没有认识到实践中的该种网络。
[0152] 替换地，[引、[9]设计了使得能够RF波束形成的微波组件和网络。在该些网络中， 重点更多地在该种网络的实践设计上。诸如[10]的随后的工作建立了用W设计馈电网络 的可能的信号处理框架。该一工作充当了天线阵列设计的理论侧与实践侧之间的桥梁。在 当前的学报（transaction)中，我们从信号处理/优化视角开始，然而我们包括了性能局限 W及网络限制，W找出对几种馈电器网络配置的综合性的合成和分析。
[0153] C.贡献和大纲
[0154] 在本论文中，我们渐进地研究馈电器网络设计的各个方面。在章节II中，我们指 定数据模型并且使设计问题公式化。在章节III中，我们提供对于收发机的最小数目的理 论界限，W及它们与下倾范围和化L的关系。随后，我们提议了在考虑性能约束和PA限制 的同时设计出RFAFN和DBF的优化权值的算法。
[0155] 在章节IV中，我们考虑宏小区场景和小小区场景，并且将AFN因式分解为功率分 配器和定性禪合器组。该一因式分解的关注点取决于具体的蜂窝场景w及是否针对波束图 案的列表来优化AFN或者是否针对AFN中的损耗进行最小化。我们将该样的架构概括为像 Butler的矩阵，并且示出了用W优化波束图案并最小化馈电器损耗的架构族和所要求的条 件。在章节V中，我们提供了针对AFN的不同特点的仿真结果，并且章节VI提供了具有其 波束图案、插入损耗和S化性能的宏小区架构和城市小区架构的电路实例化。
[0156]符号法：小写和大写粗体字母表示矢量和矩阵。r.)表示RF信号，而（.）和[.]分 别表示模拟信号和数字信号。（.）T、II.II分别表示转置操作、厄密转置操作、 伪逆操作、化obenius范数操作。Ik表示单位矩阵，而0和1分别表示零矩阵/矢量和一矩 阵/矢量。
[0157]II.系统模型和所提议的架构 [015引A.数据模型
[0159] 考虑表示从天线阵列和时间t发射的RF信号克(〇的NtXl矢量。在模块化的 AAA设置中，通过在时间t=kT处在数据流S比]上使用波束形成器u(0d) = [Ui(0d)，… ，％t(0d)]T来获得'克(0的数字基带等效；x[t] =u(0d)s比]。注意，u(0d)是被设计为产 生朝向的主瓣的NtXl矢量。为了简单，如图A1 (a)中所示出的，我们表示了操作X比] W产生克(〇的Nt个"数字到RF"的变换框（由RF{. }表示）。
[0160] 替换地，也能够使用如图Al(b)中示出的所提议的两步式AFN-DBF架构来产 生NtXl的RF信号矢量充考虑具有通过如图Al(b)中所示出的无源AFN而连 接至Nt个福射元件的Npa个接收机的设置（例如，Nt= 11并且Npa=W。AFN实例化 的细节将在章节IV和V中进行解释。在该种情况中，使用NpgX1的数字波束形成器 巧(0d)=队（0d),…，巧/Vpa(0dWr，S比]初始地被变换为NpaXl矢量Wk]，女口Y[k]=。(04>[1<]，之后是Npa个数字到RF变换框和AFN矩阵W如：
[0161]
【主权项】
1. 一种天线馈电器，所述天线馈电器用于为天线阵列生成信号，所述天线阵列用于发 射具有多个不同倾角中的一个倾角的发射波束，所述天线馈电器包括： 数字信号处理器，可操作为接收输入宽带信号并且响应于所请求的倾角来生成多数N个输出宽带信号，每个输出宽带信号具有相关联的相位和幅度； 多数N个发射信号生成器，每个发射信号生成器可操作为接收所述多数N个输出宽带 信号中的一个输出宽带信号并且生成对应的多数N个第一RF信号； 馈电器网络，可操作为接收所述多数N个第一RF信号并且生成多数P个第二RF信号， 所述多数P个第二RF信号中的每个第二RF信号具有相关联的幅度和相位，所述多数P个 第二RF信号被用来生成多数M个第三RF信号，其中P不小于M，每个第三RF信号具有相关 联的相位和幅度以用于供应给所述天线阵列的多数M个天线中的对应天线，以发射具有所 请求的所述倾角的所述发射波束。
2. 根据权利要求1所述的天线馈电器，其中所述馈电器网络包括功率拆分网络，所述 功率拆分网络可操作为接收所述多数N个第一RF信号，并且生成多数P个经功率拆分的RF 信号，其中P大于N。
3. 根据权利要求1或2所述的天线馈电器，其中所述功率拆分网络包括多个级，每个级 包括功率拆分器，每个级通过至少两个分离的路径来划分所接收的RF信号并且将它们提 供给后级，以生成所述多数P个经功率拆分的RF信号。
4. 根据任一项前述权利要求所述的天线馈电器，其中所述馈电器网络包括移相网络， 所述移相网络可操作为接收所述多数P个经功率拆分的RF信号，并且将相移应用在所述多 数P个经功率拆分的RF信号中的每个经功率拆分的RF信号上。
5. 根据任一项前述权利要求所述的天线馈电器，其中所述移相网络可操作为接收所述 多数P个经功率拆分的RF信号，并且生成多数P个经移相的RF信号作为所述多数P个第 二RF信号。
6. 根据任一项前述权利要求所述的天线馈电器，其中所述移相网络包括互连，所述互 连可操作为对所述多数P个经移相的RF信号重新排序。
7. 根据任一项前述权利要求所述的天线馈电器，其中所述馈电器网络包括耦合网络， 所述耦合网络可操作为接收所述多数P个经移相的RF信号，并且组合所述多数P个经移相 的RF信号中的一些经移相的RF信号，以生成所述多数M个第三RF信号，其中M小于P。
8. 根据权利要求7所述的天线馈电器，其中所述耦合网络包括组合器，所述组合器可 操作为组合所接收的信号以生成经组合的信号和损耗信号，所述损耗信号与其他所接收的 信号相组合以减少不同倾角处的损耗。
9. 根据权利要求7或8所述的天线馈电器，其中所述耦合网络包括多个级，每个级包括 组合器，来自前级的损耗信号被提供给后级的组合器以生成所述多数M个第二RF信号。
10. 根据任一项前述权利要求所述的天线馈电器，其中每个级包括少于所述多数P个 的组合器。
11. 一种配置用于为天线阵列生成信号的天线馈电器的方法，所述天线阵列用于发射 具有多个不同倾角中的一个倾角的发射波束，所述方法包括： 估计馈电器网络的布置，所述布置使得针对所述多个不同倾角的性能优化，所述馈电 器网络被布置为接收多数N个第一RF信号并且生成多数P个第二RF信号，所述多数P个 第二RF信号中的每个第二RF信号具有相关联的幅度和相位，所述多数P个第二RF信号被 用来生成多数M个第三RF信号，其中P不小于M，每个第三RF信号具有相关联的相位和幅 度以用于供应给所述天线阵列的多数M个天线中的对应天线，以发射具有所请求的所述倾 角的所述发射波束； 重新配置所述馈电器网络的所述布置以最小化插入损耗；以及 确定函数，所述函数由数字信号处理器应用以响应于所请求的倾角来从输入宽带信号 生成多数N个输出宽带信号，每个输出宽带信号具有相关联的相位和幅度以被提供给多数 N个发射信号生成器，每个发射信号生成器可操作为接收所述多数N个输出宽带信号中的 一个输出宽带信号、并且生成所述多数N个第一RF信号中对应的一个第一RF信号。
12. 根据权利要求11所述的方法，其中所述估计的步骤包括：使用内点算法针对所述 天线阵列和多个不同倾角来估计所述馈电器网络的所有可能的布置。
13. 根据权利要求11或12所述的方法，其中所述估计的步骤包括：使用奇异值分解从 所述所有可能的布置中估计所述馈电器网络的使得针对所述多个不同倾角的性能优化的 所述布置。
14. 根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中所述重新配置的步骤包括：利用 正交匹配追求算法和因式分解规则连同所述馈电器网络的所述布置，来重新配置所述馈电 器网络的所述布置以最小化插入损耗。
15. 根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中所述确定的步骤包括：通过利用 性能约束、天线响应模型和馈电器网络模型以使得均方代价函数最小化，来估计所述函数。
【专利摘要】公开了一种天线馈电器和方法。该天线馈电器用于为天线阵列生成信号，该天线阵列用于发射具有多个不同倾角中的一个倾角的发射波束，该天线馈电器包括：数字信号处理器，可操作为接收输入宽带信号并且响应于所请求的倾角来生成多数N个输出宽带信号，每个输出宽带信号具有相关联的相位和幅度；多数N个发射信号生成器，每个发射信号生成器可操作为接收该多数N个输出宽带信号中的一个输出宽带信号，并且生成对应的多数N个第一RF信号；馈电器网络，可操作为接收该多数N个第一RF信号并且生成多数P个第二RF信号，该多数P个第二RF信号中的每个第二RF信号具有相关联的幅度和相位，该多数P个第二RF信号被用来生成多数M个第三RF信号，其中P不小于M，每个第三RF信号具有相关联的相位和幅度以用于供应给该天线阵列的多数M个天线中的对应天线，以发射具有所请求的倾角的所述发射波束。通过增加馈电器网络内生成的信号的数目，这些信号被用来生成用于供应给天线的第三RF信号，随着为了满足覆盖和容量要求的波束图案的可能范围增加，可能的倾角的范围增加。
【IPC分类】H01Q1-24, H01Q3-26, H01Q3-36, H01Q25-00
【公开号】CN104718661
【申请号】CN201380050505
【发明人】V·文卡特斯瓦兰, F·皮维特, T·科基诺斯
【申请人】阿尔卡特朗讯
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年8月2日
【公告号】EP2698870A1, US20150200455, WO2014026739A1