用于交叉极化倾角天线的装置和方法_3

文档序号:9732312阅读:来源:国知局
A 2240之前也增加数字混合器2250, W抵销输出混合器2250的影响并恢复±45°交叉极 化。在某些场景下,使用该循环交叉极化或水平和垂直交叉极化,可在在PA 2240之前不增 加数字混合器2250。进一步地,驱动同一列2210的两个发射器2220不需要相位同步。
[007。 图11的系统也可用于MU-MIM0场景。MU-MIM0依赖于同时调度的用户之间的低干 扰,W达到满意的性能。与标准2T系统(图1)相比,两个极化的不同的下倾角为两个同时调 度的用户之间提供了额外隔离,因此可W提供更好的性能。在标准2Τ系统中,双层传输对总 的系统吞吐量的贡献是比较小的。运可能是由于两个极化之间缺乏足够的隔离。因此,使用 用于MU-MIMO的2Τ系统时不期望任何性能增益。采用Χ234系统(图11)的3D波束赋形能力,可 W将在足够的不同仰角和方位角上的用户进行配对W共享相同的频谱资源。用户也可W使 用两种单独的极化,从而可降低其相互干扰。因此,Χ234系统可W提高MU-MIMO增益。MU-ΜΙΜ化k垂直扇区技术可能有相似或更好的性能,并且不需要额外的小区ID,无形中降低了 操作,管理和维护(OAM)开销。
[0072] 图23和24示出了各种天线系统的仿真结果,所述天线系统包括基线(图1), X234,W及采用具有不同偏移值的智能PMI选择的X234。如果UE接收器可W影响其数据波束 进入网络其余部分,并反馈提供最佳整体网络吞吐量的PMI,整体网络边缘性能可W显著增 强10% W上。运可W通过肥接收器在它计算所有PMI码字的可实现吞吐量中增加 PMI相关偏 移量来实现。
[0073] 如上所述,图3,图11,W及图21的交叉极化2T用户特定倾角(XP 2T UST)系统W及 它们的变体可W增加下行链路容量,并支持垂直扇区,MU-MIM0,W及具有下行链路性能增 益的智能PMI选择。然而,对于XP 2T UST系统,存在一个额外的覆盖范围问题。就在小区边 缘的用户而言,在标准2T系统(图1)中,两个发射器可W通过两根交叉极化天线W满功率进 行发射。在XP 2T UST系统中,该系统的信号只能从采用较低下倾角的极化处发射。运样,如 果存在一个驱动各极化的功率放大器,只有一半的总功率可用于边缘用户。由于码本的结 构和导频波束该系统中的所有用户可能遭受运个事实。该XP 2T UST系统的覆盖范围问题 可W通过将90°或180°混合器适当地放置在系统中W允许不同极化之间的功率共享来解 决。
[0074] 在实施例中,所述90°或180°混合器可W放置在两个PA的输入端和输出端,W形成 一个2X2己特勒矩阵。该己特勒矩阵使两个PA驱动任何单个极化。例如,当只有一个Τχ活跃 时,其输出端由输入混合器相等地拆分给两个ΡΑ。放大的信号由输出混合器合并到相应极 化中。如图25所示,对于输出混合器2550的位置有两个选项,如图26所示,对于输入混合器 2650的位置有两个选项,从而导致如图27所示的4个方案选项。
[0075] 该输出混合器2250可W是无源电路,可W与DUP集成在一起,W节省成本并确保插 入损耗和相位精度方面的性能。如图25所示,存在两个可能的位置。在第一选项中,该输出 混合器位于DUP和ΡΑ之间。运可能仅影响发射信号,并且可能只需要覆盖Τχ频段。在第二选 项中,该输出混合器位于DUP和天线列之间。运会同时影响发射信号和接收信号,并且需要 覆盖两个DUP频段。可W优选第一选项。如图26所示,该输入混合器也可能有两个位置。在第 一选项中,该输入混合器位于ΡΑ和信号RF发射器之间。运是一个仿真实现,不适合数字预失 真(DPD)。在第二选项中,该输入混合器在数字域中位于信号RF发射器之前。其与DTO兼容, 并且需要仿真发射器链和ΡΑ的两个分支的相位匹配。可W优选第二选项。图27示出了所述4 个方案选项。
[0076] 图28示出了图3的改进的交叉极化天线系统的器件设计的另一实施例。该设计包 括输入和输出180°混合器2850和基带器件,该基带器件包括UST编码2860,预编码2870,和 用户数据(x)2880。下表5示出了设计中的每个阶段(或器件)的信号。为了平衡所有电码的 PA功率,参数Φ设置为0或31。一个选项;对于Φ = 0,设置化d 1 = A+B,t2=A-B。另一个选 项:对于 Φ =31,设置Portl=A-B,Port2=A+B。
[0077]表5:图28的器件的信号设计 [007引
[0079] 注意,对于Φ =0,预编码输出与PA输入一致。实际上,UST编码2860和输入混合器 2850相互抵消。该实施可W通过图29中所示的设计得W简化。该设计包括输出180°混合器 2950和基带器件,该基带器件包括预编码2960和用户数据(x)2980。^下表6示出了进入设 计中的每个阶段的信号。
[0080] 表6:图29的器件的信号设计
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[0083] 图30示出了改进的交叉极化天线系统的器件设计的另一实施例。该设计包括输入 和输出90°混合器3050和基带器件,该基带器件包括UST编码3060,预编码3070,和用户数据 (x)3080。下表7示出了该设计中的每个阶段的信号。为了平衡所有电码的PA功率,参数Φ设 置为±π/2。一个选项:对于Φ =3t/2,设置化dl=A+巧,Po;rt2 = A-巧。另一个选项:对于Φ = -π/2,设置化;rtl =A-巧,Po;rt2=A+巧。
[0084] 表7:图30的器件的信号设计
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[0086] 注意,对于Φ =31/2,预编码输出不等同于PA输入。天线输入与UST编码3060输出相 同,但是有90°的相移。然而,UST编码3060输出与输入混合器3050可W在数字域中进行合并 处理。该实施可W通过图31中所示的设计得W简化。该设计包括输出90°混合器3150和基带 器件,该基带器件包括合并的90°和UST编码3165,预编码3170,和用户数据(x)3180。下表8 示出了设计中的每个阶段的信号。
[0087] 表8:图31的器件的信号设计 [008引
[0089] 进一步注意,该PA输入类似于预编码输出,但是有90°相移,PAl和PA2互换,W及一 个重排序列。由于码字基于来自UE的反馈而确定,重排序列对所述系统的运作不产生影响。 因此,该实施可W通过图32中所示的设计得W进一步简化。该设计包括输出90°混合器3250 和基带器件,该基带器件包括预编码3270和用户数据(X)3280。下表9示出了设计中的每个 阶段的信号。
[0090] 表9:图32的器件的信号设计
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[0093]在上述实施例系统中,发射和接收的下倾角联系在一起。运样,当两种极化具有不 同的下倾角时,因为用户会遭受两种极化之间严重不平衡,分集接收的性能可能会受到影 响。运可能是噪音受限环境中的问题,例如农村环境,而不是干扰受限环境。在干扰受限环 境中,上行链路的性能甚至可W改善。运个问题可W通过在上行链路上增加更多的接收器 来解决。使用2个发射器和4个接收器(2T4R),而非使用2个发射器和两个接收器(2T2R)来实 现。该系统器件可W分成两组给额外的2个接收器馈电。也需要新的1T2R双工器设计。对于 多频带应用,甚至对于2T,该系统可W具有2列W支持两个频段的独立倾角。运提供了实现 2T4R和消除分集问题的机会。
[0094]在实施例中,2列天线用于实现4R,W提高上行链路性能。运促进了额外的2T UST 实现选项。如图33和34所示,不同的下倾角的两个波束可W通过两种方式建立。根据图33中 的设计,相同极化在两个单独列3310上使用,W避免单列设计相关的复杂性/成本。根据图 34中的设计,不同极化在两个单独列3410上使用。
[00M]图35是上述改进的交叉极化天线系统的操作方法3500的实施例流程示意图。该方 法可W为单列或多列设计,单根天线或多根天线(ΜΙΜΟ)系统而实现。虽然该方法根据图4的 器件设计加 W描述,该方法可W由上述其他实施例系统通过适当变化、增加或者对方法步 骤重新排序来实现。步骤3510中,通过禪合到单列交叉极化天线的两个发射器发射两个RF 信号。步骤3520中,两个信号中的每一个通过位于各自发射器之后的各自ΡΑ放大。步骤3530 中,通过90°或180°混合器将所述两个放大的信号拆分后合并成两个类似信号,该两个类似 信号具有90°或180°相位差。步骤3540中,通过各自DUP,来自90°或180°混合器的两个信号 中的每一个被传给单列交叉极化天线。混合器的两个输出端中的每一个上的DUP用于重定 向发射到天线列和从天线列接收的信号。步骤3550中,来自混合器的两个信号分别W+45° 和-45°进行极化,W两个不同的各自角度(例如,8°和14°)进行下倾,并通过单列交叉极化 天线WRF波束进行发送。
[0096] 在另一实施例中,所公开的天线电路包括:基带信号处理器装置;禪合到所述基带 信号处理器装置的一对射频(RF)发射器装置;禪合到该对RF发射器装置的一对功率放大器 (PA)装置;禪合到该对RF发射器装置的90
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