一种用于微小区基站的辐射图可配置的天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信领域，更具体地，涉及一种用于无线通信系统中的微小区基站的辐射图可配置的天线。
【背景技术】
[0002]微小区基站(BS)被设计用于典型地为较少数量的用户设备(UE)服务并且通常部署在移动网络的热点区域或者室内环境之中。因为微小区被期望用于为多个静态的本地区域的用户提供服务，所以传输波束成形则成为提高系统能力、覆盖范围以及能源利用率的关键技术之一，以便形成朝向所期望的用户的定向的波束，同时在干扰方向形成零陷。波束成形的传统的方式在于使用天线阵列。然而，对于微小区基站来说，其基本形式应该是低成本并且被限定为小的尺寸的，所以多天线和射频前端在一个平台之上将会导致增加了的尺寸、成本以及复杂度。因此，低成本的波束成形解决方案对于微小区基站来说则是值得期待的。
[0003]另一方面，当传输能量(波束)聚焦在激活的用户设备之上用于链路质量增强或者数据率提高时，对于其他非激活的用户来说，例如需要初始化接入过程(获取同步和小区系统信息)的新进入的用户设备或者需要随机接入或者获取寻呼信息的RRC-空闲的用户设备，如何去保证这些用户设备的基本的覆盖范围则是一个大问题。特别地，对于不传输上行链路信号的空闲用户设备来说，基站甚至不能通过上行链路D0A估计来获取其位置信肩、Ο
[0004]传统的波束成形由天线阵列以模拟的或者数字的方式来实现。这样的方式是有效率的，但是对于考虑多射频前端、增加了的空间占用以及用于D0A估计的阵列信号处理的计算负担的微小区基站来说则是不合适的。
[0005]在已出版的论文中所出现的绝大多数波束控制机制仅仅提供了用于无线信道质量或者系统能力改进的基于传统天线阵列的波束成形优化算法。据本发明的发明人的知识来说，在考虑真实的LTE系统的更为实际的问题时并未在基站中应用可配置的天线。甚至对于传统的波束成形系统来说，不同的用户状态(即激活或者空闲状态)也并未加以考虑并且在实施波束成形时也并未加以区别对待，这将导致非激活用户的覆盖范围的问题的出现。
【发明内容】
[0006]本发明提出了一种用于LTE微小区基站的、基于辐射方向可配置的天线的低成本的解决方案，由此能够显著地降低成本、重量、体积等。本发明还提供了一种相应的波束控制机制，以便在实现激活的用户设备的提高了的数据率的同时确保所有的(激活的和空闲的)用户的基本的覆盖范围。
[0007]根据上述对【背景技术】以及存在的技术问题的理解，本发明提出了一种用于无线通信系统中的微小区基站的辐射图可配置的天线，所述天线包括:
[0008]第一天线，其被配置为提供基本覆盖范围，以使得所有在所述辐射图可配置的天线的覆盖范围之内的用户设备能够获取基本的系统和控制信息并且接入网络；
[0009]天线控制模块，其被配置为从基带获取第一信息并且据此产生第一控制信号；以及
[0010]至少一个第二天线，其被配置为与所述天线控制模块相耦接并且根据所述第一控制信号产生第一波束图。
[0011]依据本发明的辐射图可配置的天线能够应用于微小区基站，其有别于传统的微小区基站而具有至少一个第二天线，此外还具有一个天线控制模块，从而使得该天线控制模块能够根据从基带之中所获取的信息产生控制信号以便控制该第一天线和至少一个第二天线的波束成形，形成相应的波束图来最大化无线资源的利用。
[0012]在依据本发明的一个实施例之中，所述第一天线和所述至少一个第二天线具有共同的射频前端。以这样的方式能够简化天线的结构并且降低天线的制造成本。
[0013]在依据本发明的一个实施例之中，在所述射频前端和所述第一天线以及所述至少一个第二天线之间设置有功率分配器，所述功率分配器被配置为为所述第一天线和所述至少一个第二天线分配相应的功率。以这样的方式便能借助于功率分配器来为相应的天线分配合适的功率，已达到最大化地利用现有硬件资源的作用。
[0014]在依据本发明的一个实施例之中，所述第一天线和所述至少一个第二天线分别具有第一射频前端和第二射频前端。以这样的方法，便能以具有独立的射频前端为代价来使得独立的第一和第二天线能够发射具有相应的辐射图的信号，以便与在天线的不同方向的用户设备分别进行通信。
[0015]在依据本发明的一个实施例之中，所述第一天线还被配置为与所述天线控制模块相耦接并且根据所述第一控制信号产生第二波束图以便在不需要向空闲的用户设备发送下行信号的时隙或者子帧之上被配置为为激活的用户设备提供相应于所述第二波束图的波束成形。以这样的方式使得第一天线不仅仅被配置为提供基本覆盖范围，以使得所有在所述辐射图可配置的天线的覆盖范围之内的用户设备能够获取基本的系统和控制信息并且接入网络，而且还将在不需提供相应的下行信号之时能够充分利用该第一天线的无线资源用于其他激活的用户设备以便最大化所具有的无线资源的利用效率。
[0016]在依据本发明的一个实施例之中，所述第一天线还被配置为全向天线或者宽波束模式。以这样的方式便能提供最为全面的基本覆盖，以使得所有在所述辐射图可配置的天线的覆盖范围之内的用户设备能够获取基本的系统和控制信息并且接入网络。
[0017]在依据本发明的一个实施例之中，所述天线控制模块还被控制为控制所述第一天线和所述至少一个第二天线的极化、波束成形图以及频率范围。本领域的技术人员应当了解，该天线控制模块还能够控制其他的天线参数。
[0018]在依据本发明的一个实施例之中，所述第一天线和所述至少一个第二天线在放置时通过空间隔离或正交极化的方式来降低所述第一天线和所述至少一个第二天线之间的相互干扰。在此，所给出的实施方式仅仅是示例性的而非限制性的，只要是能够减轻两个或者多个天线之间的相互干扰的天线布置方式均是可行的。
[0019]在依据本发明的一个实施例之中，所述第一天线和/或所述至少一个第二天线根据其各自的波束图配置扫描用户设备并且根据上行链路信号特征来估计相应的用户设备的到达方向。本领域的技术人员应当了解，在此所描述的扫描的方式仅仅是一种可行的实施方式，其他的用于识别或者估计用户设备的到达方向的方法也是可行的。
[0020]在依据本发明的一个实施例之中，所述第一天线和/或所述至少一个第二天线重新扫描用户设备，当出现以下情形中的至少一种时:
[0021]-用户设备的接收性能下降并且低于预先给定的阈值；
[0022]-新的用户设备连接至所述微小区基站；和/或
[0023]-空闲状态的用户设备进入激活状态。
[0024]以上这些情况均会使得所描述的微小区基站的天线的覆盖区域内的用户设备的情况发生变化，例如新的用户设备进入了该微小区、原先处于空闲状态的用户设备重新进入了激活的状态之中或者用户设备由于诸如远离该微小区基站而使得接收性能下降等等。
[0025]在依据本发明的一个实施例之中，所述第一天线和/或所述至少一个第二天线采用频分复用的方式形成波束成形与所述用户设备进行通信。本领域的技术人员应当了解，频分复用仅仅是一种示例性的复用方式，其他能够实现相似效果的复用方式同样是适用的。
[0026]在依据本发明的一个实施例之中，所述第一天线和/或所述至少一个第二天线采用时分复用的方式形成波束成形与