无线通信网络中的方法和节点与流程

文档序号:13985246
无线通信网络中的方法和节点与流程

本文所描述的实施方式,一般地,涉及一种无线网络节点和无线网络节点中的方法。本文所描述的,尤其是一种用于在多天线环境中进行无线信号通信的机制。



背景技术:

一些移动通信系统,利用多输入多输出(MIMO)的多天线系统,提供高数据率。

大规模MIMO(MMIMO)是一种最近兴起的技术,使用大型天线阵列系统(AAS),让各个收发机连接到一个或多个天线振子,以改进无线通信系统的吞吐量。大规模MIMO系统有时也指“非常大型的MIMO系统”或“大规模天线系统”。

有大量天线振子和收发机的天线阵列在下行和上行链路中均可使用,通过利用波束赋形和空间复用所带来的高空间分辨率,来增大容量。带多层的单用户MIMO和多用户MIMO均将提高网络性能和系统容量。MMIMO系统的成本和功耗极大地取决于包括射频(RF)收发机的MMIMO系统所需支持的工作带宽。

基站收发台(BTS),在一些网络中被称作“eNB”、“eNodeB”、“NodeB”或“B节点”,具体取决于所用技术和/或术语,其经常配备有扇区天线和远程射频单元(RRU),RRU一般支持一个频带和有限带宽(LBW)。RRU通过射频电缆连接到天线,且对于多频带技术方案,还通过合并器或双工器连接到天线。

对于多天线技术方案如MMIMO阵列,天线和收发机被置于天线单元中,且可紧密集成。收发机的成本和功耗极大地取决于该收发机所需要支持的带宽。因此,对带宽的需求增加,就带来了功耗和成本的增加。

为了支持高带宽和多频带技术方案,常规技术方案就是增加RRU,以及将各频带组合到单个天线中,或另加天线。对于高工作带宽(OBW),RRU硬件需要支持更高带宽,虽然有可能在一个频带中解决,但会带来高成本和高功耗。

对于收发机和所涉无线设备而言,提供高带宽是一项挑战,因为高带宽的同时支持会使得无线设备更复杂,而带来成本和功耗的增加。

对于MMIMO方案,通过频带特定硬件,如收发机(TRX)和天线阵列,来支持双频带。对于高OBW,TRX需要支持整个OBW。

然而,从单天线系统朝着MMIMO系统迈进后,产生了新的问题和挑战,需要加以解决,以获取利益。看来,MMIMO需要进一步的开发,来支持比射频收发机的最大OBW更高的OBW或更高的双频带操作。



技术实现要素:

因此,目的在于至少部分消除前述缺陷,以及提高无线通信网络中的性能。

此目的和其他目的通过所附的独立权利要求的特征来实现。进一步的实施方式,从从属权利要求、说明书和附图是显而易见的。

根据第一方面,提供了一种无线网络节点。所述无线网络节点例如被配置用于无线通信。所述无线网络节点包括多个天线振子,形成(如多个)天线阵列。所述无线网络节点还包括多个收发机,其中每个收发机耦联到所述天线阵列中至少一个专门的天线振子。所述无线网络节点也包括控制器,用于调整所述多个收发机的第一子集,使其工作在第一频带,并且也用于调整所述多个收发机的第二子集,使其工作在第二频带,其中所述收发机的第一子集与所述收发机的第二子集不相交,且被配置为在各自的频带上同时运行。

得益于所提供的所述无线网络节点和所述天线阵列,相比射频收发机的最大工作带宽,实现了更高的工作带宽或双带运行。通过使用工作带宽针对成本和功耗优化了的收发机,所公开的无线网络节点将提供一种技术方案,以求通过使用两个或多个交织的稀疏天线子阵列,以低成本和低功耗,增加工作带宽。

进一步的,所公开的技术方案提供了更高的灵活性。当容量受到区域的限制时,带宽可以增大。功率密度也可以降低。然后,每个天线分支就可以运行于其预期的带宽,只是在不同信道中。当限制功率的情况下,可以降低带宽,增加功率密度。每个天线分支可以运行于其所预期的带宽,只是在相同信道中。

根据所述第一方面,在所述无线网络节点的第一可能的实施方式中,所述控制器用于调整所述无线网络节点中所述多个收发机的任意数量的子集,使之工作在不同频带上。

通过允许定义所述多个收发机的多个子集,实现了灵活性。

根据所述第一方面或其第一可能实施方式,在所述无线网络节点的第二可能实施方式中,所述控制器用于:基于不同频带中的要求,分别选择出所述收发机的第一子集中的多个收发机的成员,以及所述收发机的第二子集中的多个收发机的成员。一个示例可以是高层建筑,其中天线波束在垂直方向成形。

从而,可以基于要求,合理选择出收发机的子集,以改进通信能力。这就实现了灵活的配置。

根据所述第一方面或其任意可能的实施方式,在所述无线网络节点的第三可能实施方式中,所述控制器用于:形成多个天线子阵列,至少包括与所述收发机的第一子集相关联的天线振子的第一天线子阵列,以及与所述收发机的第二子集相关联的天线振子的第二天线子阵列。形成子阵列包括将天线振子分配给所述子阵列。

从而,进一步改进了所公开的技术方案。

根据所述第一方面或其任意可能的实施方式,在所述无线网络节点的第四种可能的实施方式中,其中所述天线子阵列中至少一个天线子阵列所形成的第一天线区域与所述天线阵列所形成的第二天线区域之间的天线区域差,不超过阈值水平。所述阈值水平可以是例如所述第一天线区域的±1%、±5%、±10%或±20%。

由于系统性能决定于天线孔径区域(aperture area)而非所涉收发机的数量,故而通过让所述天线子阵列中的任意一个形成约等于所述天线阵列所形成的天线区域的天线区域,所述天线子阵列的传输功率上的降低,比频谱效率上的降低要降低得多。从而,降低了每个已用传输功率单位的频谱效率,同时增加了工作带宽,使得通信得到了改进。

根据所述第一方面或其任意可能的实施方式,在所述无线网络节点的第五可能实施方式中,所述控制器用于:形成所述多个天线子阵列,以使所述天线阵列的每个天线振子都(恰好)被分配到所述天线子阵列之一。

从而,进一步阐明了所公开的技术方案。

根据所述第一方面或其任意可能的实施方式,在所述无线网络节点的第六可能实施方式中,所述控制器用于:形成所述多个天线子阵列,以使所述多个天线子阵列成为交织的稀疏阵列。

成为所述交织的稀疏阵列后,收发机在适中的工作带宽和射频功率要求之下的成本和功耗可保持在低位,且相比单收发机系统而言,MMIMO系统可以支持两个或更多个工作带宽,且没有显著的系统性能下降。

根据所述第一方面或其任意可能的实施方式,在所述无线网络节点的第七可能实施方式中,所述控制器用于:在完全重叠的带宽部分上操作所述多个天线子阵列。

从而,进一步规定了所述无线网络节点实施方式的限定。

根据所述第一方面或其任意可能的实施方式,在所述无线网络节点的第八可能实施方式中,所述控制器用于:在部分重叠的带宽部分上操作所述多个天线子阵列。

从而,进一步规定了所述无线网络节点实施方式的限定。

根据所述第一方面或其任意可能的实施方式,在所述无线网络节点的第九可能实施方式中,所述控制器用于:在不重叠的带宽部分上操作所述多个天线子阵列。

从而,进一步规定了所述无线网络节点实施方式的限定。

根据所述第一方面或其任意可能的实施方式,在所述无线网络节点的第十可能实施方式中,所述不重叠的带宽部分包括邻接或分离的频带。

从而,进一步规定了所述无线网络节点实施方式的限定。

根据所述第一方面或其任意可能的实施方式,在所述无线网络节点的第十一可能实施方式中,所述控制器用于:依据天线振子的数量和位置,调整所述多个天线子阵列。

从而,所述无线网络节点实施方式可被进一步改进。

根据第二方面,在一种无线网络节点中提供了一种用于无线通信的方法。所述无线网络节点包括多个天线振子,形成天线阵列。进一步的,所述无线网络节点包括多个收发机,其中每个收发机耦联到所述天线阵列中至少一个专门的天线振子。而且,所述无线网络节点包括控制器。所述方法包括:调整所述多个收发机的第一子集,使其工作在第一频带,以及所述多个收发机的第二子集,使其工作在第二频带;其中所述收发机的第一子集与所述收发机的第二子集不相交。进一步的,所述方法也包括:在其各自调整后的频带上,同时操作所述多个收发机的第一子集以及所述收发机的第二子集。

得益于在所述无线网络节点和所述天线阵列中所提供的方法,相比射频收发机的最大工作带宽,实现了更高的工作带宽或双带操作。通过使用工作带宽针对成本和功耗优化过的收发机,所公开的无线网络节点将提供一种技术方案,以求通过使用两个或多个交织的稀疏阵列,以低成本和低功耗,增加工作带宽。

进一步的,所公开的技术方案提供了增加的灵活性。当容量受到区域的限制时,带宽可以增大。功率密度也可以降低。然后,每个天线分支就可以运行于其预期的带宽,只是在不同信道中。当限制功率的情况下,可以降低带宽,增加功率密度。每个天线分支可以运行于其所预期的带宽,只是在相同信道中。

根据所述第二方面,在所述方法的第一可能实施方式中,可调整所述多个收发机中,可多达所述无线网络节点中收发机总数的,任意数量的子集,使之工作在不同频带上。

通过允许定义所述多个收发机的多个子集,实现了灵活性。

根据所述第一方面或其第一可能实施方式,在所述方法的第二可能实施方式中,基于不同频带中的要求,分别选择出所述收发机的第一子集中的多个收发机的成员,以及所述收发机的第二子集中的多个收发机的成员。

从而,可合理选择出收发机的子集,以改进通信能力。

根据所述第二方面或其任意可能的实施方式,在所述方法的第三可能实施方式中,形成多个天线子阵列,至少包括与所述收发机的第一子集相关联的天线振子的第一天线子阵列,以及与所述收发机的第二子集相关联的天线振子的第二天线子阵列。

从而,进一步规定了所公开的技术方案。

根据所述第二方面或其任意可能的实施方式,在所述方法的第四种可能的实施方式中,形成所述多个天线子阵列,以使每个天线子阵列都形成天线区域,其与所述天线阵列的天线区域的差异不超过阈值水平。

通过让多个天线子阵列形成天线区域,且所述天线区域约等于所述天线的天线区域,在两个天线子阵列的情况中,频谱效率降低仅约15-30%,同时传输功率降低达到了50%。从而降低了每个已用传输功率单位的频谱效率,同时增加了工作带宽,使得通信得到了改进。

根据所述第二方面或其任意可能的实施方式,在所述方法的第五可能实施方式中,形成所述多个天线子阵列,以使所述天线阵列的每个天线振子都恰好被分配到所述天线子阵列之一。

从而,可进一步改进所公开的技术方案。

根据所述第二方面或其任意可能的实施方式,在所述方法的第六可能实施方式中,形成所述多个天线子阵列,以使所述多个天线子阵列成为交织的稀疏阵列。

成为所述交织的稀疏阵列后,收发机在适中的工作带宽和射频功率要求之下的成本和功耗可保持在低位,且相比单收发机系统而言,MMIMO系统可以支持两个或更多个工作带宽,且没有显著的系统性能下降。

根据所述第二方面或其任意可能的实施方式,在所述方法的第七可能实施方式中,在完全重叠的带宽部分上操作所述多个天线子阵列。

从而,进一步规定了所述无线网络节点实施方式的限定。

根据所述第二方面或其任意可能的实施方式,在所述方法的第八可能实施方式中,在部分重叠的带宽部分上操作所述多个天线子阵列。

从而,进一步规定了所述无线网络节点实施方式的限定。

根据所述第二方面或其任意可能的实施方式,在所述方法的第九可能实施方式中,在不重叠的带宽部分上操作所述多个天线子阵列。

从而,进一步规定了所述无线网络节点实施方式的限定。

根据所述第二方面或其任意可能的实施方式,在所述方法的第十可能实施方式中,在包括邻接或分离的频带的不重叠的带宽部分上,操作所述多个天线子阵列。

从而,进一步规定了所述无线网络节点实施方式的限定。

根据所述第二方面或其任意可能的实施方式,在所述方法的第十一可能实施方式中,依据天线振子的数量和位置,调整所述多个天线子阵列。

从而,所述无线网络节点实施方式可被进一步改进。

根据第三方面,提供了一种计算机程序,包括程序代码,当所述计算机程序在根据所述第一方面或其任意实施方式的无线网络节点上运行时,用于执行根据所述第二方面或其任意实施方式的方法。

得益于在所述无线网络节点和所述天线阵列中所提供的计算机程序,相比射频收发机的最大工作带宽,实现了更高的工作带宽或双带操作。通过使用工作带宽针对成本和功耗优化过的收发机,所公开的无线网络节点将提供一种技术方案,以求通过使用两个或多个交织的稀疏阵列,以低成本和低功耗,增加工作带宽。

进一步的,所公开的技术方案提供了更高的灵活性。当容量区域受限时,带宽可以扩大。功率密度也可以降低。然后,每个天线分支就可以运行于其所预期的带宽,只是在不同信道中。在限制功率时的情况下,带宽可以降低,以增加功率密度。每个天线分支可以运行于其所预期的带宽,只是在相同信道中。

通过下文的详细描述,本发明各方面的其他目的、优点和新颖特征将变得明显。

附图说明

参照所附的附图,更为详细地描述了本发明的各种实施例,附图中示出了本发明各实施例的示例,在附图中:

图1示出了根据本发明一些实施例的无线通信网络的结构示意图;

图2示出了根据本发明一些实施例的无线网络节点的结构示意图;

图3A示出了根据本发明一实施例的8x8天线振子的结构示意图;

图3B示出了根据本发明一实施例的8x8天线振子的结构示意图;

图4A示出了根据本发明一实施例的8x8天线振子的结构示意图;

图4B示出了根据本发明一实施例的4x8天线振子的结构示意图;

图5A示出了根据一实施例的相关小区频谱效率的结构示意图;

图5B示出了根据一实施例的相关小区频谱效率的结构示意图;

图6示出了根据一实施例的MMIMO交织稀疏阵列的结构示意图;

图7A示出了根据一实施例的交织稀疏阵列的结构示意图;

图7B示出了根据一实施例的交织稀疏阵列的结构示意图;

图7C示出了根据一实施例的交织稀疏阵列的结构示意图;

图7D示出了根据一实施例的交织稀疏阵列的结构示意图;

图7E示出了根据一实施例的交织稀疏阵列的结构示意图;

图8示出了根据一实施例的无线网络节点的结构示意图;以及

图9示出了根据本发明一实施例的无线网络节点中的方法的流程图。

具体实施方式

本文所述发明的实施例被限定为无线网络节点及无线网络节点中的方法,其可在下述实施例中实施。不过,这些实施例可以通过多种不同形式进行例示及实现,并不局限于本文所举示例;相反,之所以提供这些实施例的示意性示例,是为了使得本公开将是全面和完整的。

结合所附附图,通过以下详细描述,仍有其他目的和特性会变得明显。但是,应当理解的是,附图的设计仅为示意,并非对本文所公开的实施例的限制的定义,限制的定义应参见所附权利要求。进一步的,附图绘制未必符合比例,并且除非另有说明,否则它们仅旨在从概念上对本文所述的结构和过程进行示意。

图1是无线通信网络100的示意图,其包括一个无线网络节点110和一个用户设备(UE)120。

该无线通信网络100可至少部分基于无线接入技术,如3GPP LTE、先进的LTE、演进通用陆地无线接入网(E-UTRAN)、通用移动通信系统(UMTS)、全球移动通讯系统(原本为:Groupe Spécial Mobile)(GSM)/增强型数据速率GSM演进技术(GSM/EDGE)、宽带码分多址接入(WCDMA)、时分多址接入(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交FDMA(OFDMA)网络、单载波FDMA(SC-FDMA)网络、微波存取全球互通(WiMax),或者超移动宽带(UMB)、高速分组接入(HSPA)演进通用陆地无线接入(E-UTRA)、通用陆地无线接入(UTRA)、GSM EDGE无线接入网(GERAN)、3GPP2 CDMA技术,如CDMA2000 1x RTT和高速分组数据(HRPD),仅提及一些选项。在本公开的技术上下文中,短语“无线通信网络”、“无线通信系统”和/或“蜂窝电信系统”有时可互换使用。

根据不同的实施例,无线通信网络100可被配置为依照时分双工(TDD)和/或频分双工(FDD)原理运行。

TDD为时分复用应用,在时间上分隔上行和下行信号,可能带有位于上行链路和下行链路信令的时域中的保护时段(GP)。FDD指发射器和接收器工作在不同的载波频率上。

进一步的,根据一些实施例,所述无线通信网络100可被配置用于大规模MIMO(MMIMO)和天线阵列系统(AAS)。

MMIMO是一种最近兴起的技术,使用大型AAS,通过各个收发机来改进无线通信系统的吞吐量。MMIMO系统有时也指“非常大型的MIMO系统”或“大规模天线系统”。

大量振子组成的天线阵列能够通过利用空间波束赋形和空间复用来增加容量。这些大型阵列的优点,在于能够以非常高的分辨率,在空间上分辨和分离接收的信号和发射的信号。

所述分辨率由天线振子的数量及其间隔决定。一般地,收发机的数量可高达系统最大秩的10倍。所述秩被定义为并行(时间和频率相同)传输的总数,包括需要的信号和不必要的信号(即干扰)。MMIMO有时被宽泛地定义为使用包括100个或更多个收发机的系统。

基本上,MMIMO中的发射机/接收机所配备的天线越多,可能的信号路径就越多,在数据率和链路可靠性方面的性能也就越好。得益于MMIMO的高分辨率,使用MMIMO的优势包括改进UE检测和降低的每个用户设备120的传输功率。

然而,从单天线系统朝着MMIMO系统迈进,产生新的问题和挑战,需要加以解决,以获取利益。

图1示意图的目的,在于为无线通信网络100及其所涉方法和节点(例如本文所述的无线网络节点110和用户设备120)以及所涉功能提供一个简洁的、大体上的总览。接下来,作为非限制性示例,所述方法、无线网络节点110和用户设备120将放在3GPP LTE/先进的LTE环境中加以描述,但所公开的方法、无线网络节点110和用户设备120的实施例可以在基于别种接入技术(例如前文已经列举技术中的任意一种)的无线通信网络100中工作。故此,虽然本发明所述的实施例是基于3GPP LTE系统,并采用了有关术语,但并非限定为3GPP LTE。

图示无线通信网络100包括无线网络节点110,其可发送无线信号,由用户设备120接收。

应当注意的是,图1所示一个无线网络节点110加一个用户设备120的网络设置只能被视为一个实施例的非限制性示例。所述无线通信网络100可包括其他任意数量的无线网络节点110和/或用户设备120和/或其组合。因此,在本公开发明的一些实施例中,可涉及多个用户设备120和其他配置的无线网络节点110。

因此,根据一些实施例,无论何时在本上下文中提到的“一个”或“一”用户设备120和/或无线网络节点110,均可能涉及多个用户设备120和/或无线网络节点110。

根据一些实施例,无线网络节点110可被配置用于下行传输,并可被相应地称为例如基站、NodeB、演进型Node B(eNB或eNode B)、基站收发台、接入点基站、基站路由器、无线基站(RBS)、微基站、微微(pico)基站、毫微微(femto)基站、家庭eNodeB、传感器、信标设备、中继节点、中继器或其他被配置用于通过无线接口(取决于例如所用无线接入技术和/或术语)与用户设备120通信的网络节点。

所述无线通信网络100覆盖的地理区域被划分为小区区域,每个小区区域由无线网络节点110提供服务。有时候,“小区”一词可用于表示该无线网络节点110自身。不过,小区在一般的术语中也可用于表示由基站侧的无线网络节点110提供的无线覆盖的地理区域。位于基站侧的一个无线网络节点100可以服务于一个或若干个小区,一般为三个小区。无线网络节点110可以通过工作于无线电频率下的空口,与位于相应无线网络节点110范围之内的任意用户设备120进行通信。

根据不同实施例和不同术语表,所述用户设备120可被相应地代表为无线通信网络100,有时也称蜂窝无线系统,中的例如无线通信终端、移动蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、无线平台、移动台、平板电脑、便携式通信设备、笔记本电脑、电脑、起中继作用的无线终端、中继节点、移动中继、客户前端设备(CPE)、固定无线接入(FWA)节点或任意其他类型的被配置用于与无线网络节点110进行无线通信的设备。所述通信可以在两个或多个用户设备120之间进行、在用户设备120与有线连接的电话之间进行,和/或,通过无线接入网(RAN)和可能一个或多个核心网在用户设备120与服务器之间进行。所述无线通信可以包括各种通信服务,如语音、短信、分组数据、视频、广播等。

本发明一些实施例定义了一种模块化的实施方式,从而能够重新利用传统系统,如标准、算法、实施方式、组件和产品。模块化的架构也能向上/向下扩展,以支持如小小区BTS产品上的实施方式。

无线网络节点110包括支持全带宽的天线阵列。进一步的,所述无线网络节点110包括多个收发机,支持全带宽,其中可以配置有限工作带宽。所述无线网络节点110被配置用于MMIMO,并且被配置用于支持比所述无线网络节点110中所用的收发机的最大OBW更高的工作带宽(OBW)操作或双带宽操作。

所述收发机的工作带宽低于所述收发机可被调至的最大带宽。一个示例是:收发机能够工作在2-4GHz的频率范围内,但在这个频率范围内,能够支持最大40MHz(最大OBW)的信道。典型地,随着收发机的最大OBW及成本的增加,复杂度和功耗也会增加。

根据一些实施例,提供了一种技术方案,用于以有限OBW收发机创建一种宽带或双带的技术方案,以使用交织稀疏阵列的概念。通过将阵列划分为两个或多个带规则或不规则天线振子网格的子阵列,创建交织稀疏子阵列。

以这种交织稀疏阵列技术方案,由于允许一些收发机工作在第一有限带宽,且另一些收发机工作在第二有限带宽(与所述第一有限带宽相加,所得的天线阵列的工作带宽大于单独的收发机的最大OBW),故可在降低成本和功耗的同时,MMIMO系统依然支持高OBW或双带。所公开的技术方案支持可适用的标准(如3GPP)、过程及其接口。

故此,实现了一种成本和功率有效的MMIMO系统,为比仅以单个MMIMO阵列支持的单独的收发机更大的工作带宽,提供了高容量。

搭配根据本公开实施例的交织稀疏阵列,收发机在适中的OBW和射频功率要求之下可保持低的成本和功耗,且相比单独的收发机系统而言,MMIMO系统可以支持两个或更多个OBW,且没有显著的系统性能下降。

图2公开了无线通信网络100内无线网络节点110中的MMIMO系统200的实施例。所述无线网络节点110中的MMIMO系统200包括天线阵列210,其可被配置用于MMIMO。所述天线阵列210包括多个天线振子210-1、210-2、…、210-n。所述天线振子210-1、210-2、…、210-n有时也可称为有源天线模块(AAM),或简称振子。

进一步的,所述无线网络节点110也包括多个收发机220-1、220-2、…、220-n。每个收发机220-1、220-2、…、220-n,可能通过滤波器215-1、215-2、…、215-n,可被映射到,即连接到,至少一个对应的天线振子210-1、210-2、…、210-n。进一步的,在一些实施例中,每个收发机220-1、220-2、…、220-n可被直接映射到,或通过中间的其他组件映射到,或连接到,若干个对应的天线振子210-1、210-2、…、210-n。不过,给定的天线振子210-1、210-2、…、210-n始终连接到同一个收发机220-1、220-2、…、220-n。

所述无线网络节点110(如所述无线网络节点110的控制器230)和所述MMIMO系统200用于将所述天线阵列210和收发机220-1、220-2、…、220-n划分为若干个、两个或多个交织稀疏阵列,以求支持更大的工作带宽、双带或多带,并且其中每个交织稀疏子阵列支持一个工作频带。

所述天线阵列210支持,并且因此每个天线振子210-1、210-2、210-n都支持,全带宽。进一步的,所述收发机220-1、220-2、…、220-n支持全带宽,其中有限的工作带宽(小于全带宽)可配置在全带宽中。

在一些实施例中,每个收发机220-1、220-2、…、220-n可被各自配置为特定的频带和频道。

总RF功率可在交织稀疏阵列的数量之间划分。每子阵列功率=整个阵列的总功率×(子阵列中振子数量之和/振子总数)。这里假定每个天线振子210-1、210-2、…、210-n的RF功率相同。

交织稀疏阵列的个数取决于容量要求和期望的覆盖区域(以及收发机220-1、220-2、…、220-n与天线振子210-1、210-2、…、210-n的组合数量)。

MMIMO阵列使用天线阵列210中的若干个收发机220-1、220-2、…、220-n和天线振子210-1、210-2、…、210-n。在图2所示的实施例中,示出了MMIMO阵列,其中每个收发机220-1、220-2、…、220-n可被各自配置为工作在特定的频带或频道上,且连接到一个天线振子210-1、210-2、…、210-n。每个收发机220-1、220-2、…、220-n也可连接到天线阵列210中若干个天线振子210-1、210-2、…、210-n。

而且,所述无线网络节点110包括控制器230。所述控制器230用于调整所述多个收发机220-1、220-2、…、220-n的第一子集,使其工作在第一频带,并且也用于调整所述多个收发机220-1、220-2、…、220-n的第二子集,使其工作在第二频带。所述收发机220-1、220-2、…、220-n的第一子集和所述收发机220-1、220-2、…、220-n的第二子集不相交(即所述多个收发机220-1、220-2、…、220-n中的一个收发机至多属于一个子集)。而且,所述两个收发机子集被配置为同时工作于其各自的频带上。所讨论的所述多个收发机220-1、220-2、…、220-n有两个子集的示例仅为示例;在其他实施例中,所述控制器230可用于调整任意个数的子集(以收发机和/或天线振子的数量为限)。在一些实施例中,所述控制器230可用于调整所述多个收发机220-1、220-2、…、220-n中,可多达所述无线网络节点110中收发机220-1、220-2、…、220-n总数的,任意数量的子集,使之工作在不同频带上。

所述控制器230还可用于基于不同频带的要求,自适应地分别选择收发机220-1、220-2、…、220-n的第一子集(即所述第一子集的成员)和所述收发机220-1、220-2、…、220-n的第二子集(即所述第二子集的成员)。

另外,所述控制器230可用于形成多个天线子阵列,至少包括与所述收发机220-1、220-2、…、220-n的第一子集相关联的天线振子210-1、210-2、…、210-n的第一天线子阵列,以及与所述收发机220-1、220-2、…、220-n的第二子集相关联的天线振子210-1、210-2、…、210-n的第二天线子阵列。

而且,在一些实施例中,所述控制器230也可用于形成所述多个天线子阵列,以将所述天线阵列210的每个天线振子210-1、210-2、…、210-n都恰好分配到所述天线子阵列之一。

附加的,所述控制器230可用于形成所述多个天线子阵列,以使所述多个天线子阵列成为交织的稀疏子阵列。

而且,在一些实施例中,所述控制器230可用于在完全重叠的带宽部分上操作所述多个天线子阵列。在一些实施例中,所述控制器230可选地用于在部分重叠的带宽部分上操作所述多个天线子阵列。进一步的,所述控制器230可用于在不重叠的带宽部分上操作所述多个天线子阵列。所述不重叠的带宽部分可包括邻接或分离的频带。

所述控制器230还可用于依据天线振子210-1、210-2、…、210-n的数量和位置,调整所述多个天线子阵列。通过这种方式,可达成理想的功率密度和/或波束赋形。

图3A示出了一个包括8x8天线振子210-1、210-2、…、210-n的交织稀疏阵列210的示例。在图3A中,每个圈代表连接到专门的收发机220-1、220-2、…、220-n上的一个天线振子210-1、210-2、…、210-n。

依照无线网络节点110的前述属性,MMIMO系统200、天线阵列210和对应的收发机220-1、220-2、…、220-n,相比单个收发机220-1、220-2、…、220-n可支持的工作带宽而言,可支持更大的工作带宽。

在图3A所示出的示例中,MMIMO阵列支持第一频带310和第二频带320上的双带工作。天线阵列210中的每一个天线振子210-1、210-2、…、210-n要么被分配在所述第一频带310上工作,要么被分配在所述第二频带320上工作。这种分配的实现,是通过控制器230调整相应的收发机220-1、220-2、…、220-n,使之在所述第一频带310或第二频带320上工作。如前所述,这种分配可由所述控制器230在操作中更改。

所示出的将天线振子210-1、210-2、…、210-n分别指定到第一频带310和第二频带320上工作的分配方式仅为示例。

图3B示出了一个包括8x8个天线振子210-1、210-2、…、210-n的交织稀疏阵列的示例,其中包括工作于第一频带310的第一天线子阵列330-1和工作于第二频带320的第二天线子阵列330-2。

在所示实施例中,每一个天线振子210-1、210-2、…、210-n及其相应的关联收发机220-1、220-2、…、220-n都要么被分配到第一天线子阵列330-1,要么被分配到第二天线子阵列330-2。

图4A示出了一个MMIMO系统200的示例,其中包括8x8双极化满天线阵列210。所有的收发机220-1、220-2、…、220-n和天线振子210-1、210-2、…、210-n均工作在相同频带上。

图4B示出了一个可选的MMIMO系统200的示例,其中包括4x8双极化稀疏天线阵列。在所述满天线阵列210的收发机220-1、220-2、…、220-n和天线振子210-1、210-2、…、210-n中,只有一半被用于工作在相同频带上。

使用交织稀疏天线阵列的优点,显示在图5A和5B中所示出的系统仿真示例中,其中示出了如图4A所示的满天线阵列210的频谱效率,以及如图4B所示的稀疏天线阵列的频谱效率。

图5A示出了密集的城市宏噪声受限情境中的相关小区的频谱效率,单位bps/Hz,同时图5B示出了干扰受限情境中的相关小区的频谱效率。图5A和图5B的左侧为如图4A所示满8x8天线阵列210的频谱效率,且图5A和图5B的右侧显示了如图4B所示的4x8稀疏天线阵列的频谱效率。

所述满天线阵列210和稀疏天线阵列具有相同的天线孔径,这就意味着天线的方向性和空间分辨率基本相同。所述稀疏天线阵列形成的天线区域,与所述满天线阵列210的天线区域并无显著不同(或者甚是相同的)。所述稀疏天线阵列和所述满天线阵列210各自的天线区域,可被定义为分别包围各自的天线阵列的所有天线振子210-1、210-2、…、210-n的四边形(如正方形、矩形、平行四边形、菱形或类似形状)。相比所述满天线阵列210,所述稀疏天线阵列中的收发机220-1、220-2、…、220-n和天线振子210-1、210-2、…、210-n的数量以及RF功率都减半,然而,相对频谱效率降低仅15-30%,取决于情境是噪声受限(如图5A中所示)还是干扰受限(如图5B中所示)。从而,通过将满天线阵列210替换成稀疏天线阵列,在节省传输能量的同时,相对频谱效率可能仅有小幅降低。而且,所述满天线阵列210的另一半可用于工作在不同频带上的又一个稀疏阵列。

因此,通过在频谱方面具有仅有的极少的损失,能够在例如低流量请求的周期中降低能耗,并达成更高的工作带宽。

换言之,所述收发机220-1、220-2、…、220-n和天线振子210-1、210-2、…、210-n可用于形成两个或多个交织的稀疏天线子阵列,每个工作在单独的频带310、320上,从而提供相比所述满天线阵列210更大的工作带宽。

如此可以看出,系统性能主要决定于天线孔径区域,即方向性和空间分辨率,而较少地决定于收发机220-1、220-2、…、220-n的数量。如前所述,成本和功耗高度地取决于收发机220-1、220-2、…、220-n所需要支持的工作带宽。

不过,在一些实施例中,所示方法基于使用交织稀疏天线阵列来支持更高工作带宽或双频带工作的构思,其中全体交织稀疏子阵列的性能,大于在一个频带和收发机最大0BW上使用满天线阵列210。因此,可以在使用低工作带宽的收发机的同时,依然具有与完整系统相同的总体工作带宽。所以,本发明实施例的成本和功耗,低于采用大工作带宽收发机的常规系统。

图6示出了带两个交织稀疏阵列的MMIMO系统200的概念,其中可实现两倍的收发机220-1、220-2、…、220-n最大的工作带宽。在图6中的示例中,假定所述收发机220-1、220-2、…、220-n中的第一多个收发机工作在第一频带310(具有在其最大工作带宽内的带宽),且对应的指定给第一天线子阵列330-1的天线振子210-1、210-2、…、210-n相应地工作在第一频带310上。而且,所述收发机220-1、220-2、…、220-n中的第二多个收发机工作在第二频带320(具有在其最大工作带宽内的带宽),且对应的分配给第二天线子阵列330-2的天线振子210-2、210-2、…、210-n相应地工作在第二频带320上。所以,得到的总的MIMO系统的OBW两倍于单个收发机的最大OBW。而且,可以看出,虽然如此,收发机220-1、220-2、…、220-n和天线振子210-1、210-2、…、210-n支持所述MIMO系统200的全带宽。

通过使用OBW针对成本和功耗优化过的收发机220-1、220-2、…、220-n,本公开的技术方案将降低成本和功耗,且MMIMO系统200可以通过用两个或多个交织稀疏天线阵列工作在不同带宽上,增加单个收发机的OBW。

所述交织稀疏天线阵列可用于支持任意天线子阵列配置。其优点在于,能够灵活配置收发机220-1、220-2、…、220n和天线振子2101、2102、…、210-n,以支持不同频道。这就能够具有不同的每频道输出RF功率,或能够配置天线阵列以支持不同的天线阵列配置,该天线阵列配置可用于对天线图案进行波束赋形,以覆盖想要的地理区域。一个示例可以是高层建筑,其中天线波束在建筑的垂直方向成形。如此,实现了更高的灵活性。

图7A-7E示出了交织稀疏天线阵列的各种配置的一些任意性示例。所公开的方法和无线网络节点110并不局限于任何具体的天线阵列配置。

在图7A所示的实施例中,满天线阵列210形成第一天线区域700,且第一稀疏天线子阵列330-1形成第二天线区域710。如所示,所述天线阵列210和所述第一稀疏天线子阵列330-1各自的天线区域700、710是矩形,包围了各自天线阵列中所有天线振子210-1、210-2、…、210-n。

因此,在一些实施例中,多个天线子阵列330-1、330-2中的每一个可以形成天线区域710,其与完整天线阵列210所形成的天线区域700近似相同。在一些实施例中,天线子阵列330-1、330-2所分别形成的天线区域710,与天线阵列210所形成的天线区域700之间的差异,不能超过5%-20%。

如此提供的一个优点在于,正如结合图5A和图5B所讨论的,天线子阵列330-1、330-2的相关频谱效率与满天线阵列210相比,仅有小幅降低,然而允许双带工作。

图7B和图7C示出了双交织稀疏天线阵列的一些变型。不过,这些仅为如此创建的交织稀疏天线阵列的一些示例;在不同的实施例中,可以有所示实施例的各种变型。

如图7D中所示,所述交织稀疏天线阵列概念可用于两个以上的子阵列330-1、330-2。进一步的,所述交织稀疏天线阵列概念并不局限于8x8阵列,而是可用于任意大小的天线阵列,例如图7D-7E中所示出的示例。因此,天线阵列可包括成百上千个天线振子210-1、210-2、…、210-n,如组织成i x j矩阵,其中i、j和n分别可以是区间1-∞中的任意整数。在不同实施例中,整数i、j和/或n可以相同,或者可选地各不相同。

在两个以上子阵列330-1、330-2中利用交织稀疏天线阵列概念的一个优点在于,可以进一步支持更宽的工作带宽。

图8示出了无线通信网络100内无线网络节点110中的用于双带工作的MMIMO系统200的另一个实施例。其设置包括天线振子210-1、210-2、…、210-n连接到收发机220-1、220-2、…、220-n,以及开关830-11、830-12、…、830-n2,第一频带滤波器810-1、810-2、…、810-n以及第二频带滤波器820-1、820-2、…、820-n。

而且,包括了控制器230,用于调整所述多个收发机220-1、220-2、…、220-n的第一子集,使其工作在第一频带310,并且也用于调整所述多个收发机220-1、220-2、…、220-n的第二子集,使其工作在第二频带320。所述收发机220-1、220-2、…、220-n的第一子集和所述收发机220-1、220-2、…、220-n的第二子集不相交,并且被配置为在各自的频带310、320上同时工作。

所述控制器230还可用于控制所述开关830-11、830-12、…、830-n2。通过调整开关830-11、830-12、…、830-n2,所述控制器230可在应用所述第一频带滤波器810-1、810-2、…、810n与第二频带滤波器820-1、820-2、…、820-n之间变换。从而,所述控制器230可调整任意收发机220-1、220-2、…、220-n和天线振子210-1、210-2、…、210-n,使之工作在所述第一频带310或所述第二频带320,并且相应地调整所述开关83011、830-12、…、830-n2,以应用相应的频带滤波器810-1、810-2、…、810-n或820-1、820-2、…、820-n。

在所示实施例中,所述天线振子210-1、210-2、…、210-n同时支持工作频带310、320。

图9示出了根据无线网络节点110中的实施例的方法900的流程图,用于在无线通信系统100中与用户设备120进行无线通信。所述无线网络节点110包括多个天线振子210-1、210-2、…、210-n,形成(多个)天线阵列210。在一些实施例中,所述天线阵列210可用于MMIMO传输。进一步的,所述无线网络节点110包括控制器230。

在一些实施例中,所述天线阵列210包括大量的n个天线振子210-1、210-2、…、210-n,例如上百个或更多的天线振子210-1、210-2、…、210-n。在一些实施例中,所述大量的天线振子210-1、210-2、…、210-n可以相互间隔一定距离地安装在所述天线阵列210中,以使所述天线振子210-1、210-2、…、210-n中的一些、若干甚或全部可以能够向所述用户设备120发送相同的信号,或者接收来自所述用户设备120的相同信号。所述天线阵列210可包括物理天线阵列。

所述无线通信网络100可以基于3GPP LTE或任意有关的通信接入技术。进一步的,在不同实施例中,所述无线通信网络100可以是基于FDD或TDD。根据一些实施例,无线网络节点110可包括eNodeB。根据一些实施例,待传输信号可包括正交频分复用(OFDM)符号。

为了与用户设备120合理进行通信,所述方法900可包括若干个操作901-902。

但应当注意的是,根据不同实施例,所述操作901-902中的任一个、一些或全部都可以按照与所列举的时间顺序有所不同的顺序执行、同步执行、甚或完全反序执行。进一步的,应当注意的是,根据不同实施例,一些操作可以按照多种可选方式执行,且所述多种可选方式中的一些可以仅在一些,但未必是所有,实施例中执行。所述方法900可包括下列操作:

操作901包括调整所述多个收发机220-1、220-2、…、220-n的第一子集,使其工作在第一频带310,并且调整所述多个收发机220-1、220-2、…、220-n的第二子集,使其工作在第二频带320。所述收发机220-1、220-2、…、220-n的第一子集与所述收发机220-1、220-2、…、220-n的第二子集不相交。

在一些实施例中,可调整所述多个收发机220-1、220-2、…、220-n中,可多达所述无线网络节点110中收发机220-1、220-2、…、220-n总数的,任意数量的子集,使之工作在不同频带310、320上。

进一步的,根据一些实施例,所述多个收发机220-1、220-2、…、220-n的子集的调整可包括基于不同频带310、320中的要求,分别选择所述收发机220-1、220-2、…、220-n的第一子集以及所述收发机220-1、220-2、…、220-n的第二子集。

附加的,所述多个收发机220-1、220-2、…、220-n的子集的调整可包括形成多个天线子阵列330-1、330-2,至少包括与所述收发机220-1、220-2、…、220-n的第一子集相关联的天线振子210-1、210-2、…、210-n的第一天线子阵列330-1,以及与所述收发机220-1、220-2、…、220-n的第二子集相关联的天线振子210-1、210-2、…、210-n的第二天线子阵列330-2。

通过将天线振子210-1、210-2、…、210-n分配到所述天线子阵列330-1、330-2,可以形成这样的天线子阵列330-1、330-2。

所述天线子阵列330-1、330-2可以相互交织,形成稀疏交织天线子阵列330-1、330-2。

在一些实施例中,所述天线子阵列330-1、330-2可在不同信道,工作在相同频带310、320上。

而且,在一些实施例中,所述多个收发机220-1、220-2、…、220-n的子集的调整可附加地包括形成所述多个天线子阵列330-1、330-2,从而使所述天线子阵列330-1、330-2中的至少一个形成第一天线区域710。在一些实施例中,所述天线子阵列330-1、330-2中至少一个天线子阵列所形成的所述第一天线区域710与所述天线阵列210所形成的所述第二天线区域700之间的天线区域之间的差不超过阈值水平。

所述阈值水平可以是例如所述第一天线区域710的±1%、±5%、±10%或±20%。因此,任何天线子阵列330-1、330-2均可形成所述第一天线区域710,且其与所述天线阵列210的所述第二天线区域700之间没有显著差异。

在一些实施例中,所述多个收发机220-1、220-2、…、220-n的子集的调整也可包括形成所述多个天线子阵列330-1、330-2,以使所述天线阵列210的每个天线振子210-1、210-2、…、210-n都恰好被分配到所述天线子阵列330-1、330-2中之一。不同的天线振子210-1、210-2、…、210-n可被分配到同一个或不同的天线子阵列330-1、330-2(如取决于所述天线阵列210中天线振子210-1、210-2、…、210-n各自的位置)。

附加地,在一些实施例中,可以通过形成所述多个天线子阵列330-1、330-2,来调整所述多个收发机220-1、220-2、…、220-n的子集,以使所述多个天线子阵列330-1、330-2成为交织、稀疏的阵列330-1、330-2。

根据一些实施例,所述多个天线子阵列330-1、330-2可以依据天线振子210-1、210-2、…、210-n的数量和位置进行调整。

进一步的,根据一些实施例,所述多个收发机220-1、220-2、…、220-n的子集的调整也可包括滤波器的应用,例如第一频带滤波器810-1、810-2、…、810-n和/或第二频带滤波器820-1、820-2、…、820-n,如在一些实施例中,可通过开关830-11、830-12、…、830-n2进行应用。

操作902包括在其各自调整后的频带310、320上,同时操作所述多个收发机(220-1、220-2、…、220-n)的第一子集以及所述收发机(220-1、220-2、…、220-n)的第二子集。

根据一些实施例,所述多个天线子阵列330-1、330-2可在完全重叠的带宽部分上操作。

在一些实施例中,所述多个天线子阵列330-1、330-2可在部分重叠的带宽部分上操作。

而且,在一些实施例中,所述多个天线子阵列330-1、330-2可在不重叠的带宽部分上操作。在不同实施例中,这样不重叠的带宽部分可包括邻接或分离的频带。

上述在无线网络节点110中执行的操作901-902可以通过无线网络节点110中的一个或多个处理电路,配合用于执行操作901-902的功能的计算机程序产品,加以实施。因此,一种计算机程序产品,包括用于执行所述无线网络节点110中所述操作901-902的指令,当所述计算机程序产品载入到所述无线网络节点110的一个或多个处理电路中时,可执行与无线通信系统100中用户设备120的无线通信。

因此,一种计算机程序包括用于根据所述操作901-902中任一执行所述方法900的程序代码,当所述计算机程序载入到所述无线网络节点110的一个或多个处理电路中时,可执行与无线通信系统100中用户设备120的无线通信。

从而,一种计算机程序产品可包括计算机可读介质,其中存储有供无线网络节点110使用的程序代码,用于与无线通信系统100中的用户设备120进行无线通信。所述程序代码包括用于执行方法900的指令,所述方法900包括:调整多个收发机220-1、220-2、…、220-n的第一子集,使其工作在第一频带310,并且调整多个收发机220-1、220-2、…、220-n的第二子集,使其工作在第二频带320,其中所述收发机220-1、220-2、…、220-n的第一子集与所述收发机220-1、220-2、…、220-n的第二子集不相交;以及在其各自调整后901的频带310、320上,同时操作所述多个收发机220-1、220-2、…、220-n的第一子集以及所述收发机220-1、220-2、…、220-n的第二子集。

上述计算机程序产品的提供形式可以是,例如,携带计算机程序的数据载体,当其被载入到所述无线网络节点110的一个或多个处理电路中时,可以根据一些实施例,执行操作901-902中的至少一些。所述数据载体可以是如硬盘、CD ROM盘、记忆棒、光学存储装置、磁性存储装置,或其他任意合适的介质,如可以以非暂时性方式保持机器可读数据的磁盘或磁带。所述计算机程序产品的提供形式还可以是服务器上的、并且可以通过例如互联网或内联网连接远程下载到所述无线网络节点110上的计算机程序代码。

在如附图中示出的实施例的描述中,所用术语并非旨在限定所描述的方法900和/或网络节点110。在不偏离所附权利要求所限定的本发明的前提之下,可以做出各种更改、替代和/或改换。

依本文用法,术语“和/或”包括其所关联的列出的项目中的一个或多个的任何组合及全部组合。本文所用的“或”字应理解为数学上的“或”(OR),即可兼析取,而不能理解为数学上的异或(XOR),但另有说明的例外。此外,单数形式“一个”、“一”和“所述”应理解为“至少一个”,从而也可能包括多个同类实体,但另有明确说明的例外。还应当理解的是,短语“包含”、“包括”、“其包含”和/或“其包括”规定了存在明确提出的特征、动作、事物、步骤、操作、元件和/或组件,但并不排除此中出现或添加一个或多个其他特征、动作、事物、步骤、操作、元件、组件和/或它们的集合。一个单一的单元(例如处理器)可能满足权利要求中所记载的若干个项目的功能。仅仅因为某些措施被记载为互不相同的从属权利要求,并不表示不能将这些措施组合使用以得到有益效果。计算机程序可以在合适的介质上存储/分发,例如光学存储介质或与其他硬件一同或作为其一部分而提供的固态介质,但也可以以其他形式分发,例如通过互联网或其他有线或无线通信系统。

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