，該天線(xiàn)陣列至少具有第一天線(xiàn)功能和第二天線(xiàn)功能。該節(jié)點(diǎn)還包括第一無(wú)線(xiàn)電鏈和第二無(wú)線(xiàn)電鏈，其中每個(gè)天線(xiàn)功能經(jīng)由對(duì)應(yīng)的無(wú)線(xiàn)電鏈連接到基帶。每個(gè)無(wú)線(xiàn)電鏈包括振蕩器、分裂器和復(fù)用器，其中每個(gè)振蕩器設(shè)置成將具有獨(dú)特頻帶的信號(hào)饋送到相同無(wú)線(xiàn)電鏈中的分裂器。分裂器設(shè)置成將所述信號(hào)劃分成至少兩個(gè)信號(hào)部分，并將每個(gè)部分饋送到每個(gè)無(wú)線(xiàn)電鏈的復(fù)用器，使得所述節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)復(fù)用器從所述節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)分裂器接收信號(hào)部分。所述節(jié)點(diǎn)其特征尤其在于:所述分裂器設(shè)置成根據(jù)由所述節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)振蕩器饋送的頻帶對(duì)所述信號(hào)到所述信號(hào)部分的劃分進(jìn)行加權(quán)。所述目的還通過(guò)在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)中的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述節(jié)點(diǎn)包括連接到具有天線(xiàn)功能的對(duì)應(yīng)天線(xiàn)陣列的至少兩個(gè)無(wú)線(xiàn)電鏈，每個(gè)鏈包括振蕩器、分裂器和復(fù)用器。所述方法包含如下步驟:
-所述振蕩器將具有獨(dú)特頻帶的信號(hào)饋送到相同無(wú)線(xiàn)電鏈中的分裂器； -所述分裂器將所述信號(hào)劃分成至少兩個(gè)信號(hào)部分；
-所述分裂器將每個(gè)部分饋送到每個(gè)無(wú)線(xiàn)電鏈的復(fù)用器，使得所述節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)復(fù)用器從所述節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)分裂器接收信號(hào)部分。所述方法其特征尤其在于:它包括如下步驟:
-所述分裂器根據(jù)由所述節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)振蕩器饋送的頻帶對(duì)所述信號(hào)到所述信號(hào)部分的劃分進(jìn)行加權(quán)。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是使得當(dāng)使用可重新配置天線(xiàn)時(shí)有可能對(duì)于不同的分段帶得到相同覆蓋區(qū)域的架構(gòu)。這使用對(duì)于每個(gè)分裂器具有固定幅度錐度的簡(jiǎn)單架構(gòu)來(lái)完成。另外的優(yōu)點(diǎn)將從詳細(xì)描述中涌現(xiàn)。


現(xiàn)在將參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖中:
圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的節(jié)點(diǎn)的示例；以及
圖2示出了已知可重新配置天線(xiàn)的700MHz和1000MHz帶的標(biāo)準(zhǔn)化水平輻射模式；
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的可重新配置天線(xiàn)的700MHz和1000MHz帶的標(biāo)準(zhǔn)化水平輻射模式；以及
圖4示出了已知可重新配置天線(xiàn)的700MHz和1000MHz帶的標(biāo)準(zhǔn)化水平輻射模式，這些射束指向與寬側(cè)(broadside)成10°的方向；以及
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的可重新配置天線(xiàn)的700MHz和1000MHz帶的標(biāo)準(zhǔn)化水平輻射模式，這些射束指向與寬側(cè)成10°的方向；以及圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的節(jié)點(diǎn)10的示例。在下文，將描述節(jié)點(diǎn)實(shí)施例。所述節(jié)點(diǎn)包括設(shè)置成執(zhí)行某些過(guò)程或方法步驟的構(gòu)件。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，該實(shí)施例還例證了在該節(jié)點(diǎn)中用于執(zhí)行這些過(guò)程的方法。該節(jié)點(diǎn)包括至少具有第一天線(xiàn)功能Ila和第二天線(xiàn)功能Ilb的天線(xiàn)陣列。該節(jié)點(diǎn)還包括第一無(wú)線(xiàn)電鏈12a-16a和第二無(wú)線(xiàn)電鏈12b_16b。該節(jié)點(diǎn)可包括多于兩個(gè)天線(xiàn)功能和無(wú)線(xiàn)電鏈，在圖2中由另外天線(xiàn)功能Ilx和另外無(wú)線(xiàn)電鏈12x-16x例證。在下文,將描述具有兩個(gè)天線(xiàn)功能和無(wú)線(xiàn)電鏈的示例。然而，本發(fā)明不限于特定數(shù)量的無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)功能和無(wú)線(xiàn)電鏈。每個(gè)天線(xiàn)功能lla、b經(jīng)由對(duì)應(yīng)的無(wú)線(xiàn)電鏈12a、b_16a、b連接到基帶17。每個(gè)無(wú)線(xiàn)電鏈包括振蕩器16a、b、分裂器14a、b和雙工器13a、b，其中每個(gè)振蕩器設(shè)置成將具有獨(dú)特頻帶fl、f2、fx的信號(hào)饋送到相同無(wú)線(xiàn)電鏈中的分裂器。這意味著，每個(gè)鏈中的振蕩器在所述鏈中在某一頻帶(諸如700或1000MHz)內(nèi)生成信號(hào)。這些振蕩器在不同頻帶上生成信號(hào)，其中每個(gè)信號(hào)由相應(yīng)的功率放大器15a、b放大。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在具有多于兩個(gè)天線(xiàn)功能和無(wú)線(xiàn)電鏈的節(jié)點(diǎn)中，該雙工器將根據(jù)從不同分裂器接收的信號(hào)部分的數(shù)量而由三工器或任何其它復(fù)用器代替。用相同方式，這些分裂器將能夠?qū)⑦@些信號(hào)分裂成多于兩個(gè)信號(hào)部分。
分裂器14a、b設(shè)置成將信號(hào)劃分成兩個(gè)信號(hào)部分，并將每個(gè)部分饋送到每個(gè)無(wú)線(xiàn)電鏈12a、b_16a、b的雙工器13a、b，使得節(jié)點(diǎn)10中的每個(gè)雙工器從該節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)分裂器接收信號(hào)部分。在已知無(wú)線(xiàn)電鏈解決方案中，該分裂器在相應(yīng)鏈中將信號(hào)均勻地劃分成兩個(gè)部分，每個(gè)部分具有所劃分信號(hào)的功率的1/2。該分裂器權(quán)重因此是1、1。每個(gè)無(wú)線(xiàn)電鏈12a、b_16a、b中的雙工器13a、b設(shè)置成組合從不同無(wú)線(xiàn)電鏈接收的來(lái)自每個(gè)頻帶fl、f2、f3的所接收信號(hào),并在相同無(wú)線(xiàn)電鏈中朝天線(xiàn)功能lla、b饋送它。由此，在相同天線(xiàn)單元中組合具有不同頻率的信號(hào)，這導(dǎo)致該天線(xiàn)陣列為每個(gè)頻帶形成射束。該天線(xiàn)陣列存在于可重新配置天線(xiàn)中，并且節(jié)點(diǎn)10設(shè)置成改變射束特性。為了能夠改變射束特性，每個(gè)無(wú)線(xiàn)電鏈12a、b_16a、b包括移相器12a、b。這些移位器通過(guò)數(shù)字射束形成而得到控制，并用于對(duì)于每個(gè)特定頻帶創(chuàng)建具有特定射束寬度和方向的“一個(gè)射束”。為了能夠這么做，這些移位器需要考慮這些天線(xiàn)功能之間的距離。用這些移相器，該節(jié)點(diǎn)能改變每個(gè)頻帶的射束的射束特性(傾斜、射束方向等)。這可用于將功率朝熱點(diǎn)區(qū)域聚焦或者在不同小區(qū)之間平衡載荷。圖1中的節(jié)點(diǎn)描繪了兩個(gè)天線(xiàn)單元11a、b，它們形成天線(xiàn)陣列。該節(jié)點(diǎn)包括用于改變射束特性的單獨(dú)移相器14a、b。然而，不同的頻帶將在波長(zhǎng)方面導(dǎo)致天線(xiàn)單元之間的空間分隔。這將使射束寬度對(duì)于不同頻率而不同。當(dāng)使用聚集譜時(shí)，這意味著，不同頻帶將具有不同的射束寬度，并且因此還具有不同的覆蓋區(qū)域。圖2和4示出了這些不同射束寬度。圖2示出了具有三個(gè)天線(xiàn)單元的可重新配置天線(xiàn)的兩個(gè)不同帶的標(biāo)準(zhǔn)化水平輻射模式，其在頻率700MHz具有間隔λ/2。圖4示出了已知可重新配置天線(xiàn)的700MHz和1000MHz帶的相同標(biāo)準(zhǔn)化水平輻射模式，然而這些射束指向與寬側(cè)成10°的方向。在這些圖中，示出了兩個(gè)射束，它們是用于700MHz的射束17和用于1000MHz帶的射束18。如圖2和4所例證的，射束17比射束18更寬，這意味著700MHz帶相比于1000MHz帶具有更大覆蓋范圍。為了解決不同射束寬度的問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的分裂器14a、b設(shè)置成根據(jù)由節(jié)點(diǎn)10中的每個(gè)振蕩器16a、b饋送的頻帶對(duì)信號(hào)到信號(hào)部分的劃分進(jìn)行加權(quán)。這個(gè)解決方案的優(yōu)點(diǎn)是使得當(dāng)使用可重新配置天線(xiàn)時(shí)有可能對(duì)于不同的分段帶得到相同覆蓋區(qū)域的架構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)分裂器14a、b可具有用于該劃分的固定權(quán)重。為了實(shí)現(xiàn)這方面，節(jié)點(diǎn)10包括用于每個(gè)分裂器的固定幅度錐度。因此，陣列錐削(tapering)是固定的，其中寬度根據(jù)節(jié)點(diǎn)中存在的頻帶得到平衡。這意味著，例如在具有三個(gè)頻帶的節(jié)點(diǎn)中，分裂器14a可具有固定幅度1、1、1，并且分裂器14b可具有固定幅度0.28、1和0.28。這意味著，分裂器14a會(huì)將700MHz信號(hào)均勻劃分成三個(gè)部分，而分裂器14b會(huì)將1000MHz信號(hào)不均勻劃分成三個(gè)不同部分。這些部分被饋送到相應(yīng)無(wú)線(xiàn)電鏈的雙工器。在圖3和5中示出了這個(gè)解決方案的結(jié)果，其中射束17和18具有相同大小。如所示，當(dāng)根據(jù)這些頻帶對(duì)這些信號(hào)的劃分進(jìn)行加權(quán)時(shí)，它將具有改變射束寬度的效果。這個(gè)解決方案的優(yōu)點(diǎn)是，不需要使用可變移相器、開(kāi)關(guān)和控制信令來(lái)實(shí)現(xiàn)射束寬度的適配。當(dāng)在方位角維度上或在仰角維度上改變天線(xiàn)模式特性時(shí)，均可使用加權(quán)分裂器14a、b的原理。這意味著，天線(xiàn)模式例如可被傾斜、引導(dǎo)或改變的是寬度。該天線(xiàn)模式例證了與該架構(gòu)中某一端口(天線(xiàn)端口)相關(guān)聯(lián)的輻射屬性。該天線(xiàn)陣列中的天線(xiàn)單元數(shù)量沒(méi)有關(guān)系。然而，圖1示出了每個(gè)頻帶具有一個(gè)端口的多帶天線(xiàn)。作為一個(gè)備選，根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)節(jié)點(diǎn)10可設(shè)置成用于多輸入多輸出MMO。此外，節(jié)點(diǎn)10可適合于上行鏈路通信和/或下行鏈路通信。參考圖6，本發(fā)明還涉及在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的方法，該方法包括如下步驟:
1.振蕩器將具有獨(dú)特頻帶H、f2、fx的信號(hào)饋送(101)到相同無(wú)線(xiàn)電鏈12a、b_16a、b中的分裂器14a、14b ；
2.分裂器將信號(hào)劃分(102)成至少兩個(gè)信號(hào)部分；
3.分裂器將每個(gè)部分饋送(103)到每個(gè)無(wú)線(xiàn)電鏈的復(fù)用器13a、b，使得節(jié)點(diǎn)10中的每個(gè)復(fù)用器從該節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)分裂器接收信號(hào)部分。4.分裂器根據(jù)由該節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)振蕩器饋送的頻帶對(duì)信號(hào)到信號(hào)部分的劃分進(jìn)行加權(quán)(104)。本發(fā)明不限于以上示例，而是可在權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)自由改變。例如，節(jié)點(diǎn)可包括各種天線(xiàn)功能和無(wú)線(xiàn)電鏈。而且，若干節(jié)點(diǎn)可組合成MMO天線(xiàn)。此外，可在權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)引入備選分裂器解決方案，只要他們提供根據(jù)可用頻帶對(duì)信號(hào)進(jìn)行加權(quán)所需的功能性即可。
權(quán)利要求
1.一種在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)(10)，所述節(jié)點(diǎn)(10)包括天線(xiàn)陣列，所述天線(xiàn)陣列至少具有第一天線(xiàn)功能(Ila)和第二天線(xiàn)功能(Ilb),所述節(jié)點(diǎn)還包括第一無(wú)線(xiàn)電鏈(12a-16a)和第二無(wú)線(xiàn)電鏈(12b_16b),其中每個(gè)天線(xiàn)功能(lla, Ilb)經(jīng)由對(duì)應(yīng)的無(wú)線(xiàn)電鏈(12a-16a，12b_16b)連接到基帶(17)，每個(gè)無(wú)線(xiàn)電鏈(12a_16a，12b_16b)包括振蕩器(16a，16b)、分裂器(14a，14b)和復(fù)用器(13a，13b)，每個(gè)振蕩器設(shè)置成將具有獨(dú)特頻帶(fl，f2)的信號(hào)饋送(101)到相同無(wú)線(xiàn)電鏈中的所述分裂器(14a，14b)，所述分裂器設(shè)置成將所述信號(hào)劃分(102)成至少兩個(gè)信號(hào)部分，并將每個(gè)部分饋送(103)到每個(gè)無(wú)線(xiàn)電鏈(12a-16a，12b-16b)的所述復(fù)用器(13a，13b)，使得所述節(jié)點(diǎn)(10)中的每個(gè)復(fù)用器(13a, 13b)從所述節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)分裂器接收信號(hào)部分， 其特征在于: 所述分裂器(14a，14b)設(shè)置成根據(jù)由所述節(jié)點(diǎn)(10)中的每個(gè)振蕩器(16a，16b)饋送的頻帶對(duì)所述信號(hào)到所述信號(hào)部分的劃分進(jìn)行加權(quán)(104)。
2.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的節(jié)點(diǎn)(10)，其中每個(gè)分裂器(14a，14b)具有用于所述劃分的固定權(quán)重。
3.如權(quán)利要求2所述的節(jié)點(diǎn)(10)，其中所述節(jié)點(diǎn)包括用于每個(gè)分裂器(14a，14b)的固定幅度維度。
4.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的節(jié)點(diǎn)(10)，其中所述節(jié)點(diǎn)(10)適合于在方位角維度上改變天線(xiàn)模式的特性。
5.如以上權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的節(jié)點(diǎn)(10)，其中所述節(jié)點(diǎn)(10)適合于在仰角維度上改變天線(xiàn)模式的特性。
6.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的節(jié)點(diǎn)(10)，其中所述節(jié)點(diǎn)(10)適合于上行鏈路通信和/或下行鏈路通信。
7.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的節(jié)點(diǎn)(10)，其中多個(gè)節(jié)點(diǎn)(10)設(shè)置成多輸入多輸出 MMO。
8.一種在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)(10)中的方法，所述節(jié)點(diǎn)包括連接到具有天線(xiàn)功能(lla, Ilb)的對(duì)應(yīng)天線(xiàn)陣列的至少兩個(gè)無(wú)線(xiàn)電鏈(12a-16a，12b_16b)，每個(gè)鏈包括振蕩器(16a, 16b)、分裂器(14a, 14b)和復(fù)用器(13a, 13b)，所述方法包括如下步驟: -所述振蕩器將具有獨(dú)特頻帶(fl，f2)的信號(hào)饋送(101)到相同無(wú)線(xiàn)電鏈(12a-16a, 12b_16b)中的分裂器(14a, 14b)； -所述分裂器(14a，14b)將所述信號(hào)劃分(102)成至少兩個(gè)信號(hào)部分； -所述分裂器(14a，14b)將每個(gè)部分饋送(103)到每個(gè)無(wú)線(xiàn)電鏈(12a_16a，12b_16b)的復(fù)用器(13a，13b)，使得所述節(jié)點(diǎn)(10)中的每個(gè)復(fù)用器(13a，13b)從所述節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)分裂器接收信號(hào)部分； 其特征在于，所述方法還包括如下步驟: -所述分裂器(14a，14b)根據(jù)由所述節(jié)點(diǎn)(10)中的每個(gè)振蕩器(16a，16b)饋送的頻帶對(duì)所述信號(hào)到所述信號(hào)部分的劃分進(jìn)行加權(quán)(104)。
全文摘要
本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)(10)，該節(jié)點(diǎn)(10)包括天線(xiàn)陣列，該天線(xiàn)陣列至少具有第一天線(xiàn)單元(11a)和第二天線(xiàn)單元(11b)。第一無(wú)線(xiàn)電鏈(12a-16a)和第二無(wú)線(xiàn)電鏈(12b-16b)將天線(xiàn)單元(11a,11b)連接到基帶(17)。振蕩器(16a,16b)將具有獨(dú)特頻帶(f1,f2)的信號(hào)饋送到相同無(wú)線(xiàn)電鏈中的分裂器(14a,14b)。該分裂器(14a,14b)將這些信號(hào)劃分成至少兩個(gè)信號(hào)部分，并將每個(gè)部分饋送到復(fù)用器(13a,13b)。該節(jié)點(diǎn)(10)中的每個(gè)復(fù)用器(13a,13b)從該節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)分裂器(14a,14b)接收信號(hào)部分。這些分裂器(14a,14b)根據(jù)頻帶對(duì)信號(hào)到信號(hào)部分的劃分進(jìn)行加權(quán)，使得在所有頻帶中保持某一射束寬度。從而，該節(jié)點(diǎn)在可重新配置天線(xiàn)中在不同分段頻帶上提供相同覆蓋區(qū)域。
文檔編號(hào)H01Q1/24GK103201900SQ201080070163
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者A.尼爾松, P.佩爾松, S.彼得松 申請(qǐng)人:瑞典愛(ài)立信有限公司