专利名称：在可重新配置天线中保持射束形状的天线架构的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统中的节点，该节点包括天线阵列，所述天线阵列至少具有第一天线功能和第二天线功能。该节点还包括第一无线电链和第二无线电链，其中每个天线功能经由对应的无线电链连接到基带。本发明还涉及在无线通信系统中的方法。
背景技术：
在过去的十年期间，对移动电话和无线宽带装置的使用已经迅速提高了，并且预计在即将到来的数年期间增长得甚至更快。为了满足这些要求，运营商必须增大他们的通信系统中的容量。在高级LTE (长期演进)中，通过连续或不连续地聚集分量载波获得更宽带宽。这些分量载波与在LTE Rel-8中定义的分量载波后向兼容。对于连续载波聚集，聚集连贯谱。另一方面，对于不连续载波聚集，累积不连续带。增大高级LTE中容量的一种方式是在基站使用可重新配置天线。可重新配置天线是可改变其属性(例如改变倾斜角、射束方向等)的天线。这可用于将功率朝热点区域聚焦或者在不同小区之间平衡载荷。为了在不同方向上引导射束，通常情况下使用移相器。也可通过增大频率带宽来增大容量。然而，可用频谱是受限的，并且为了能够得到足够大的带宽，需要聚集分段频带。因而，组合使用两个或更多带宽，以增大带宽。可重新配置天线通常描绘具有用于引导天线射束的单独移相器的多个天线单元。每个频率产生一个射束。然而，不同的频带将在波长方面导致天线单元之间的空间分隔。这将使射束宽度对于不同频率而不同。当使用聚集谱时，这意味着，不同频带将具有不同的射束宽度，并且因此还具有不同的覆盖区域。
发明内容
因此，本发明的目的是在可重新配置天线中对于不同频带保持某一射束宽度。所述目的通过无线通信系统中的节点实现。该节点包括天线阵列，该天线阵列至少具有第一天线功能和第二天线功能。该节点还包括第一无线电链和第二无线电链，其中每个天线功能经由对应的无线电链连接到基带。每个无线电链包括振荡器、分裂器和复用器，其中每个振荡器设置成将具有独特频带的信号馈送到相同无线电链中的分裂器。分裂器设置成将所述信号划分成至少两个信号部分，并将每个部分馈送到每个无线电链的复用器，使得所述节点中的每个复用器从所述节点中的每个分裂器接收信号部分。所述节点其特征尤其在于:所述分裂器设置成根据由所述节点中的每个振荡器馈送的频带对所述信号到所述信号部分的划分进行加权。所述目的还通过在无线通信系统中的节点中的方法来实现，所述节点包括连接到具有天线功能的对应天线阵列的至少两个无线电链，每个链包括振荡器、分裂器和复用器。所述方法包含如下步骤:
-所述振荡器将具有独特频带的信号馈送到相同无线电链中的分裂器； -所述分裂器将所述信号划分成至少两个信号部分；
-所述分裂器将每个部分馈送到每个无线电链的复用器，使得所述节点中的每个复用器从所述节点中的每个分裂器接收信号部分。所述方法其特征尤其在于:它包括如下步骤:
-所述分裂器根据由所述节点中的每个振荡器馈送的频带对所述信号到所述信号部分的划分进行加权。本发明的主要优点是使得当使用可重新配置天线时有可能对于不同的分段带得到相同覆盖区域的架构。这使用对于每个分裂器具有固定幅度锥度的简单架构来完成。另外的优点将从详细描述中涌现。
现在将参考附图更详细地描述本发明，附图中:
图1示意性示出了根据本发明的节点的示例；以及
图2示出了已知可重新配置天线的700MHz和1000MHz带的标准化水平辐射模式；
图3示出了根据本发明的可重新配置天线的700MHz和1000MHz带的标准化水平辐射模式；以及
图4示出了已知可重新配置天线的700MHz和1000MHz带的标准化水平辐射模式，这些射束指向与宽侧(broadside)成10°的方向；以及
图5示出了根据本发明的可重新配置天线的700MHz和1000MHz带的标准化水平辐射模式，这些射束指向与宽侧成10°的方向；以及图6示出了根据本发明的方法的流程图。
具体实施例方式图1示意性示出了根据本发明的节点10的示例。在下文，将描述节点实施例。所述节点包括设置成执行某些过程或方法步骤的构件。因此，本领域技术人员应该理解，该实施例还例证了在该节点中用于执行这些过程的方法。该节点包括至少具有第一天线功能Ila和第二天线功能Ilb的天线阵列。该节点还包括第一无线电链12a-16a和第二无线电链12b_16b。该节点可包括多于两个天线功能和无线电链，在图2中由另外天线功能Ilx和另外无线电链12x-16x例证。在下文,将描述具有两个天线功能和无线电链的示例。然而，本发明不限于特定数量的无线电天线功能和无线电链。每个天线功能lla、b经由对应的无线电链12a、b_16a、b连接到基带17。每个无线电链包括振荡器16a、b、分裂器14a、b和双工器13a、b，其中每个振荡器设置成将具有独特频带fl、f2、fx的信号馈送到相同无线电链中的分裂器。这意味着，每个链中的振荡器在所述链中在某一频带(诸如700或1000MHz)内生成信号。这些振荡器在不同频带上生成信号，其中每个信号由相应的功率放大器15a、b放大。本领域技术人员将认识到，在具有多于两个天线功能和无线电链的节点中，该双工器将根据从不同分裂器接收的信号部分的数量而由三工器或任何其它复用器代替。用相同方式，这些分裂器将能够将这些信号分裂成多于两个信号部分。
分裂器14a、b设置成将信号划分成两个信号部分，并将每个部分馈送到每个无线电链12a、b_16a、b的双工器13a、b，使得节点10中的每个双工器从该节点中的每个分裂器接收信号部分。在已知无线电链解决方案中，该分裂器在相应链中将信号均匀地划分成两个部分，每个部分具有所划分信号的功率的1/2。该分裂器权重因此是1、1。每个无线电链12a、b_16a、b中的双工器13a、b设置成组合从不同无线电链接收的来自每个频带fl、f2、f3的所接收信号,并在相同无线电链中朝天线功能lla、b馈送它。由此，在相同天线单元中组合具有不同频率的信号，这导致该天线阵列为每个频带形成射束。该天线阵列存在于可重新配置天线中，并且节点10设置成改变射束特性。为了能够改变射束特性，每个无线电链12a、b_16a、b包括移相器12a、b。这些移位器通过数字射束形成而得到控制，并用于对于每个特定频带创建具有特定射束宽度和方向的“一个射束”。为了能够这么做，这些移位器需要考虑这些天线功能之间的距离。用这些移相器，该节点能改变每个频带的射束的射束特性(倾斜、射束方向等)。这可用于将功率朝热点区域聚焦或者在不同小区之间平衡载荷。图1中的节点描绘了两个天线单元11a、b，它们形成天线阵列。该节点包括用于改变射束特性的单独移相器14a、b。然而，不同的频带将在波长方面导致天线单元之间的空间分隔。这将使射束宽度对于不同频率而不同。当使用聚集谱时，这意味着，不同频带将具有不同的射束宽度，并且因此还具有不同的覆盖区域。图2和4示出了这些不同射束宽度。图2示出了具有三个天线单元的可重新配置天线的两个不同带的标准化水平辐射模式，其在频率700MHz具有间隔λ/2。图4示出了已知可重新配置天线的700MHz和1000MHz带的相同标准化水平辐射模式，然而这些射束指向与宽侧成10°的方向。在这些图中，示出了两个射束，它们是用于700MHz的射束17和用于1000MHz带的射束18。如图2和4所例证的，射束17比射束18更宽，这意味着700MHz带相比于1000MHz带具有更大覆盖范围。为了解决不同射束宽度的问题，根据本发明的分裂器14a、b设置成根据由节点10中的每个振荡器16a、b馈送的频带对信号到信号部分的划分进行加权。这个解决方案的优点是使得当使用可重新配置天线时有可能对于不同的分段带得到相同覆盖区域的架构。根据本发明，每个分裂器14a、b可具有用于该划分的固定权重。为了实现这方面，节点10包括用于每个分裂器的固定幅度锥度。因此，阵列锥削(tapering)是固定的，其中宽度根据节点中存在的频带得到平衡。这意味着，例如在具有三个频带的节点中，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。这意味着，分裂器14a会将700MHz信号均匀划分成三个部分，而分裂器14b会将1000MHz信号不均匀划分成三个不同部分。这些部分被馈送到相应无线电链的双工器。在图3和5中示出了这个解决方案的结果，其中射束17和18具有相同大小。如所示，当根据这些频带对这些信号的划分进行加权时，它将具有改变射束宽度的效果。这个解决方案的优点是，不需要使用可变移相器、开关和控制信令来实现射束宽度的适配。当在方位角维度上或在仰角维度上改变天线模式特性时，均可使用加权分裂器14a、b的原理。这意味着，天线模式例如可被倾斜、引导或改变的是宽度。该天线模式例证了与该架构中某一端口(天线端口)相关联的辐射属性。该天线阵列中的天线单元数量没有关系。然而，图1示出了每个频带具有一个端口的多带天线。作为一个备选，根据本发明的多个节点10可设置成用于多输入多输出MMO。此外，节点10可适合于上行链路通信和/或下行链路通信。参考图6，本发明还涉及在无线通信系统中的方法，该方法包括如下步骤:
1.振荡器将具有独特频带H、f2、fx的信号馈送(101)到相同无线电链12a、b_16a、b中的分裂器14a、14b ；
2.分裂器将信号划分(102)成至少两个信号部分；
3.分裂器将每个部分馈送(103)到每个无线电链的复用器13a、b，使得节点10中的每个复用器从该节点中的每个分裂器接收信号部分。4.分裂器根据由该节点中的每个振荡器馈送的频带对信号到信号部分的划分进行加权(104)。本发明不限于以上示例，而是可在权利要求书的范围内自由改变。例如，节点可包括各种天线功能和无线电链。而且，若干节点可组合成MMO天线。此外，可在权利要求书的范围内引入备选分裂器解决方案，只要他们提供根据可用频带对信号进行加权所需的功能性即可。
权利要求
1.一种在无线通信系统中的节点(10)，所述节点(10)包括天线阵列，所述天线阵列至少具有第一天线功能(Ila)和第二天线功能(Ilb),所述节点还包括第一无线电链(12a-16a)和第二无线电链(12b_16b),其中每个天线功能(lla, Ilb)经由对应的无线电链(12a-16a，12b_16b)连接到基带(17)，每个无线电链(12a_16a，12b_16b)包括振荡器(16a，16b)、分裂器(14a，14b)和复用器(13a，13b)，每个振荡器设置成将具有独特频带(fl，f2)的信号馈送(101)到相同无线电链中的所述分裂器(14a，14b)，所述分裂器设置成将所述信号划分(102)成至少两个信号部分，并将每个部分馈送(103)到每个无线电链(12a-16a，12b-16b)的所述复用器(13a，13b)，使得所述节点(10)中的每个复用器(13a, 13b)从所述节点中的每个分裂器接收信号部分， 其特征在于: 所述分裂器(14a，14b)设置成根据由所述节点(10)中的每个振荡器(16a，16b)馈送的频带对所述信号到所述信号部分的划分进行加权(104)。
2.如以上权利要求中任一项所述的节点(10)，其中每个分裂器(14a，14b)具有用于所述划分的固定权重。
3.如权利要求2所述的节点(10)，其中所述节点包括用于每个分裂器(14a，14b)的固定幅度维度。
4.如以上权利要求中任一项所述的节点(10)，其中所述节点(10)适合于在方位角维度上改变天线模式的特性。
5.如以上权利要求1-3中任一项所述的节点(10)，其中所述节点(10)适合于在仰角维度上改变天线模式的特性。
6.如以上权利要求中任一项所述的节点(10)，其中所述节点(10)适合于上行链路通信和/或下行链路通信。
7.如以上权利要求中任一项所述的节点(10)，其中多个节点(10)设置成多输入多输出 MMO。
8.一种在无线通信系统中的节点(10)中的方法，所述节点包括连接到具有天线功能(lla, Ilb)的对应天线阵列的至少两个无线电链(12a-16a，12b_16b)，每个链包括振荡器(16a, 16b)、分裂器(14a, 14b)和复用器(13a, 13b)，所述方法包括如下步骤: -所述振荡器将具有独特频带(fl，f2)的信号馈送(101)到相同无线电链(12a-16a, 12b_16b)中的分裂器(14a, 14b)； -所述分裂器(14a，14b)将所述信号划分(102)成至少两个信号部分； -所述分裂器(14a，14b)将每个部分馈送(103)到每个无线电链(12a_16a，12b_16b)的复用器(13a，13b)，使得所述节点(10)中的每个复用器(13a，13b)从所述节点中的每个分裂器接收信号部分； 其特征在于，所述方法还包括如下步骤: -所述分裂器(14a，14b)根据由所述节点(10)中的每个振荡器(16a，16b)馈送的频带对所述信号到所述信号部分的划分进行加权(104)。
全文摘要
本发明涉及无线通信系统中的节点(10)，该节点(10)包括天线阵列，该天线阵列至少具有第一天线单元(11a)和第二天线单元(11b)。第一无线电链(12a-16a)和第二无线电链(12b-16b)将天线单元(11a,11b)连接到基带(17)。振荡器(16a,16b)将具有独特频带(f1,f2)的信号馈送到相同无线电链中的分裂器(14a,14b)。该分裂器(14a,14b)将这些信号划分成至少两个信号部分，并将每个部分馈送到复用器(13a,13b)。该节点(10)中的每个复用器(13a,13b)从该节点中的每个分裂器(14a,14b)接收信号部分。这些分裂器(14a,14b)根据频带对信号到信号部分的划分进行加权，使得在所有频带中保持某一射束宽度。从而，该节点在可重新配置天线中在不同分段频带上提供相同覆盖区域。
文档编号H01Q1/24GK103201900SQ201080070163
公开日2013年7月10日 申请日期2010年11月15日 优先权日2010年11月15日
发明者A.尼尔松, P.佩尔松, S.彼得松 申请人:瑞典爱立信有限公司